智能數(shù)字電壓變?cè)O(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)課題智能數(shù)字電壓變?cè)O(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)電子信息工程班級(jí)院（系）機(jī)械與電子信息工程指導(dǎo)教師職稱二○一四年十一月二十九日畢業(yè)設(shè)計(jì)真實(shí)性承諾及指導(dǎo)教師聲明學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)真實(shí)性承諾本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，內(nèi)容真實(shí)可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。如被發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為，本人愿承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任和一切后果。學(xué)生（簽名）：羅嘯龍日期：2014.12.2指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)真實(shí)性審核的聲明本人鄭重聲明：已經(jīng)對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格審核，確定其成果均由學(xué)生在本人指導(dǎo)下取得，對(duì)他人論文及成果的引用已經(jīng)明確注明，不存在抄襲等學(xué)術(shù)不端行為。指導(dǎo)教師（簽名）：黃文華日期：2014.12.22注：此聲明由指導(dǎo)教師和學(xué)生本人親筆簽名。AbstractBorndigitalvoltmetertobreakthetraditionalmodeofelectronicmeasuringinstrumentsandpatterns.Itdisplaysclearandintuitive,accuratereadings,usingadvanceddigitaltechnology,greatlyreducesthemeasurementerrorsduetohumanfactorsincidentcaused.DVMisconvertedintoacontinuousanalogquantityisnotcontinuous,discretedigitalformandtobedisplayedbytheinstrument.Digitalvoltmetertotheresultsofelectronictechnology,computingtechnology,automationtechnologyandtheclosecombinationofprecisionelectricalmeasurementtechnologytogetherasInstrumentinthefieldofabranchindependentandcomplete,digitalvoltmetermarkedarevolutioninthefieldofelectronicequipmentalsocreatedaprecedentformodernelectronicmeasurementtechnology.Voltagemeasurementisoneofthebasiccontentsoftheelectronicmeasurement,manyofthefeaturesofelectroniccircuits,suchasfrequency,modulation,andsocanberegardedasnon-lineardistortioncoefficientsderivedquantityvoltage,workingstatusofvariouscircuits,suchasresonance,balancesaturation,etc.,usuallyintheformofvoltagetoreflect.Avarietyofcontrol,thefeedbacksignalelectronicequipmentisalsomainlyfortheamountofvoltage.Thisdesignistheuseofasingle-chipAT89C51voltagemeasuringcircuit,thesysteminadditiontousingICL7135highprecisiondoubleintegralA/Dconvertercircuit,butalsoaddedalimitalarmcircuits.Largemeasuringrangeandanadjustablerange,LEDdigitaldisplay.Textemphasisisgiventothecircuitshardwareandsoftwaresystems,introducestheprincipleofdoubleintegralcircuit,AT89C51features,ICL7135functionsandapplications.Keywords:digitalvoltmeter,AT89C51,ICL7135,doubleintegralA/Dconverter,measurement摘要數(shù)字電壓表的誕生打破了傳統(tǒng)電子測(cè)量?jī)x器的模式和格局。它顯示清晰直觀、讀數(shù)準(zhǔn)確，采用了先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，大大地減少了因人為因素所造成的測(cè)量誤差事件。