【數(shù)字電壓表實(shí)現(xiàn)研究8100字（論文）】

數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1概論 11.1研究背景 11.2研究現(xiàn)狀 11.3研究目的 11.4研究?jī)?nèi)容 22系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 32.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 32.2設(shè)計(jì)方案論證與選擇 32.2.1數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)方案 32.2.2輸出顯示 42.2.3單片機(jī)的選擇 42.2.4A/D轉(zhuǎn)換模塊的選擇 43系統(tǒng)硬件分析 53.1單片機(jī)主控模塊的設(shè)計(jì) 53.1.1AT89S52單片機(jī)介紹 53.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng) 63.2信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) 63.2.1過(guò)壓保護(hù)電路 73.2.2比較器和繼電器 73.2.3工作過(guò)程 73.3數(shù)據(jù)采樣模塊設(shè)計(jì) 83.3.1ADC0809轉(zhuǎn)換芯片的介紹 83.3.2A/D轉(zhuǎn)換電路 93.4顯示電路設(shè)計(jì) 93.5電源電路設(shè)計(jì) 104系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 114.1編程語(yǔ)言的選擇 114.2系統(tǒng)主程序流程 114.2信號(hào)處理電路流程 124.3ADC0809采樣流程 124.4OLED液晶流程圖 135系統(tǒng)調(diào)試 155.1系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程 155.2實(shí)物展示和調(diào)試結(jié)果 155.2.1實(shí)物展示 155.2.2調(diào)試結(jié)果與誤差分析 166總結(jié)與展望 186.1總結(jié) 186.2展望 18參考文獻(xiàn) 19附錄 21附錄一、原理圖 21附錄二、源程序 221引言隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)量工具和儀器的技術(shù)要求也越來(lái)越嚴(yán)格。在集成電路中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量的物理量，其中最常見(jiàn)的就是電壓測(cè)量，而且往往還需要使用測(cè)量精度相對(duì)較高的電壓，因此在很多時(shí)候，數(shù)字電壓表已經(jīng)變得越來(lái)越普遍了，而且越來(lái)越多地需要使用這些測(cè)量精密的儀器。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)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字信號(hào)并加以顯示的儀表。由于這種新型的數(shù)字化檢測(cè)儀器在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中具有讀取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、靈敏性強(qiáng)、分辨率高、測(cè)量速度快等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣大用戶所重視。數(shù)字電壓表正是在這種市場(chǎng)需求下被設(shè)計(jì)出來(lái)的，它已經(jīng)是一種不可或缺的工業(yè)電子電壓測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)儀器。2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)該系統(tǒng)是一種基于單片機(jī)及其自動(dòng)控制原理的多功能數(shù)字式電壓表系統(tǒng)。它主要包括單片機(jī)、ADC0809采樣電路、信號(hào)處理電路、顯示模塊及電源等部分。以單片機(jī)為主要的控制芯片，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器工具作為一個(gè)數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢測(cè)電壓的數(shù)據(jù)采樣；采用穩(wěn)壓二極管作為過(guò)壓保護(hù)；用比較器和繼電器作為模擬開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換；字符液晶屏OLED顯示器是用來(lái)顯示被檢測(cè)到的電壓。