數(shù)字電壓表-課程設(shè)計(jì)(共30頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)作 者 姓 名 XXX 專 業(yè) 電子信息工程 指導(dǎo)教師姓名 XXX 專業(yè)技術(shù)職務(wù) XXX 目 錄4.3.5系統(tǒng)硬件電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209專心-專注-專業(yè)摘 要單片機(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)。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種單片機(jī)蜂擁而至，單片機(jī)技術(shù)已成為一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化科技水平的重要標(biāo)志。單片機(jī)可單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜

2、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(lái)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(guò)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(lái)越廣泛。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是“簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)”。主要考核我們對(duì)單片機(jī)技術(shù)，編程能力等方面的情況。觀察獨(dú)立分析、設(shè)計(jì)單片機(jī)的能力，以及實(shí)際編程技能。本文利用了單片機(jī)在測(cè)量技術(shù)中的應(yīng)用，采用AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)模擬電壓信號(hào)的檢測(cè)與顯示，構(gòu)成數(shù)字式電壓表。本課題中主要解決數(shù)模轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理和顯示控制三個(gè)主要模塊。其中的ADC0804用于模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)用于識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，AT89C51主要用于信號(hào)的控

3、制和處理顯示，74LS47用于譯碼和驅(qū)動(dòng)顯示。該電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電壓表的智能化控制。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89C51 ADC0804數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 74LS47譯碼驅(qū)動(dòng)電路化控制ABSTRACTIs a single-chip integrated circuit chip, the use of ultra-large-scale technology with data processing capabilities (such as arithmetic operations, logic operations, data transfer, interrupt handling

4、) of the microprocessor (CPU). With the rapid development of single-chip technology, a variety of single-chip open the floodgates of a single-chip technology has become the country's modernization level of science and technology an important indicatorSingle-chip can be individually completed the

5、 requirements of modern industrial control intelligent control functions, which is the largest single-chip features. Single-chip control system to replace the use of complex electronic circuits or digital circuits consisting of control system software control can be achieved, and to achieve intellig

6、ent. SCM areas now ubiquitous, such as communication products, home appliances, smart instrumentation, process control and special control devices, etc., single-chip applications more and more widely. The subject of this graduation project is a "summary of the design of digital voltage meter.&q

7、uot; We mainly test single-chip technology, programming and other aspects of capacity. Observer independent analysis of the capacity of single-chip design, as well as the actual programming skills.In this paper, the measurement of single-chip technology, using AT89C51 single-chip analog voltage sign

8、al detection and shows that constitute digital voltage meter. The main solution to the issue of digital-to-analog conversion, data processing and display control of three main modules. ADC0804 which used to simulate the voltage signals into single-chip digital signal used to identify, AT89C51 used m

9、ainly for the control and signal processing and display, 74LS47 decoder and driver for the display. The circuit is designed to be simple and practical, to achieve the digital voltage meter intelligent control.Key words: microcontroller； AT89C51； ADC0804 ADC module；74LS47 decoding driving circuits；in

10、telligent control.第一章 緒論1.1單片機(jī)簡(jiǎn)介1單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件:CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、計(jì)時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機(jī)也被稱為微處理器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

11、更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單

12、片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 可以說(shuō)，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過(guò)，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱PC機(jī)。它由主機(jī)、

13、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開(kāi)發(fā)者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且

14、極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。1.2單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域2 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 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(guò)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

15、上的應(yīng)用單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，傳感器，各種分析儀）。2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。3.在家用電器中的應(yīng)用可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，

16、從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無(wú)所不在。4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制。5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂(lè)集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在

17、純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂(lè)信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂(lè)電信號(hào)（類似于聲卡）。1.3單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)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(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有：1.低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半

18、導(dǎo)體工藝)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。2.微型單片化現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機(jī)將

19、LCD(液晶)驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。3.主流與多品種共存雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國(guó)臺(tái)灣的Winbond系列單片機(jī)。所以C8051為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡(jiǎn)指令集(RISC)也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國(guó)臺(tái)灣的HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其低價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)一定的市場(chǎng)分額。此外還有MOTOROLA

20、公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路。第二章 數(shù)字電壓表2.1數(shù)字電壓表的簡(jiǎn)介3數(shù)字電壓表簡(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。 一、數(shù)字電壓表的特點(diǎn)1顯示清晰直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確 傳統(tǒng)的模擬式儀表必須借助于指針和刻度盤進(jìn)行讀數(shù)，在讀數(shù)過(guò)程中不可避免的會(huì)引入人為的測(cè)量誤差。數(shù)字電壓表則采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，使測(cè)量結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳讀現(xiàn)象，測(cè)量結(jié)果就是唯一的。 新型數(shù)字電壓表還增加了標(biāo)志符顯示功能，包括測(cè)