數(shù)字電壓表是把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式，并加以顯示的儀表。數(shù)字電壓表把電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的成果與精密電測(cè)量技術(shù)密切的結(jié)合在一起，成為儀器、儀表領(lǐng)域中獨(dú)立而完整的一個(gè)分支，數(shù)字電壓表標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的先河。電壓測(cè)量是電子測(cè)量的最基本內(nèi)容之一,電子電路的許多特性，如頻率特性、調(diào)制度、非線性失真系數(shù)等都可以視為電壓的派生量，各種電路的工作狀態(tài)，如諧振、平衡、飽和等，通常都用電壓的形式來反映。電子設(shè)備的各種控制、反饋信號(hào)也主要表現(xiàn)為電壓量。本設(shè)計(jì)是利用AT89C51單片機(jī)的一種電壓測(cè)量電路,該系統(tǒng)除了采用ICL7135高精度、雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路外，還增設(shè)了超限報(bào)警電路。測(cè)量范圍大且可調(diào)量程，LED數(shù)碼管顯示。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部分電路，介紹了雙積分電路的原理，AT89C51的特點(diǎn)，ICL7135的功能和應(yīng)用。關(guān)鍵字：數(shù)字電壓表，AT89C51，ICL7135，雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，測(cè)量目錄 Abstract 3 摘要 4 引言 71.1研究背景及意義 7 1.2單片機(jī)簡(jiǎn)介 8 1.3單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì) 9 第二章系統(tǒng)原理及基本框圖 10 2.1電源電路設(shè)計(jì) 10 2.2.1電路簡(jiǎn)介 11 2.3轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 13 2.3.1AT89C51單片機(jī) 13 2.3.2AT89C51主要特性： 14 2.3.3ICL7135芯片簡(jiǎn)介 14 2.3.4轉(zhuǎn)換器ICL7135 15 2.4.1電路簡(jiǎn)介 16第三章軟件設(shè)計(jì) 17 3.1時(shí)鐘頻率的確定 17 3.2監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 18 3.3序流程圖: 19 參考文獻(xiàn) 29 致謝 30引言1.1研究背景及意義數(shù)字電壓表（DigitalVoltmeter）簡(jiǎn)稱DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。目前，由各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，展示出強(qiáng)大的生命力。新型數(shù)字電壓表以其高準(zhǔn)確度、高可靠性、高分辨率、高性價(jià)比等優(yōu)良特性倍受人們的青睞。目前，數(shù)字電壓表作為數(shù)字化儀表的基礎(chǔ)與核心，已被廣泛用于電子和電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心和基礎(chǔ)，電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示，這有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤進(jìn)行讀數(shù)的方法，避免了讀數(shù)的視差和視覺疲勞。目前數(shù)字萬(wàn)用表的內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器的精度很大程度上影響著數(shù)字萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度，本設(shè)計(jì)雙積分A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心AT89C51再對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號(hào)。1.2單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)，輸入輸出電路，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口(SCI)，顯示驅(qū)動(dòng)電路，脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。圖1.1單片機(jī)控制系統(tǒng)的組成