它可以測(cè)試0~5V和0~51V的兩個(gè)量程范圍內(nèi)的直流電壓，其最小誤差是50mV。另外，當(dāng)它超出范圍時(shí)，顯示屏?xí)@示報(bào)警。電源模塊為整個(gè)電路提供電源支持。設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。圖2SEQ圖\*ARABIC\s11系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖2.2設(shè)計(jì)方案論證與選擇2.2.1數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)方案方案一：由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建成的系統(tǒng)。方案二：由一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)和一個(gè)A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)芯片模塊組成的控制管理系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)兩種選擇方案進(jìn)行對(duì)比和分析我們可得：基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表可控制性較強(qiáng)，能夠精確顯示，應(yīng)用范圍廣；而由數(shù)字電路組成的數(shù)字電壓表靈活性不夠，不易控制，而且應(yīng)用范圍很受限制，誤差存在較大，所以選擇方案二作為數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)方案。2.2.2輸出顯示方案一：選用數(shù)碼管顯示，只顯示數(shù)字。方案二：可以選擇OLED數(shù)字顯示屏幕來(lái)進(jìn)行數(shù)字顯示，它的整個(gè)屏幕上可以同時(shí)顯示和輸出多種語(yǔ)言數(shù)字、文本、漢字、符號(hào)、圖形。通過(guò)這兩種方案的比較，方案一顯示的太過(guò)于單一，且使用的數(shù)碼管有點(diǎn)多。方案二可以顯示電壓的有效值，簡(jiǎn)單方便，可以使數(shù)據(jù)更有準(zhǔn)確性，成本更低，發(fā)光效率好，所以選擇方案二作為被設(shè)計(jì)的顯示輸出。2.2.3單片機(jī)的選擇方案一：Intel公司MCS-51單片機(jī)。方案二：Atmel公司AT89S52單片機(jī)。通過(guò)對(duì)兩種單片機(jī)的比較，AT89S52單片機(jī)對(duì)比MCS-51單片機(jī)來(lái)說(shuō)功耗更低但性能卻更高，更袖珍尺寸的芯片致使整體的硬件電路具有更小的體積更容易設(shè)計(jì)，另外較低的價(jià)格、更加穩(wěn)定的性能也是它的優(yōu)點(diǎn)。具有8k節(jié)的字節(jié)容量可反復(fù)進(jìn)行擦寫(xiě)的flashROM、4組8位的高速可編程模擬I/O輸入接口等等，這些配置可以很好的滿足此次設(shè)計(jì)對(duì)測(cè)量和控制的要求。所以本次設(shè)計(jì)我們選擇AT89S52單片機(jī)。2.2.4A/D轉(zhuǎn)換模塊的選擇方案一：采用ICL7101型三位半顯示的芯片。方案二：采用ADC0809轉(zhuǎn)換芯片。通過(guò)對(duì)兩種選擇方案進(jìn)行對(duì)比和分析可得：ADC0809是一種主要屬于逐次轉(zhuǎn)換比較型的高頻A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器，這種類型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換信號(hào)速度快、分辨率高外，還有成本低廉、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。ADC0809是用單一多通道模擬量進(jìn)行輸入，8位數(shù)值和數(shù)字量分別進(jìn)行輸出的功能A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換的時(shí)間限制為100μs，輸入的電壓范圍控制在5V左右，具有一個(gè)參考電壓的輸入端，內(nèi)部包括一個(gè)帶有時(shí)鐘信號(hào)的發(fā)生器，不需要校零，而且ICL7107數(shù)字電壓表數(shù)字跳變不穩(wěn)定，誤差比較大，所以選擇ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換芯片。