21、量項(xiàng)目、符號(hào)單位和特殊符號(hào)、為解決DVM不能反映被測(cè)電壓的連續(xù)變化過(guò)程以及變化趨勢(shì)這一難題，一種"數(shù)字/模擬條圖"儀表業(yè)已問(wèn)世。"模擬圖條"（Anal of Bargraph）有雙重含義：第一，被測(cè)量為模擬量；第二，利用條狀圖形來(lái)模擬被測(cè)量的大小及變化趨勢(shì)。這類儀表將數(shù)字顯示與高分辨率模擬條圖顯示集于一身，兼有DVM與模擬電壓表之優(yōu)點(diǎn)。智能數(shù)字電壓表均帶微處理器和標(biāo)準(zhǔn)接口，可配合計(jì)算機(jī)和打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或自動(dòng)打印，構(gòu)成完整的測(cè)試系統(tǒng)。 2顯示位數(shù) 顯示位數(shù)通常為31/2位、32/3位、33/4/位、41/2位、43/4位、51/2位、61/2位、71/

22、2位、81/2位共9種。判定數(shù)字儀表的位數(shù)有兩條原則：能顯示09所有數(shù)字的位是整數(shù)位；分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以最大顯示值中最高位數(shù)字為分子，用滿量程時(shí)最高數(shù)字作分母。例如，某數(shù)字儀表的最大顯示值為1999，滿量程計(jì)數(shù)值為2000，這表明該儀表有3個(gè)整數(shù)位，而分?jǐn)?shù)位的分子為1，分母是2，故稱之為31/2位，讀作三位半。 3準(zhǔn)確度高 準(zhǔn)確度是測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。4分辨率高 數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位1個(gè)字所代表的電壓值，稱為儀表的分辨力，它反映儀表靈敏度的高低。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。分辨率是指所能顯示的最小數(shù)字（零除外）與最大數(shù)字的百分比。例如31/2位DVM的分辨率為1/19

23、990.05。需要指出，分辨力與準(zhǔn)確度屬于兩個(gè)不同的觀念。從測(cè)量角度看，分辨力是"虛"指標(biāo)（與測(cè)量誤差無(wú)關(guān)），準(zhǔn)確度才是"實(shí)"指標(biāo)（代表測(cè)量誤差的大?。?。5測(cè)量范圍寬 多量程DVM一般可測(cè)量01000V直流電壓，配上高壓探頭還可測(cè)上萬(wàn)伏的高壓。6擴(kuò)展能力強(qiáng) 在數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，還可擴(kuò)展成各種通用及專用數(shù)字儀表、數(shù)字多用表（DMM）和智能儀表，以滿足不同的需要。7抗干擾能力強(qiáng)51/2位以下的DVM大多采用積分式A/D轉(zhuǎn)換器，其串模抑制比、共模抑制比各別可達(dá)100dB、80120dB。高檔DVM還采用數(shù)字濾波、浮地保護(hù)等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步提高了抗干擾能力，共

24、模抑制比可達(dá)180dB。2.2用于數(shù)字電壓表內(nèi)的AD轉(zhuǎn)化器分類4A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表、數(shù)字多用表及測(cè)量系統(tǒng)的"心臟"。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的A/D轉(zhuǎn)換器已達(dá)數(shù)百種，大致可分為五大類：?jiǎn)纹珹/D轉(zhuǎn)換器；單片DMM專用IC；多重顯示儀表專用IC；專供數(shù)字儀表使用的特制IC（ASIC）；其他通用型A/D轉(zhuǎn)換器，這種芯片僅能完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換，不能直接配數(shù)字儀表。1單片A/D轉(zhuǎn)換器 所謂"單片A/D轉(zhuǎn)換器"，是采用CMOS工藝將DVM的基本電路（含模擬電路和數(shù)字電路）集成在同一芯片上，配以LCD或LED數(shù)顯器件后能顯示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的集成電路。它們均屬大規(guī)模集成電路，

25、能以最簡(jiǎn)單方式構(gòu)成DVM。若對(duì)其外圍電路進(jìn)行擴(kuò)展，增加各種功能轉(zhuǎn)換器，還可構(gòu)成DVM。2單片DMM專用IC 單片DMM專用IC是CMOS大規(guī)模集成電路和儀表技術(shù)的結(jié)晶，使用一片IC即可構(gòu)成功能完善的自動(dòng)量程數(shù)字多用表。特別是專配P的DVM集成電路的問(wèn)世，為開(kāi)發(fā)具有高性價(jià)比的智能儀表和測(cè)試系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。3多重顯示儀表專用集成電路 多重顯示儀表包括二重、三重、四重顯示儀表，是國(guó)際90年代流行產(chǎn)品。2.3數(shù)字儀表的發(fā)展趨勢(shì)采用新技術(shù)、新工藝，由LSI和VLSI構(gòu)成的新型數(shù)字儀表及高檔智能儀器的大量問(wèn)世，標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，也開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的先河。1廣泛采用新技術(shù)，不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)