不同的單片機(jī)有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，我們要使用某種單片機(jī)，必須了解該型產(chǎn)品是否滿足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)。這里的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊(cè)中得到。軟件特征是指指令系統(tǒng)特性和開發(fā)支持環(huán)境，指令特性即我們熟悉的單片機(jī)的尋址方式，數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方式，輸入輸出特性及對(duì)電源的要求等等。開發(fā)支持的環(huán)境包括指令的兼容及可移植性，支持軟件(包含可支持開發(fā)應(yīng)用程序的軟件資源)及硬件資源。要利用某型號(hào)單片機(jī)開發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)，掌握其結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)特征是必須的。單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無(wú)所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過程控制和專用控制裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。1.3單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇：（1）在智能儀器儀表上的應(yīng)用（2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用（3）在家用電器中的應(yīng)用（4）在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用?，F(xiàn)在可以說單片機(jī)是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地。縱觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有：低功耗CMOS化、微型單片化、主流與多品種共存。第二章系統(tǒng)原理及基本框圖2.1電源電路設(shè)計(jì)由于單片機(jī)及所使用的芯片均為±5V直流供電，經(jīng)過變壓器將其變?yōu)榈蛪航涣麟妷?，低壓電壓?jīng)過橋式全波整流變成直流電壓，再經(jīng)過雙T電容濾波加集成穩(wěn)壓芯片（7805和7905）最終變成穩(wěn)定的±5V直流電壓。本電路還設(shè)計(jì)電路保護(hù)和電源指示燈。電源電路原理圖如下：圖1電源設(shè)計(jì)圖由于集成穩(wěn)壓器7805和7905具有很高的“電壓調(diào)整率”把輸入包含的交流成分和輸入直流波動(dòng)一起加以抑制，從而使輸出直流穩(wěn)定，交流紋波減小，實(shí)驗(yàn)表明，在穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓范圍內(nèi)，其穩(wěn)壓精度可達(dá)±0.03。1N4148是保護(hù)二極管，用來防止在輸入短路時(shí)輸出電容C4和C9所存儲(chǔ)的電荷通過穩(wěn)壓器放電而損壞器件2.2.1電路簡(jiǎn)介由于該電壓表要實(shí)現(xiàn)多量程測(cè)量，故而在本設(shè)計(jì)通過衰減電路與量程切換開關(guān)，以及集成放大器實(shí)現(xiàn)此功能，具體電路將在本節(jié)詳細(xì)介紹。J1和J2是繼電器，S1和S2是電子開關(guān)CD4053.三組二路模擬開關(guān)CD4053CD4053內(nèi)部含有3組單刀雙擲開關(guān)，3組開關(guān)具體接通哪一通道，由輸入地址碼ABC來決定ICL7650是Intersil公司利用動(dòng)態(tài)校零技術(shù)和CMOS工藝制作的斬波穩(wěn)零式高精度運(yùn)放，它具有輸入偏置電流小、失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強(qiáng)、響應(yīng)快、漂移低、性能穩(wěn)定及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn).ICL7650是一種高增益、高共模抑制比和具有雙端輸入功能的運(yùn)算放大器。輸入衰減器、程控電壓放大電路設(shè)輸入衰減器的傳輸系數(shù)為A1，放大器的增益為A2。⑴輸入衰減器和放大器增益控制由于A/D轉(zhuǎn)換器滿度輸入電壓即放大器的輸出電壓UO=2V，所以200mV量程總增益為A200mV=UO/UI=2/0.2=1×10=A1A2，2V量程總增益A2V=UO/UI=2/2=1×1=A1A2，初步確定采用同相比例放大器，200mV和2V量程不使用輸入衰減器，由電子開關(guān)控制放大器增益A2=10或1實(shí)現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。20V量程總增益A20V=UO/UI=2/20=1/10=(1/100)×10=A1A2，200V量程總增益A200V=UO/UI=2/200=(1/100)×1=A1A2，在20V、200V兩檔由繼電器J1、J2接入A1=1/100的輸入衰減器，配合A2=10或1實(shí)現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。⑶電路參數(shù)計(jì)算：運(yùn)放A1選ICL7650斬波穩(wěn)零運(yùn)放。R1、R2、R3組成輸入衰減器，D1、D2、D3、D4、R4、R5、R6組成輸入保護(hù)電路，A1、R8、R9組成高阻同相放大電路，J1、J2、S1組成量程轉(zhuǎn)換電路。（J1、J2繼電器、S1、S2電子開關(guān)CD4053）。ICL7650運(yùn)放的輸入電阻遠(yuǎn)大于10MΩ（Ri=1012Ω），所以R1+R2+R3=10MΩ。