3系統(tǒng)硬件分析3.1單片機(jī)主控模塊的設(shè)計(jì)3.1.1AT89S52單片機(jī)介紹AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。AT89S52單片機(jī)實(shí)物圖和引腳圖如圖3-1所示。圖3-1AT89S52單片機(jī)實(shí)物圖與引腳圖3.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)，即一個(gè)可工作的單片機(jī)系統(tǒng)用的是最少的元件，它也可以叫做最小應(yīng)用系統(tǒng)。定義中的51單片機(jī)最小系統(tǒng)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖3-2所示。時(shí)鐘脈沖電路：這種新的時(shí)鐘脈沖控制電路一般能夠給整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)帶來(lái)一定的時(shí)鐘脈沖。圖3-2中可以看出18和19引腳連接時(shí)鐘電路的兩端。我們使用兩個(gè)33pF電容器，幫助晶體振蕩器電路輸出穩(wěn)定的脈沖，達(dá)到極佳的濾波效果。復(fù)位電路：復(fù)位電路類似于手機(jī)的強(qiáng)制重啟功能，如果一臺(tái)在使用中遇到屏幕失靈或者黑屏死機(jī)，長(zhǎng)按開(kāi)機(jī)鍵數(shù)秒便會(huì)執(zhí)行手機(jī)重啟操作，手機(jī)程序從頭進(jìn)行。在圖3-2中可以看到，單片機(jī)的第9號(hào)引腳接著整個(gè)復(fù)位電路，主要是由一個(gè)10uF的電容和10KΩ的電阻并聯(lián)構(gòu)成。其主要原理是當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)始通電，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)進(jìn)行一次復(fù)位，即上電復(fù)位。同時(shí)程序也會(huì)從頭進(jìn)行。圖32單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.2信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)信號(hào)處理電路主要有過(guò)壓保護(hù)電路、比較器和繼電器組成。信號(hào)處理電路圖如圖3-3所示。3.2.1過(guò)壓保護(hù)電路過(guò)壓保護(hù)也叫過(guò)電壓保護(hù)，是當(dāng)電壓超過(guò)預(yù)定的最大值時(shí)，使電源斷開(kāi)或使受控設(shè)備電壓降低的一種保護(hù)方式。本次電壓表中的過(guò)壓保護(hù)電路采用穩(wěn)壓二極管來(lái)制成的穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件，因?yàn)檫@類二極管是利用PN結(jié)反向擊穿狀態(tài)，其電流可在很大范圍內(nèi)變化而電壓基本不變的現(xiàn)象而制成的起穩(wěn)壓作用的二極管。3.2.2比較器和繼電器1、比較器比較器的主要工作原理就是兩個(gè)輸入端之間的電壓如果經(jīng)過(guò)零時(shí)就會(huì)導(dǎo)致輸出的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化，由于輸入端有時(shí)候也可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)很小的輸入電壓，而這些輸入電壓也可能會(huì)直接引起比較器的輸出發(fā)生變化，為了避免這種情況，新型的比較器通常需要具有幾毫伏的滯回電壓。例如，當(dāng)“+”輸入端的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“-”輸入端時(shí)，該比較器就會(huì)輸出一個(gè)高電平，反之輸出低電平。2、繼電器繼電器是一種具有隔離和保護(hù)功能的一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)元件，當(dāng)輸入和回路中電壓變化大于規(guī)定值時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸出和回路中電壓變化進(jìn)行自動(dòng)控制。它的工作原理主要是利用負(fù)載回路所產(chǎn)生的電磁吸力，通過(guò)一種機(jī)械方式來(lái)傳遞，帶動(dòng)整個(gè)回路之間的閉合，從而促進(jìn)負(fù)載回路的工作。3.2.3工作過(guò)程在圖3-3中是用比較器和繼電器當(dāng)作模擬開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)了輸入量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。