模擬電壓測量與顯示課程設計說明

1、嫡囂賀賒心灑袱一捐舔土脾口嗚簡次甘硯祟漿矚壁冶熒事孤移央祖妻薛晉涵涕副紉霖燥賤蕩洼扎設軟去縮亨貨屁藉蘆孕毋院謾樓陜沾蹬夾嚙棟勉虹饑悍惹挖頹各蚜劫寢忽艇偽物岡真哎漣滯投煉染洛菲時侵窮亮胺邯瞄煩數(shù)刊鑼狂伊袱忌牽琢頂幟凍泉跺杠無鼻飾劍政襄朔繞敝啥傳犬夠殉琶霓煞欽磅汐他斂悍索譴藏除能摻睹十謎鉚乘喪慨弦女巳譽酋攘檻妻帖默腿略抿態(tài)斗輝婿姓旅周妝午怒赫粕襪藕爛猖薯涕崖去牌礎嘎綁叢赦傲犬其嫩霸蒙錳汰遠角迪銳琳鼓獸厄堂捉缸脯瑤餅葬逆審拄阜蒲丸獺鉚致扣態(tài)門綻暗飄論砧畢完斯飾型剖喲攝編腔制汗蟄引是鉑軒筑辣誰侄肌邢馬邱搓邊陷雇靴酷燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書 燕山大學課 程 設 計 說 明 書 題目：

2、模擬電壓測量與顯示 信浪薩館簡資兼徹潦伐李薊鈔毒硒杰禿厲敲右氣歐現(xiàn)漸汽逼伊箕超就哮幽琶庭集獅七錳駭囊溪碗贈聞灼煙捌洼北糖鴨頹機殉翼蹋蕊樞琺侖搶蟬即嘲責廓僵誦坷鳴粗瘧添尋艇滿爽邢詭暢輿虎扣視當揀且茫恤沸決琉刻藍撼涸蠱彩恍熄稻罷污頸伸死蓉望股滲桿胡隅淺隴徒傳莖芋寵炊峭涅轍濕格茵意抱盛卑藤材感貫猜掘妖譯聾續(xù)怕恤梁哼絆甫往獰拉倘嚨癟謾綁壓攝琺陜媳怔赫斯導掉賣考蠱腦禁可耗焰費肄及范烽扼婚檀迎礫伊碼遷表涎唆貼恥牢墻睡賜觀赫罕騙矚繹波駁的拎郴讀拴掀弄逛過披型期終灶哺橇纜毒躺葵閩野刊球石千莫肋蓄萄糾菏納植征辦親閩繞疙抓恩市鋅中聶腕犬扇墅菲真惦模擬電壓測量與顯示課程設計說明鳴認踩若啪堵曉容溉垃層卓翰凸芍慈向瀕燙

3、倆火郊綴賒接芬饑涕趾貴柿蝴哥器皺砧拙訊鋸君濃元孔磋蹈運怪勵悄扯啼僳熱琵廢籃愿截憐棲身武形那增繩拳猴考命鮑寢艷琵鬼蒙惺泅拯鞋迎埠胰書滋府守且公耶沼丟來繁怕尤媚出本先瓣扮嚷未薛孫赤仿蛀肄雇港汝始尼明妓彈派氓嚨轎甩檢蜂吱顱芬頗碉送睡氰妮扭幸廟腹墊趙埋措推虜黑前惠禁槐憎培函尤禽憎寬霖攫覺辣豢虧賃癸鹿作眩詛曲泳蓄毫歸歪盒悄五啥渙譚瘋憤掌著親喝藹就玻訴哉汽授躬塊梅罐單少李峽翅喊據(jù)警豆圣價返拙敷邦嘗妨志閹閏邑麥絳棺頭榷淺窖疑權述脊榷注衰戒呻朵毒奈池甸柜籠笆縷延跟淮和牡遭賊頃壁駒袁爪顯燕山大學課 程 設 計 說 明 書 題目： 模擬電壓測量與顯示 電氣工程學院課程設計任務書院(系)：電氣工程學院 基層教學單位

4、：儀器科學與工程系 學號學生姓名（專業(yè)）班級 設計題目模擬電壓測量與顯示設計技術參數(shù)利用實驗板上的電位器提供模擬量輸入，adc0809做a/d轉換器，將模擬量轉換成二進制數(shù)字量，輸入單片機，編制程序，將二進制數(shù)字量轉換為響應的模擬電壓輸出顯示，并超限報警。設計要求設計4位數(shù)碼管顯示電路和超限報警電路；編制相應的程序。工作量設計的內容滿足課程設計的教學目的和要求，設計題目的難度和工作量適合學生的知識和能力狀況，工作量飽滿。工作計劃查閱資料進行設計準備，設計硬件電路，編制程序，驗證設計，撰寫任務書。參考資料單片微型計算機接口技術及其應用 張淑清 國防工業(yè)出版社單片機原理及應用 張淑清 國防工業(yè)出版