因?yàn)镽3/(R1+R2+R3)=1/1000，所以R3=(R1+R2+R3)/1000=10MΩ/1000=10kΩ因?yàn)?R2+R3)/(R1+R2+R3)=1/100，所以R2+R3=(R1+R2+R3)/100=10MΩ/100=100kΩR2=100-R3=90kΩ，R1=10MΩ-(R2+R3)=10MΩ-100kΩ=9.9MΩ因?yàn)锳u=1+R8/R9=10即R8/R9=9，取R9=1kΩ，則R8=9×R9=9kΩ；D1、D2選用開關(guān)二極管1N4148，R4為限流電阻，設(shè)流過D1、D2的最大電流為10mA，則R4≈UIMAX/IDM=1000/0.01=100kΩ，PR4≈UIMAX2/R4=10002/100=10W，由于ICL7650最大允許輸入電壓為：VCC+0.3V和VEE-0.3V，所以，使用4V的穩(wěn)壓二極管將A1同相端電位限制在±4.7V。R5為直流平衡電阻，其值應(yīng)等于運(yùn)放同相端到地的電阻（約為100kΩ）2.3轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路的核心是AT89C51和ICL7135CFN芯片下面對(duì)兩者做一下介紹。2.3.1AT89C51單片機(jī)芯片介紹：AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。2.3.2AT89C51主要特性：8951CPU與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器(壽命：1000寫/擦循環(huán))·全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32條可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·

6個(gè)中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2.3.3ICL7135芯片簡(jiǎn)介ICI7135是4位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換芯片,可以轉(zhuǎn)換輸出±20000個(gè)數(shù)字量,有STB選通控制的BCD碼輸出,只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)動(dòng)器及電阻電容等元件，就可組成一個(gè)滿量程為2V的數(shù)字電壓表,與微機(jī)接口十分方便.ICL7135具有精度高(相當(dāng)于14位A/D轉(zhuǎn)換),價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn).其轉(zhuǎn)換速度與時(shí)鐘頻率相關(guān),每個(gè)轉(zhuǎn)換周期均有:自校準(zhǔn)(調(diào)零),正向積分(被測(cè)模擬電壓積分),反向積分(基準(zhǔn)電壓積分)和過零檢測(cè)四個(gè)階段組成,其中自校準(zhǔn)時(shí)間為10001個(gè)脈沖,正向積分時(shí)間為10000個(gè)脈沖,反向積分直至電壓到零為止(最大不超過20001個(gè)脈沖).故設(shè)計(jì)者可以采用從正向積分開始計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù),到反向積分為零時(shí)停止計(jì)數(shù).將計(jì)數(shù)的脈沖個(gè)數(shù)減10000,即得到對(duì)應(yīng)的模擬量.圖1給出了ICL7135時(shí)序,由圖可見,當(dāng)BUSY變高時(shí)開始正向積分,反向積分到零時(shí)BUSY變低,所以BUSY可以用于控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)/停止.2.3.4轉(zhuǎn)換器ICL7135如圖所示：對(duì)輸入模擬電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行兩次積分，先對(duì)輸入模擬電壓進(jìn)行積分，將其變換成與輸入模擬電壓成正比的時(shí)間間隔T1，再利用計(jì)數(shù)器測(cè)出此時(shí)間間隔，則計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)字量就正比于輸入的模擬電壓；接著對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行同樣的處理。在常用的A/D轉(zhuǎn)換芯片（如ADC0809、ICL7135、ICL7109等）中，ICL7135與其余幾種有所不同，它是一種四位半的雙積分,A/D轉(zhuǎn)換器，具有精度高（精度相當(dāng)于14位二進(jìn)制制數(shù)）、價(jià)格低廉、雙積A/D轉(zhuǎn)換器的波形圖抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹用單片機(jī)并行方式采集雙積A/D轉(zhuǎn)換器的波形圖2.4.1電路簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)中采用的是8段LE發(fā)光二極管組成，其中7個(gè)按‘8’字型排列，另一個(gè)發(fā)光二極管為圓點(diǎn)形狀，位于右下角，常用于顯示小小數(shù)點(diǎn)，把8個(gè)發(fā)光二極管連在一起，公共端接高電平，叫共陽(yáng)極接法，相反，公共端接低電平的叫共陰極接法，我們采用共陽(yáng)極接法，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一段筆畫或占就發(fā)亮，從而形成不同的發(fā)光字符。