首先對(duì)輸入電壓進(jìn)行一個(gè)分壓，而這個(gè)分壓是通過(guò)1MΩ的電阻和100KΩ的電阻串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，然后進(jìn)入比較器“+”的輸入端，而流入“-”的輸入端的是+5V的固定電壓通過(guò)1MΩ的電阻和100KΩ的電阻串聯(lián)而形成的電壓，當(dāng)一個(gè)比較器的“+”輸入超過(guò)“-”的輸入端時(shí)，比較器會(huì)輸出一定的高電平，三極管導(dǎo)通，繼電器與下面的引腳進(jìn)行契合，然后將其構(gòu)成回路，把V_H的電壓傳送到采集芯片，也就是說(shuō)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)大量程的轉(zhuǎn)換；反之，當(dāng)比較器輸出一個(gè)低電平，三極管就不會(huì)導(dǎo)通，繼電器與上面的引腳契合，這樣繼電器就會(huì)接收到輸入電壓通過(guò)220KΩ和1MΩ的電阻串聯(lián)分壓所產(chǎn)生的V_L電壓，然后送入采集芯片，這樣就選擇了0-5V的量程。圖33信號(hào)處理電路圖3.3數(shù)據(jù)采樣模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊主要由ADC0809芯片組成。3.3.1ADC0809轉(zhuǎn)換芯片的介紹ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。其中每路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的運(yùn)行時(shí)間大約為100μs，模擬信號(hào)在電源下輸入的各個(gè)輸出電壓變化轉(zhuǎn)換范圍大約從0V變換到5V，由8路三態(tài)模擬輸入開(kāi)關(guān)、地址編碼鎖存與信號(hào)譯碼器、8位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和3態(tài)模擬輸出信號(hào)鎖定保存信號(hào)緩沖器組成部件。其中的一個(gè)任務(wù)主要目的是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)對(duì)此數(shù)字信號(hào)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和顯示等。ADC0809的引腳圖如圖3-4所示。圖3-4ADC0809引腳圖3.3.2A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換電路外接電路如圖3-5所示。首先地址線A、B、C接地，這樣會(huì)選通IN0這一路模擬輸入端，因?yàn)镮N0會(huì)接收到來(lái)自信號(hào)處理電路的電壓信號(hào)，接著ALE接單片機(jī)P2.4引腳，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正脈沖以鎖存信號(hào)；然后當(dāng)START為上升沿時(shí)將進(jìn)行逐次逼近寄存器復(fù)位，而下降沿會(huì)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；之后EOC輸出信號(hào)會(huì)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成的時(shí)候，EOC變?yōu)楦唠娖剑Y(jié)果數(shù)據(jù)會(huì)存入鎖存器；最后當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上，而D0~D7就是數(shù)字信號(hào)輸出端，會(huì)被接到單片機(jī)P0端，這樣會(huì)把A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)及時(shí)傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理。圖3-5A/D轉(zhuǎn)換電路圖3.4顯示電路設(shè)計(jì)OLED顯示屏主要是一種利用有機(jī)電子和自發(fā)光二極管而制作的顯示屏。它的主要發(fā)光原理是在每當(dāng)正極有一個(gè)足夠的發(fā)光電力可以進(jìn)行發(fā)光供給時(shí)，正極的空穴和兩個(gè)陰極的發(fā)光電荷將通過(guò)在兩個(gè)發(fā)光原色層中相互作用結(jié)合而直接產(chǎn)生光，紅、綠、藍(lán)RGB三種發(fā)光原色將根據(jù)它們不同的發(fā)光公式順序進(jìn)行組合產(chǎn)生，構(gòu)成一個(gè)基本的發(fā)光顏色。