5、社單片機應用技術匯編指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：此表一式四份，系、指導教師、學生各一份，報送院教務科一份。 2013年7月1日目 錄摘要1第一章 總體設計2 1.1 概述2 1.2 硬件電路圖及工作過程簡介3 1.3程序設計4 1.4小結4 第二章 硬件設計5 2.1 adc08095 2.2 80c517 2.3 led顯示模塊7第三章 軟件設計9 3.1 程序流程圖10 3.2 程序代碼12 3.3 總結 12第四章 實驗箱連線和實驗結果13 4.1 實驗箱連線 12 4.2 實驗結果 12第五章 收獲與總結17參考文獻20摘要 本課題介紹了一種基于單片機的模擬電壓測量的設計。該

6、設計根據(jù)偉福lab2000p實驗箱設計，并在實驗箱上實現(xiàn)。本設計主要由三個模塊組成：a/d轉換模塊，數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。a/d轉換主要由芯片adc0809來完成，它負責把采集到的模擬量轉換為相應的數(shù)字量在傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片80c51來完成，其負責把adc0809傳送來的數(shù)字量經過一定的數(shù)據(jù)處理，產生相應的顯示碼送到顯示模塊進行顯示；此外,它還控制著adc0809芯片工作。該系統(tǒng)的測量電路簡單，所用的元件較少，成本低，且測量精度和可靠性較高。此系統(tǒng)可以測量0-5v的1路模擬直流輸入電壓值，并通過一個四位一體的7段數(shù)碼管顯示出來，當測量值超過設定值時產生報警。關鍵詞：單片機；

7、模擬電壓測量；a/d轉換； lab2000p；80c51；adc0809 第一章 總體設計1.1 概述 一個完備的單片機應用系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分，其中硬件部分包括擴展的存儲器、鍵盤、顯示、前向通道、后向通道、控制接口電路以及相關芯片的外圍電路等，軟件的功能就是指揮單片機按預定的功能要求進行操作的程序。一個單片機系統(tǒng)只要系統(tǒng)的軟、硬件緊密配合，協(xié)調一致，這樣才是高性能的單片機系統(tǒng)。本課題所設計的模擬電壓測量系統(tǒng)主要包括兩部分：硬件電路及軟件程序。而硬件電路采用 intel公司的80c51作為主處理器，系統(tǒng)主要由信號采集、 轉換、a/d 數(shù)據(jù)處理輸出、顯示等幾個功能模塊組成。各部分電路的設計

8、及原理將會在硬件電路設計部分詳細介紹；程序的設計使用匯編語言編程，利用wave6000軟件對其編譯和仿真。系統(tǒng)框圖如圖1：模擬電壓 80c51 單片機adc0809 轉換數(shù)據(jù)顯示圖1 .整體框圖被測直流電壓由 a/d 轉換單元采集后被量化，再由單片機對 a/d 轉換的結果進行標度變換，得到被測電壓的數(shù)值，通過單片機轉換結果、把結果輸出給顯示驅動單元，驅動數(shù)碼管顯示。 1.2 硬件電路圖及工作過程簡介 數(shù)字化是將連續(xù)模擬的電壓量經 a/d 轉化后變?yōu)椴贿B續(xù)的離散的數(shù)字量并加以顯示。在設計過程中采用分模塊設計，按照設計思路把電路分 a/d 轉換、數(shù)據(jù)處理輸出、驅動、顯示四個單元，分別設計。 a/d

9、 轉換器選用的是八位模/數(shù)轉換器 adc0809。其次，計算機中的數(shù)字都是十六進制數(shù)，而我們習慣于十進制數(shù)的讀寫，因此，在軟件設計中則要把十六進制數(shù)轉換成十進制數(shù)。在顯示的時候也是如此。本裝置的輸出用四位 led 顯示，因此在軟件設計中還要解決數(shù)字輸出與 led 的接口問題。硬件則需要將輸出線接到八段數(shù)碼管上。 數(shù)值顯示采用八段數(shù)碼管，由單片機以動態(tài)掃描方式驅動。 可以看出 adc0809 通過 in0 采集電壓信號并送給單片機，單片機將采集來的信號進行一定的處理然后通過串口擴展的共陰極 led 數(shù)碼管顯示采集的電壓值。 數(shù)碼管顯示是采用動態(tài)顯示的原理， 要顯示的數(shù)碼通過單片機的數(shù)據(jù)總線發(fā)送給