其中8段分別命名為dpgfedcba.例如，要顯示‘0’,則dpgfedcba分別為：11000000B（共陽(yáng)極）；要顯示‘A’，則dpgfedcba分別為：00010001B（共陽(yáng)極）。若要顯示多個(gè)數(shù)字，只要讓若干個(gè)數(shù)碼管的位碼循環(huán)為低電平就可以了。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，顯示電路需要至少4位LED數(shù)碼管來顯示電壓值，則有7位LED循環(huán)顯示。自用單片機(jī)的I/O口驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的亮滅，設(shè)計(jì)中由P0口使LED的段碼顯示，即顯示字符，由P2口選擇LED位碼，即選擇點(diǎn)亮哪位LED來顯示，電路如圖2-4所示。另外，一般I/O接口芯片的驅(qū)動(dòng)能力是很有限的，在LED顯示器接口電路中，輸出口所能提供的驅(qū)動(dòng)電流一般是不夠的尤其是設(shè)計(jì)中需要用到多位LED，此時(shí)就需要增加LED驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路有多種，常用的是TTL或MOS集成電路驅(qū)動(dòng)器，本設(shè)計(jì)使用SN7407N9（集電極開路）六反相器驅(qū)動(dòng)，把它接到共陽(yáng)極數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)腳，公共腳接電源或其他高電壓輸出即可，當(dāng)共陽(yáng)極數(shù)碼管公共腳為高電壓，SN70407的輸入為高電平時(shí)，他所接的數(shù)碼管被點(diǎn)亮。顯示電路見總電路圖。第三章軟件設(shè)計(jì)3.1時(shí)鐘頻率的確定⑴單片機(jī)時(shí)鐘：時(shí)鐘頻率高運(yùn)算速度快，但耗電量增加、抗干擾能力變差。本設(shè)計(jì)對(duì)速度要求不高，也無(wú)串行通信功能，故對(duì)時(shí)鐘無(wú)特殊要求，選fosc=6MHz。⑵A/D的時(shí)鐘：如果正向積分階段的時(shí)間（10000×TCP）是干擾信號(hào)周期的整倍數(shù)時(shí)對(duì)此干擾抑制效果很好，如50Hz工頻干擾的周期為20mS，取正向積分時(shí)間為80mS，則80000μS=10000×TCP，即TCP=80000μS/10000=8μS，fCP=1/TCP=1/8μS=125kHz。ICL7135完成一次A/D轉(zhuǎn)換需要40002個(gè)時(shí)鐘周期，當(dāng)TCP=8μS時(shí)，轉(zhuǎn)換周期為T≈40000×8μS=320mS。A/D轉(zhuǎn)換速度約每秒3次。3.2監(jiān)控程序設(shè)計(jì)⑴RAM地址分配附表5-1RAM地址分配表地址用途說明0組工作寄存器R1、R4、R5顯示器自檢子程序，R0、R2ROM、RAM自檢子程序，R1、R3通道自檢子程序，R0、R2、R6、R7顯示子程序1組工作寄存器A/D轉(zhuǎn)換中斷服務(wù)，R0地址指針，R5中斷計(jì)數(shù)(0萬(wàn)位、4千位～1個(gè)位)，R6當(dāng)前量程狀態(tài)2組工作寄存器K1、K2鍵處理子程序，R7手動(dòng)量程鍵K2狀態(tài)計(jì)數(shù)器20H～22HA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，20H.7符號(hào)位，20H.0萬(wàn)位，21H～22H千位～個(gè)位23H～25H存放零漂值，壓縮BCD碼，存放方式與上面類似26H～28H存放計(jì)算的顯示值，壓縮BCD碼，存放方式與上面類似2BH小數(shù)點(diǎn)應(yīng)在的字位碼2CH顯示字段碼暫存2FH～33H顯示緩沖區(qū)，BCD碼，萬(wàn)位～個(gè)位50H～7FH堆棧F0暫存A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的符號(hào)位，“0”正/“1”負(fù)2DH.02DH.0=1—ROM有故障2DH.12DH.1=1—RAM有故障2DH.22DH.2=1—輸入通道有故障2DH.32DH.3=1開機(jī)自檢有故障2DH.42DH.4=1過量程2DH.52DH.5=1欠量程2DH.62DH.6=1自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換，2DH.6=0手動(dòng)量程轉(zhuǎn)換2DH.72DH.7=1過載，即最高量程仍超量程⑵量程狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：量程R6S2S1J2J1(P3.7～P3.4)P3口狀態(tài)代碼小數(shù)點(diǎn)應(yīng)在字位碼(2BH)200mV00H00000FH04H(百位)2V01H01004FH10H(萬(wàn)位)20V02H00011FH08H(千位)200V03H01015FH04H(百位)⑶系統(tǒng)初始化參數(shù)及控制字：(P2)=40H，關(guān)報(bào)警、V單位燈亮、關(guān)顯示器(P3)=0BFH，量程開關(guān)置自檢狀態(tài)0EH=05H，置量程指示寄存器1組R6為自檢(SP)=4FH(IP)=01H，設(shè)為高級(jí)中斷，其余為低級(jí)中斷IT0=1，外部中斷置為邊沿出發(fā)(IE)=81H，僅允許請(qǐng)求中斷(2BH)=10H，置小數(shù)點(diǎn)應(yīng)在字位碼（萬(wàn)位）(2DH)=00H，請(qǐng)各個(gè)位標(biāo)志3.3序流程圖:主程序流程圖開始開機(jī)自檢有故障F1<1開始開機(jī)自檢有故障F1<1系統(tǒng)初始化掃描顯示器F0=1?F1=1?