除此之外，OLED顯示屏還可以完成一些特定的顯示功能。OLED顯示電路圖如圖3-6所示。顯示屏的3~7號(hào)引腳分別接單片機(jī)P1.0~P1.4引腳，單片機(jī)會(huì)控制顯示屏進(jìn)行顯示被測(cè)量的電壓數(shù)值、所選的量程，并且alarm部分會(huì)顯示NO，另外當(dāng)超過(guò)量程時(shí)OLED顯示屏中的alarm部分顯示YES，這就起到超量程報(bào)警的功能。圖3-6OLED顯示電路圖3.5電源電路設(shè)計(jì)用來(lái)為各模塊提供工作電壓的單片機(jī)電路我們統(tǒng)稱為工作電源模塊，在本文的設(shè)計(jì)中我們所使用的AT89S52單片機(jī)需要5V的工作電壓進(jìn)行供電，連接在單片機(jī)的40腳，而且每個(gè)模塊均需+5V直流電源進(jìn)行供電，所以我們使用USB的工作電壓進(jìn)行供電，其具備了非常高的穩(wěn)定可靠的工作電壓數(shù)值，利用其穩(wěn)壓性和功能就足夠了。該電路能夠提供穩(wěn)定的工作電壓，這樣就能夠使得該電路正常工作起來(lái)具有較好的可靠性。另外還同時(shí)并聯(lián)幾個(gè)電容，以便起到濾波、穩(wěn)定電壓的作用。電路圖如圖3-7所示。圖3-7電源電路圖4系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1編程語(yǔ)言的選擇目前，單片機(jī)在軟件開(kāi)發(fā)中所使用的編程語(yǔ)言大致可以分為兩種：計(jì)算機(jī)軟件高級(jí)語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言憑借其良好的可控性和功能，在進(jìn)行單片機(jī)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的過(guò)程中已經(jīng)得到了普遍運(yùn)行。但與其他匯編語(yǔ)言相比，C語(yǔ)言的專業(yè)編譯器可以大大提高編譯效率，C語(yǔ)言具有匯編語(yǔ)言所不具備的超強(qiáng)能力，即可以滿足程序所需要的所有編譯功能。C語(yǔ)言也具有出色的便攜性，可以滿足各種型號(hào)的需求。此外，C語(yǔ)言還允許用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)的修改和編譯邏輯過(guò)程中所有數(shù)據(jù)庫(kù)?；谶@種優(yōu)秀的程序架構(gòu)，可以很好地對(duì)各種單片機(jī)應(yīng)用程序進(jìn)行實(shí)際的編譯和開(kāi)發(fā)，從而完全改善了程序的基礎(chǔ)架構(gòu)，使每一個(gè)程序都有能正常運(yùn)行，從而大大提高了單片機(jī)的系統(tǒng)整體性能。所以我們決定用C語(yǔ)言作為編譯器語(yǔ)言。4.2系統(tǒng)主程序流程電源啟動(dòng)后，系統(tǒng)開(kāi)始供電，首先需要讓各個(gè)新的功能模塊在各個(gè)端口都被重新配置好，初始化后，系統(tǒng)再次進(jìn)行啟動(dòng)，依次開(kāi)始調(diào)用各個(gè)新的功能模塊。當(dāng)被電壓檢測(cè)器達(dá)到額定電壓時(shí)立即進(jìn)入控制系統(tǒng)，進(jìn)行電壓信號(hào)采集處理、采樣，完成后將電壓信號(hào)數(shù)據(jù)送入液晶顯示器上并進(jìn)行信號(hào)顯示。系統(tǒng)的總流程圖如圖4-1所示。圖4-1系統(tǒng)主程序流程圖4.3信號(hào)處理電路流程首先輸入電壓進(jìn)來(lái)以后，進(jìn)行一個(gè)串聯(lián)分壓，這個(gè)串聯(lián)分壓主要是通過(guò)1MΩ的電阻和100KΩ的電阻串聯(lián)而實(shí)現(xiàn)的，然后這個(gè)電壓會(huì)被傳送到比較器的正極端口，另外在比較器負(fù)極端會(huì)有固定電壓+5V通過(guò)1MΩ電阻和100KΩ的電阻之間進(jìn)行串聯(lián)式的分壓所形成產(chǎn)生的電壓，當(dāng)輸入電壓比固定電壓高時(shí)，比較器就會(huì)輸出一個(gè)很高的電平，三極管導(dǎo)通，繼電器與下端相互契合，然后組成一個(gè)回路，把輸入電壓被分壓后的電壓送到信號(hào)采集芯片；反之，當(dāng)比較器的輸出為低電平，三極管就不會(huì)導(dǎo)通，繼電器與上端契合，這樣繼電器會(huì)接收到輸入電壓通過(guò)220KΩ和1MΩ的電阻串聯(lián)分壓所產(chǎn)生的電壓，然后送入采集芯片。信號(hào)處理電路流程圖如圖4-2所示。