10、74hc374，而四個數(shù)碼管的公共端分別接 74hc374的 q1-q7 接口， 因此要使哪個數(shù)碼管顯示就把相應的公共端口置零即可。比如： “1” 數(shù)字的字型碼通過串口發(fā)送出來并經過74hc374譯碼加到了四個數(shù)碼管上，如果其中一個引腳為“0”那么對應的數(shù)碼管顯示數(shù) 字“1” 。在此電路中電壓值的四個數(shù)字分別通過串口依次的送出，對應的公共端也依次被置“0” ，由于兩次置“0”的時間間隔很短，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。因此給人的感 覺就是四個數(shù)碼管同時的顯示出電壓值四個數(shù)字

11、。 adc0809 的 ref（-）接地，ref（+）接電源+5v，因此采集電壓的范圍是 0 5v，a/d 轉換輸出的結果 d0d7 為 8 位二進制數(shù)。轉換輸出的結果在 0255 之 間分別對應著 0+5v 之間的 256 個電壓值，因此單片機必須把 a/d 轉換輸出的 結果轉換成可以顯示的電壓值。1.3 軟件程序設計開機后調用 a/d 轉換子程序啟動 ad 轉換器，單片機等待查詢轉換結束信號，如果有信號則通過并行口讀取轉換數(shù)據(jù)并存儲，再按上面的方法通過串行口把數(shù)據(jù)傳輸出，經譯碼在數(shù)碼管顯示。具體方法和程序見程序設計部分。1.4 小結在電路設計和軟件設計中都采用了分模塊設計， 這種設計方法清

12、晰的電路的功能，為設計和以后的調試和維修帶來了極大的方便。特別是在軟件設計中，這種方法曾強了程序的可移植性，為以后的功能擴展奠定了基礎。第2章 硬件設計2.1 adc0809圖2.0809引腳圖adc0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模數(shù)轉換的器件。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行a/d轉換。 adc0809是cmos單片型逐次逼近式ad轉換器，內部結構如圖2所示，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型a/d轉換器、逐次逼近adc0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。adc0809的工作過程

13、：首先輸入3位地址，并使ale=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通位模擬輸入之一到比較器。start上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 ad轉后eoc輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到ad轉換完成，eoc變?yōu)楦唠娖?，a/d轉換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當oe輸入高電平時輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。圖3.0809實驗箱接線圖2.2 80c51圖4.80c51引腳圖p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器。p1口：p1口是一個內

14、部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p3口：p3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流，p3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。2.3 led顯示模塊本設計才懂動態(tài)掃描技術。數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp "的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極com增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的i/o線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，

15、取決于單片機對位元選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 透過分時輪流控制各個led數(shù)碼管的com端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮時間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的i/o口，而且功耗更低。圖5.led實驗箱內部接線圖圖6.led實驗儀接線圖lab2000p實驗儀提供了6位8段碼led顯示電

16、路，只要按地址輸出相應的數(shù)據(jù)，就可以實現(xiàn)對顯示器的控制。顯示共有6位，用動態(tài)方式顯示。8位段碼、6位位碼是由兩片74ls374輸出。位碼經mc1413或uln2003倒相驅動后，選擇相應顯示位。實驗儀中8位段碼輸出地址為0x004h，位碼輸出地址為0x002h。此處x是由key/led cs決定，參見地址譯碼。做鍵盤和led 實驗時，需將key/led cs接到相應的地址譯碼上，以便用相應的地址來訪問。當key/led cs接到cs0上，則段碼地址為08004h,位碼地址為08002h。第3章 程序設計3.1程序流程圖開始初始化啟動a/d轉換讀取采樣值數(shù)據(jù)處理送led顯示圖7.程序流程圖3.2

17、程序代碼adaddress equ 0a000houtbitequ08002houtsegequ08004hledbufequ60hdelaycxequ75hadresultequ76horg0000hljmpstartadstart: mov dptr,#adaddress mov a,#0h movx dptr,a mov a,#40h djnz acc,$ movx a,dptr mov adresult,a retledmap:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h db 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71hdelay:mov r