報(bào)警報(bào)警關(guān)報(bào)警顯示子程序:顯示子程序顯示子程序置顯緩存區(qū)首址,置位碼關(guān)顯示,取顯示數(shù),查段碼百位?十位=1?A=0最后一位加符號(hào)段碼送P0.位碼送P2延時(shí)1ms修改位碼顯緩區(qū)地址減1加DP應(yīng)加DP返回A/D中斷服務(wù):ICL7135每一分鐘完成3次據(jù)的采集工作，1/3秒完成后向CPU申請(qǐng)中斷,CPU這時(shí)暫停工作，為中斷服務(wù).中斷響應(yīng)后關(guān)中斷，將PSW、ACC壓棧，判斷是否首次中斷，如果是首次中斷，則將正負(fù)號(hào)標(biāo)志位置入60H，再把百位置入61H中，如果不是首次中斷，則跳到NEXT處，如果是第二次中斷，則將十位數(shù)置入62H中，如果是第三次中斷，再將個(gè)位數(shù)置入63H中，第五次中斷則將小數(shù)點(diǎn)位置入64H中，同時(shí)個(gè)位置入64H中。同時(shí)清除中斷次數(shù)寄存器30H中的值，完成中斷后將ACC、PSW出棧，開中斷。消隱的思想：每次電壓采集后，CPU將數(shù)據(jù)送到LED顯示，將可能出現(xiàn)以下幾種需要消隱的情況。200V檔量程：─01.需要消隱百位需要消隱百位、十位需要消隱百位需要消隱百位、十位─00.920V檔量程：─19.需要消隱百位9需要消隱百位在采集到數(shù)據(jù)之后，置數(shù)之前判斷檔位，是2V檔不消隱，是其他檔位時(shí)再看要消隱的位之前有幾個(gè)是零。附錄運(yùn)行程序……………（一）主程序……………T1:ACALLDISPLYACALLINIAJMPFFFF:SETBF1AJMPINIMAIN:MOVSP,#4FHMOVIE,#81HSETBIT0MOVP2,#1FHMOVP3,#03HMOV14H,#05HHH:ACALLDIS1JNBF0,GGSETBP3.3AJMPHHGG:JNBF1,IISETBP3.3AJMPT1II:CLRP3.3AJMPHHRETEND……………（二）LED顯示自檢（顯示4位“0“和4位數(shù)字“8”）……………DISPLY:NOPCLRR5MOVR5,#4MOVR2,#100DISPLY1:SETBP3.3ACALLDL1DJNZR2,DISPLY1MOVR2,#100CLR P3.3DISPLY4:MOVR0,#2CHMOVR3,#01HDISPLY2:MOVA,R3MOVP2,ACLR AMOVDPTR, #TAB1MOVCA,@A+DPTRMOVP0, AACALLDL1INCR0MOVA,R3JBACC.4, DISPLY3RLAMOV R3, AAJMPDISPLY2DISPLY3:DJNZ R2,DISPLY4MOV R2,#100MOV R1,#2CHDISPLY5:MOV A,#80HMOV@R1,AINCR1DJNZ R5DISPLY3RETTAB1:DB3FH,06H,5BH,4FH,66HDB6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77HDB7CH,39H,5EH,79H,71H,00HDL1:MOVR7，#02HDL2:MOVR6,#0FFHDJNZR6,$DJNZR7,DL2RET……………（三）顯示子程序…………….DIS1:MOVR0,#2CHMOVR3,#10HDIS0:CLRAMOVP0,AMOVA,@R0ANLA,#0FHADDA,29HMOVCA,@A+PCCJNER3,#10H,DIS3JB20H.0,DIS2CLRADIS2:MOVC,20H.4MOVACC.6,CDIS3:MOV27H,AMOVA,R3CJNEA,21H,DIS4SETB27H.7DIS4:MOVP0,27HMOVA,P2ANLA,#0E0HORLA,R3MOVP2,AACALLDL1MOVA,R3JBACC.0,DIS5RRAMOVR3,ADECR0AJMPDIS0DIS5:RETTAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66HDB6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77HDB7CH,39H,5EH,79H,71H,00HDL1:MOVR7,#02HDL2:MOVR6,#02HDJNZR6,$DJNZR7,DL2ENDRET……………（四）A/D中斷……………………INTUSE:CLREAPUSHACCPUSHPSWSETBPSW.3MOVA,#00HCJNEA,INTNUM,NEXTMOVR0,#DARSTARTMOVR2,#00HMOVR3,#00HMOVR4,#01HJNBP1.6,K0SETBP1.4AJMPK1K0:CLRP1.4K1:JBP1.5,POLMOVDARPOLE,#2DHAJMPK2POL:MOVDARPOLE,#20HK2:MOVA,P0ANLA,#0F0HSWAPAADDA,#30HSETBP1.0SETBP1.1SETBP1.2SETBP1.3JNBP1.0,IA1INCR2JNBP1.1IA1INCR2JNBP1.2,IA1INCR2IA1:XCHA,R3MOVA,R2ADDA,#62HXCHA,R3MOVDPOINT,R3CJNER2,#00H,IB0AJMPIB1IB0:CJNEA,#30H,IB1AJMPIB2IB1:MOVR4,#00HAJMPIB3IB2:MOVR4,#01HADDA,#70H