圖42信號(hào)處理電路流程圖4.4ADC0809采樣流程首先進(jìn)行對(duì)ADC0809各端口進(jìn)行配置，接著開(kāi)始模數(shù)轉(zhuǎn)化，執(zhí)行后，如果檢測(cè)到所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換未能完成則可以再繼續(xù)循環(huán)并對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化，如果在模數(shù)中的轉(zhuǎn)化已經(jīng)全部完成，執(zhí)行接下來(lái)的一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)化指令，將對(duì)所有取得的模數(shù)轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)結(jié)果全部轉(zhuǎn)化成為工程量，最后轉(zhuǎn)換結(jié)果送入顯示屏進(jìn)行顯示。ADC0809采樣流程圖如圖4-3所示。圖43ADC0809采樣流程圖4.5OLED液晶流程圖系統(tǒng)在通電后，配置好液晶端口，然后對(duì)OLED中的電源信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化，再調(diào)用OLED的信號(hào)讀取和數(shù)據(jù)寫(xiě)入函數(shù)，可將數(shù)據(jù)采集處理后得到的電壓值進(jìn)行實(shí)時(shí)輸出顯示。如果測(cè)量電壓小于51V時(shí)，顯示屏?xí)@示測(cè)量值和所選擇的量程，alarm部分顯示NO，如果測(cè)量電壓大于51V，顯示屏中的alarm部分顯示YES。OLED液晶流程圖如圖4-4所示。圖4-4OLED液晶流程圖5系統(tǒng)調(diào)試5.1系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程調(diào)試過(guò)程如下：(1)通電之前的檢查：在進(jìn)行通電調(diào)試之前，必須仔細(xì)檢查電路連線是不是有錯(cuò)誤。檢查的具體方法是對(duì)照之前設(shè)計(jì)好的電路圖，做好安全檢測(cè)。我們應(yīng)該特別注意仔細(xì)觀察并檢查其中一個(gè)電源引腳的極性位置是否存在有無(wú)接錯(cuò)或者不當(dāng)之處，電源連接到的地方是否存在短接等異?，F(xiàn)象，AT89S52、ADC0809和OLED顯示器引腳位置是否正確，并仔細(xì)觀察它們焊點(diǎn)的位置是否牢固。(2)通電檢查：在電路板上安裝好已經(jīng)下載程序成功的AT89S52，然后再接通電源，正極接+5V的直流電源，負(fù)極接地。待電源接通后，看看是否有異?，F(xiàn)象，比如元器件出現(xiàn)了發(fā)燙、發(fā)光等情況。如果有，應(yīng)馬上切斷電源，待所有的故障原因全部解決后，才能正式接通電源。(3)對(duì)單片機(jī)的正確調(diào)試：在將單片機(jī)正確插入帶有接口的引腳插槽后后，用萬(wàn)用表或儀器軟件來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量它的引腳輸出電壓及由它輸出的特定訊號(hào)信息，然后檢查它的工作狀態(tài)及單片機(jī)的電路。(4)A/D轉(zhuǎn)換器的調(diào)試：在進(jìn)行測(cè)試期間由于計(jì)算機(jī)得到的不是最終結(jié)果，所以我們可以首先忽視如何得出最終結(jié)果的具體邏輯操作和運(yùn)算，先讓它們直接通過(guò)輸入轉(zhuǎn)換結(jié)果，觀看這些結(jié)果的計(jì)算方法是否正確合理，以此為基礎(chǔ)來(lái)檢查和驗(yàn)證A/D轉(zhuǎn)換底層驅(qū)動(dòng)程序的正確性和錯(cuò)誤。(5)對(duì)所有實(shí)物樣品進(jìn)行一次整機(jī)性能調(diào)試：對(duì)所有實(shí)物的各個(gè)性能部分進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，不斷地重新檢查其中部分可能仍然存在的一些問(wèn)題，不斷地更新改善其中的一些部分，使得調(diào)試結(jié)果更加準(zhǔn)確趨于最佳。5.2實(shí)物展示和調(diào)試結(jié)果5.2.1實(shí)物展示在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量調(diào)試的操作過(guò)程中，數(shù)字電壓表可能會(huì)出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題，如電線接觸不好，焊接操作工藝不牢固等，通過(guò)不斷地調(diào)試進(jìn)行完善、矯正以后，數(shù)字電壓表逐步朝著產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的各項(xiàng)指標(biāo)和質(zhì)量要求逐步靠攏。雖然我們所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)和結(jié)果可能并非百分之百很精準(zhǔn)，實(shí)物并沒(méi)有特別美觀，但是我自己覺(jué)得還是不錯(cuò)的。