智能雙路數(shù)字電壓表

《微機原理及接口技術》課程設計指導設計內容：智能雙路數(shù)字電壓表計算機科學與技術教研室2015年12月設計任務設計課題智能雙路數(shù)字電壓表設計目的：通過小型微機應用產(chǎn)品的設計與調試過程，運用微機原理及接口技術課程所學的基本知識，在設計中加以應用，進而得到理解、鞏固和提高發(fā)展，通過實踐的過程學習與掌握分析與解決實際問題的方法與手段，提高設計、編程與調試的實際動手能力，作為工程技術工作的一次基本訓練。設計任務：設計一個以單片機為核心的智能雙路數(shù)字電壓表，通過多選一電子模擬開關及A/D轉換器巡回采集兩路被測電壓的數(shù)據(jù)，進行信號處理及標度變換，以一定的節(jié)拍時間交替顯示，應有顯見的符號標示被測信號源回路，并可通過按鈕開關操控凍結或切換顯示，可通過鍵盤進行參數(shù)設定，編程并在單片機實驗板上模擬調試實現(xiàn)。基本設計要求1、八位LED7段數(shù)碼管顯示當前檢測回路的標識、電壓值及其單位或其他界面信息。2、電壓測量范圍0V~4.96V，應有輸入被測電壓超量程判斷及提示。3、應采取數(shù)字濾波技術提高測量與顯示的穩(wěn)定性。4、基本顯示模式為：兩路被測電壓值按設定的節(jié)拍交替測量與顯示，電壓值保留二位小數(shù)。5、設置一個“凍結”按鈕開關以操控進入或退出當前回路的凍結顯示方式，凍結顯示期間每約0.5S更新一次測量值。6、設置一個“切換”按鈕開關以操控強行切換顯示下一檢測回路數(shù)據(jù)。7、對開關量輸入信號須進行軟件消抖動處理。8、鍵盤設定交替測量顯示的節(jié)拍范圍為0.5S~5.0S，設定分辨率0.1V，設定界面應有醒目的當前修改位提示。9、無操作時間超過30秒鐘后自動恢復為基本的運行狀態(tài)。功能擴展提示：(選做)1、開機進行接口部件及數(shù)碼顯示器、指示燈、訊響器等自檢。2、每隔一定的時間，穿插顯示實時鐘信息一定的時間，通過鍵盤設定其間隔參數(shù)。3、擴展顯示模式二：同時顯示兩路電壓測量數(shù)據(jù)，每約0.5S更新一次測量值，電壓值保留一位小數(shù)。設置一個“模式”撥動開關以選擇兩種顯示模式之一。4、超上限告警功能，通過鍵盤設定電壓上限值范圍為0V~4.96V，監(jiān)測到某回路電壓超上限時有相應顯示內容的閃爍提示、超上限LED指示燈亮、訊響告警及繼電器觸點輸出控制功能。5、實現(xiàn)帶有回差的超上限告警功能，通過鍵盤設定回差值的范圍為±0.10V~±0.50V，設定回差分辨率0.01V。6、添加超下限告警功能。6、添加多擋量程功能，如1.24V量程、0.31V量程。8、其他功能擴展。1、布置課題，明確任務、總體方案設計2.5天2、基本功能控制程序設計及調試3天3、程序功能完善、改進、擴展2天4、答辯及編寫設計說明書2.5天設計環(huán)節(jié)及進程安排：設計說明書內容綱要：設計任務總體方案設計與方案論證總框圖及總體軟件設計說明系統(tǒng)資源分配說明局部程序設計說明系統(tǒng)功能與操作說明調試記錄及調試結果課程設計總結源程序清單（詳細注釋）顯示格式1.交替顯示或凍結顯示回路電壓值0～4，2位小數(shù)1～22、實時鐘分時秒3、待定閃爍4、調節(jié)拍0~50~9當前位快閃待輸入輪回可修改5、調上限6、調下限進程碼：01H02H03H04H05H06H交替顯示F?F1F2F3F4常態(tài)待定設節(jié)拍設上限設下限設時鐘電壓數(shù)據(jù)格式：

0～5V信號放大255/256倍

0～4.98V8位A/D

00H～FFH數(shù)字濾波要電壓值時電壓值內碼

T內標度變換雙字節(jié)

(0～498)2

0000H

～01F2H

（498）

0～4.98V數(shù)據(jù)采集：每8ms采一路，4遍/路×2路×8ms=256ms4×2×1B=8字節(jié)單元轉內碼（上限、下限以BCD碼設定后轉內碼，易于加減、比較）要顯示時（便于送顯緩）0～4.98V