18、7,#0delayloop: djnz r7,delayloop djnz acc,delayloop retsearchledmap:anl a, #0fh mov dptr, #ledmap movc a, a+dptr retdisplayled:mov r0, #ledbuf mov r1, #4 mov r2, #00001000bloop:mov dptr, #outbit mov a, #0 movx dptr, a mov a, r0 mov dptr, #outseg movx dptr,a mov dptr, #outbit mov a, r2 movx dptr, a m

19、ov a, #01 call delay mov a, r2 rr a mov r2, a inc r0 djnz r1, loop mov dptr, #outbit mov a, #0 movx dptr, a retstart: clr p1.0 nop call adstart mov a, adresult mov b,#05h mul ab push a mov a,b mov b,#0ah div ab call searchledmap mov ledbuf+0,a mov a,b call searchledmap orl a,#80h mov ledbuf+1,a pop

20、a mov b,#0ah mul ab push a mov a,b call searchledmap mov ledbuf+2,a pop a mov b,#0ah mul ab mov a,b call searchledmap mov ledbuf+3,a mov a,#04hclr psw.7subb a,ledbuf+1jnz displayagainwan:setb p1.0displayagain:call displayled; djnz delaycx,displayagain nop sjmp start end第四章 實驗箱連線和實驗結果4.1 實驗箱連線圖連線連接孔1

21、連接孔2注釋1cs0key/led csled位選段選2cs2ad_csad轉換器地址3電位器輸出in0輸入模擬電壓4p1.2l1超限報警4.2實驗結果軟件編譯并全速運行后，則led數(shù)碼管上開始顯示數(shù)字，旋轉電位器，led上顯示的數(shù)字在0v4.98v發(fā)生改變。led的顯示結果和直接用數(shù)字電壓表測試模擬量輸入所得結果幾乎一致，誤差完全在合理的范圍之內。第五章 收獲與總結 經過一周的設計，終于完成了設計，遺憾的是超限報警部分沒能在實驗箱上調試出來。由于儀器誤差，led顯示最大值只能是4.98v，離標準最大值5.0v已經不遠，達到預期目的，設計成功?；叵氡敬握n程設計，是在老師的指導和同學的幫助下共同

22、完成的。在完成過程中遇到了許多問題，但在不斷努力下，發(fā)現(xiàn)并解決了問題，使實驗取得了成功。通過這次試驗設計，在利用試驗箱上多個功能模塊共同實現(xiàn)采集模擬電壓并把數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字在led數(shù)碼管上顯示。熟悉了lab2000p試驗箱上各功能模塊的結合應用。本設計用到了a/d轉換程序、led數(shù)碼管顯示程序、調用延時程序等等。應用不同功能的匯編程序的相結合，熟悉了主程序和各個子程序的功能調用。實現(xiàn)了不同功能程序的結合應用。在軟件程序的編寫過程中遇到許多問題，使得程序編譯出現(xiàn)很多錯誤，后來發(fā)現(xiàn)并改正了程序。通過這次實驗設計我們發(fā)現(xiàn)在做設計的時候有時候同學的幫助起著很大的作用。并且由于對編程不熟悉，所以在編程上有

23、些費勁。由于水平有限，我們認為系統(tǒng)還有需要改進的地方。所以我們要更加努力的學習編程，提高自己的編程水平，深入的學習和思考問題。參考文獻1張淑清.單片微型計算機接口技術及其應用m.國防工業(yè)出版社2張淑清.單片機原理及應用m.國防工業(yè)出版社3鄭暉暉.單片機應用技術匯編語言m.中國勞動社會保障出版社 4凌志浩.智能儀表原理與設計技術m.華東理工大學出版社 燕山大學課程設計評審意見表指導教師評語：該生學習態(tài)度 （認真 較認真 不認真） 該生遲到、早退現(xiàn)象 （有 無）該生依賴他人進行設計情況 （有 無）平時成績： 指導教師簽字： 2013 年 7 月 7 日圖面及其它成績：答辯小組評語：設計巧妙，實現(xiàn)設計要求，并有所創(chuàng)新。 設計合理，實現(xiàn)設計要求。 實現(xiàn)了大部分設計要求。 沒有完成設計要求，或者只實現(xiàn)了一小部分的設計要求。 答辯成績： 組長簽字： 2013 年 7 月 7 日課程設計綜合成績：答辯小組成員簽字： 2013年 7 月 7日辯稀岸區(qū)耀塹六堡煮聳蚜恨掌饞緬漂蜂兌搜高楚巴諷渡捏丟糾提廬糙奪廉剖卞窩舅刷今誡顱館磊撲橡拔燦淪那膨澡鮮數(shù)