實(shí)物展示圖如圖5-1所示。圖5-1實(shí)物展示圖5.2.2調(diào)試結(jié)果與誤差分析總共測(cè)試了幾組數(shù)據(jù)，如表5-1所示。其中小量程3組，大量程3組，從表5-1所知，實(shí)際電壓與測(cè)量電壓存在一定的誤差，誤差產(chǎn)生的原因有很多，首先繼電器和分壓電阻有一定的誤差，這方面我們可以做些改進(jìn)：加個(gè)滑動(dòng)變阻器對(duì)分壓電路進(jìn)行優(yōu)化；其次A/D轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換過(guò)程中可能存在一些誤差，在這方面，我們可以提高芯片的轉(zhuǎn)換精度和分辨率等等。除此之外，輸入電壓或者電源不穩(wěn)定等方面都可能導(dǎo)致誤差。所以我們可以采用一種通過(guò)多次進(jìn)行測(cè)量數(shù)值并計(jì)算平均值的一種結(jié)果方式，用它來(lái)大大減小測(cè)量誤差，或者說(shuō)就是我們可以把采用A/D方式轉(zhuǎn)換后的多次測(cè)量計(jì)算結(jié)果通過(guò)添加適當(dāng)?shù)恼`差修正值等因素，來(lái)大大改善多次測(cè)量的準(zhǔn)確結(jié)果。表5-1測(cè)試數(shù)據(jù)表序號(hào)實(shí)際電壓顯示結(jié)果11.5V23V34.5V46V511V615V6總結(jié)與展望6.1總結(jié)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的是做一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)以單片機(jī)AT89S52作為控制核心，以模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809為主要的數(shù)據(jù)采樣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了被檢測(cè)電壓的數(shù)據(jù)采樣，在此之前我們會(huì)有一個(gè)信號(hào)處理電路來(lái)對(duì)所需要采集的電壓信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單地分壓處理、比較，然后再進(jìn)行ADC采樣；采樣后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后我們利用了一個(gè)字符式的液晶OLED顯示屏來(lái)顯示所檢測(cè)到的電壓。在這類保護(hù)電路中，采用穩(wěn)壓二極管作為輸出過(guò)壓保護(hù)，并通過(guò)繼電器和比較器作為一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)完成輸入量程的切換。本設(shè)計(jì)該系統(tǒng)既可以同時(shí)進(jìn)行直流0~5V的測(cè)試和直流0~51V的測(cè)試（最低誤差范圍為50mV），此外還具備了一個(gè)超量程檢測(cè)報(bào)警。6.2展望由于傳統(tǒng)的電壓表測(cè)量速度比較慢，讀數(shù)不準(zhǔn)確而導(dǎo)致誤差較大，數(shù)字顯示技術(shù)不高超等缺陷，因此在設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表的時(shí)候使用單片機(jī)來(lái)控制系統(tǒng)，可以讓測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定，讀數(shù)準(zhǔn)確、美觀，還有顯示屏對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。然而本次設(shè)計(jì)的電壓表系統(tǒng)也還有一定的缺陷，有一些地方還需要改進(jìn)，比如使用精度更高的AD芯片；在信號(hào)處理電路中可以加個(gè)滑動(dòng)變阻器來(lái)對(duì)分壓電路進(jìn)行優(yōu)化；或者使用更好的穩(wěn)壓器來(lái)保護(hù)電路等等，另外可以把報(bào)警電路分化出來(lái)，以蜂鳴器代替。目前，該系統(tǒng)僅僅測(cè)量電壓，由于電壓、電流、頻率是經(jīng)常測(cè)量的幾個(gè)量，如果把此系統(tǒng)改成測(cè)量多個(gè)量的儀器，這樣功能就比較強(qiáng)大，不再單一，提高了電路測(cè)量的效率。參考文獻(xiàn)[1]黃志偉.全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽培訓(xùn)教程[M].北京電子工業(yè)出版社.2019.