T內除100得百位，余數(shù)除10得十位，余數(shù)即個位電壓值（含上下限設定）2.96V:02H09H06H

TBCD：十位個位小數(shù)存儲單元安排10H～13H：2路電壓內碼（二進制）27H～28H：上、下限告警標志位29H～2FH：開關量及消抖動30H～37H:顯緩38H～3CH:實時鐘3DH～3FH:電壓BCD碼40H～47H:2路×4次/路的A/D轉換數(shù)據(jù)（二進）60H～63H:上限T內、下限T內另自行安排如下單元：進程、路次、位次、節(jié)拍設定、節(jié)拍計時、無操作計時（2字節(jié)）、暫存單元等單元，以及一些標志位總流程方案開始延時等待各芯片退出復位基本初始化設備自檢工作初始化延時30～50mSI/O接口芯片（8255）及I/O初值初態(tài)數(shù)碼管、指示燈、訊響器，可自檢接口芯片等各模塊所用資源初值初態(tài)(中斷、定時、存儲單元等）開關量輸入及消抖動顯示內容送顯緩顯示更新驅動開關、單按鍵判當前界面，取相應內容按格式送顯緩電壓滾動采集存儲約每8mS采一路，2路輪流，每路緩存4次，按隊列滾存節(jié)拍控制及顯示數(shù)據(jù)處理判節(jié)拍到，更改當前顯示路次及電壓數(shù)據(jù)處理（濾波標度），以節(jié)拍或每0.5S計算一次2路T內應增加小數(shù)點和閃爍的判斷顯示凍結顯示控制手動切換控制*長時間無操作處理非常態(tài)（交替顯示）下，1分鐘無發(fā)生鍵盤、按鈕動作則更改進程為常態(tài)*超上限告警處理判按鈕動作，建標志信息，令節(jié)拍到也不切換，每0.5S更新溫度顯示數(shù)據(jù)判各路當前溫度，超上限則置標志（每路一個位），驅動相應指示燈，及訊響判按鈕動作，按節(jié)拍到執(zhí)行相應工作或更改節(jié)拍計時數(shù)據(jù)，令隨后節(jié)拍即到*超上限告警處理類上鍵盤掃描數(shù)字鍵或功能鍵的參數(shù)設定處理判當前有意義操作，如F（功能鍵）、S（確認鍵）、C（撤銷鍵）、0～9置相應操作信息或執(zhí)行相應工作返回主流程節(jié)拍控制及顯示數(shù)據(jù)處理開始節(jié)拍計時值=節(jié)拍設定值？Y節(jié)拍計時單元清0凍結？N路次單元加1路次=3？Y路次置12路T內計算一遍N取當前路T內轉換溫度BCD單元Y返回N0.5S時間到？YN凍結顯示控制開始巡顯進程？Y凍結鍵？Y凍結標志取反返回N可用一個單按鍵作凍結控制N長時間（假設2分鐘）無操作處理開始巡顯進程？N有鍵按下？N無操作計時單元加1超過一定時間？置為巡顯進程返回無操作計時單元清0YNYY要判單按鍵及鍵盤可計主流程次數(shù)超上限告警開始上限T內逐一與各路T內比較T內＞T上限？告警返回字節(jié)單元20H～28H中某兩個作上、下限告警單元如：27H（用2bit,對應2路）-上限告警，某一路超限時，置相應標志位；1、(27H)輸出控制PB1～PB0，上限告警指示(28H)輸出控制PB9～PB8，下限告警指示；2、蜂鳴器響；3、超限的該路數(shù)據(jù)閃爍提示。YN按鍵處理（示范）開始F鍵？Y巡顯進程？置為待定進程即進程碼=2位次=6返回NYN撤銷鍵？Y置為巡顯進程即進程碼=1N確認鍵？Y巡顯或待定進程？設節(jié)拍進程？NY暫存單元數(shù)據(jù)節(jié)拍設定單元置為巡顯進程NYNAB設上限進程？Y暫存單元值≤下限T內？N暫存單元數(shù)據(jù)上限T內單元Y置為巡顯進程返回N設下限進程？AY類設上限……N設時鐘進程？暫存單元數(shù)據(jù)實時鐘單元返回數(shù)字鍵0～9？Y待定進程？Y數(shù)字1～4？Y進程=2+數(shù)字設節(jié)拍進程？Y位次置為1原節(jié)拍單元數(shù)據(jù)暫存單元BNNCNDNY設上下限進程？位次置為3上限T內轉換BCD暫存單元返回CN位次置為7時、分、秒暫存單元設時鐘進程鍵號30H單元D設節(jié)拍進程？Y位次=1？數(shù)字0～5？YY鍵號31H單元位次－1返回N(31H)=5？Y數(shù)字0？Y位次+1NNEN鍵號31H單元鍵號32H單元E設上下限進程？Y位次=3？數(shù)字0～4？YY鍵號33H單元位次－1返回NN位次=2？Y位次－1位次=0？位次=3YNNF設時鐘進程F位次=7？數(shù)字0～2？Y鍵號37H單元位次－1返回YN位次=6？(37H)=2？Y鍵號36H單元位次－2YN數(shù)字0～3？NYNN位次=4？Y數(shù)字0～5？Y鍵號34H單元位次－1NGG位次=3？Y鍵號33H單元位次－2返回N位次=1？Y數(shù)字0～5？Y鍵號31H單元