[2]劉波.51單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)典型范例：基于Proteus仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社.2014.[3]陳冬冬.液晶顯示數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)研究[J].黑龍江科技信息.2016,01.[4]李生明,楊紅.PROTUES軟件在學(xué)習(xí)單片機(jī)中的應(yīng)用[J].清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2013(6).[5]趙波,楊迎春.基于A/D轉(zhuǎn)換器件ADC0809的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)[J].內(nèi)蒙古石油化工.2018(23).[6]車海波.基于51單片機(jī)的數(shù)字顯示電壓表的設(shè)計(jì)與仿真[J].智能城市.2016.08.[7]徐愛(ài)鈞,徐陽(yáng).智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2012.[8]金韋利,姜禮華.基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表.2015(11).[9]張玲麗.基于Proteus的LED數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與仿真[J].中國(guó)新通信.2019(22).[10]陳飛,顧啟民,王偉.基于Proteus和Keil的項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù).2019(05).[11]陳穎.電容式傳感器在砂石計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué).2012.[12]孫桐,鄭天昱,陳龍.基于K66單片機(jī)的智能尋跡小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子制作,2021(05):35-38.[13]Azcondo,FranciscoJ,DeCastro,Angel,Branas,Christian.CourseondigitalelectronicsorientedtodescribingsystemsinVHDL[C].IEEETransactionsonIndustrialElectronics.2010.[14]GajadhurMarta,RegulskaMariaMechanicalandlightresistanceofflexographicconductiveinkfilmsintendedforprintedelectronics[J].DyesandPigments,2020.[15]Y.Z.N.Htwe,W.S.Chow,G.Suriatietal.Propertiesenhancementofgrapheneandchemicalreductionsilvernanoparticlesconductiveinksprintedonpolyvinylalcohol(PVA)substrate[J].SyntheticMetals,2019,256.附錄附錄一、原理圖附錄二、源程序#include"support.h"#include<stdio.h>sbitCLK=P2^3;sbitALE=P2^4;sbitEOC=P2^1;sbitOE=P2^2;sbitST=P2^0;sbitMODE=P2^5;ucharad_data[5];//定義變量floatVoltage;unsignedcharmode=0;//Adc電壓讀取函數(shù)unsignedcharADC_Read(void){unsignedcharres;ALE=1; ST=1;delay_us(1); ST=0;ALE=0;//此時(shí)EOC為高，需要加個(gè)延時(shí)，等EOC復(fù)位delay_ms(10);while(!EOC);OE=1;delay_us(10); res=P0; OE=0;returnres;}voidTimer0_Init(void){ ET0=1; TMOD|=0x01; TH0=(65536-200)/256;//定時(shí)周期200個(gè)機(jī)器周期也就是200usTL0=(65536-200)%256; TR0=1; ST=0; ALE=0;}voidTImer0()interrupt1{ TH0=(65535-200)/256;//重裝定時(shí)器定時(shí)周期200個(gè)機(jī)器周期也就是200us TL0=(65535-200)%256; CLK=~CLK;}voidShowMainMenu(void){//第1行顯示OLED_ShowString(0,0,"Multimeter");//第2行顯示OLED_ShowString(0,2,"V