26、品2模塊化的發(fā)展方向 新一代數(shù)字儀表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，許多數(shù)字儀表將由標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的模塊所構(gòu)成，給電路設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試、維修帶來(lái)極大方便。表面安裝技術(shù)（SMT）和表面安裝元器件（SMD）將獲得普遍應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)被譽(yù)為世界電子工藝技術(shù)的一項(xiàng)重要突破。所謂表面安裝是將微型化的表面安裝集成電路（SMIC）和表面安裝元件，用粘貼工藝直接安裝在印刷板上，再用波峰焊接機(jī)焊接，由此取代傳統(tǒng)的打孔焊接工藝，使印刷板安裝密度大為增加，可靠性得到明顯提高。3多重顯示儀表 為徹底解決數(shù)字儀表不便于觀察連續(xù)變化量的技術(shù)難題，"數(shù)字/模擬條圖"雙顯示儀表已成為國(guó)際

27、流行款式，它兼有數(shù)字儀表準(zhǔn)確度高、模擬式儀表便于觀察被測(cè)量的變化過(guò)程及變化趨勢(shì)的兩大優(yōu)點(diǎn)。 模擬條圖大致分成三類：液晶（LCD）條圖，呈斷續(xù)的條狀，這種顯示器的分辨力高、微功耗，體積小，低壓驅(qū)動(dòng)，適于電池供電的小型化儀表。等離子體（PDP）光柱顯示器，其優(yōu)點(diǎn)是自身發(fā)光，亮度高，顯示清晰，觀察距離遠(yuǎn)，分辨力較高，缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電壓高，耗電較大。LED光柱，它是由多只發(fā)光二極管排列而成。這種顯示器的亮度高，成本低，但象素尺寸較大，功耗高，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。4安全性 儀器儀表在設(shè)計(jì)和使用中的安全性，對(duì)于生產(chǎn)廠家和廣大用戶都是至關(guān)重要的問(wèn)題。一方面廠家必須為儀表設(shè)計(jì)安全保護(hù)電路，并使之符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（例如美國(guó)U

28、L認(rèn)證，歐洲GS認(rèn)證，ISO9001國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量認(rèn)證）；另一方面用戶必須安全操作，時(shí)刻注意儀表上的各種安全警告指示。儀表的保護(hù)電路在于最大限度的減小或防止因誤操作而造成的危害。以DMM為例，常見(jiàn)的誤操作是用電流檔或電阻檔去測(cè)量電壓。5操作簡(jiǎn)單化。  第三章 主要硬件功能及介紹3.1完成AD轉(zhuǎn)換的ADC080453.1.1 ADC0804主要規(guī)格性能所謂AD轉(zhuǎn)換器就是模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的器件。信號(hào)輸入端可以是傳感器或轉(zhuǎn)換器的輸入端，而ADC的數(shù)字信號(hào)也可能提供給微處理器，以便廣泛應(yīng)用。ADC0804的主要規(guī)格為：(1) 高阻抗?fàn)顟B(tài)輸出

29、(2) 分辨率：8 位(0255)(3) 存取時(shí)間：135 ms(4) 轉(zhuǎn)換時(shí)間：100 ms(5) 總誤差：-1+1LSB (6) 工作溫度：ADC0804C為0度70度；ADC0804L為-40 度85 度 (7) 模擬輸入電壓范圍：0V5V (8) 參考電壓：2.5V (9) 工作電壓：5V (10) 輸出為三態(tài)結(jié)構(gòu)3.1.2 ADC0804引腳圖及接口電路ADC0804引腳圖如下：圖3-1 ADC0804引腳圖引腳功能及應(yīng)用特性如下：1.CS 、RD 、WR （引腳1、2、3）：是數(shù)字控制輸入端，滿足標(biāo)準(zhǔn)TTL 邏輯電平。其中CS 和WR 用來(lái)控

30、制A/D 轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)信號(hào)。CS 、RD 用來(lái)讀A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果，當(dāng)它們同時(shí)為低電平時(shí)，輸出數(shù)據(jù)鎖存器DB0DB7 各端上出現(xiàn)8 位并行二進(jìn)制數(shù)碼。2.CLKI（引腳4）和CLKR（引腳19）：ADC08010805 片內(nèi)有時(shí)鐘電路，只要在外部“CLKI”和“CLKR”兩端外接一對(duì)電阻電容即可產(chǎn)生A/D 轉(zhuǎn)換所要求的時(shí)鐘，其振蕩頻率為fCLK1/1.1RC。其典型應(yīng)用參數(shù)為：R=10K，C=150PF，fCLK640KHZ，轉(zhuǎn)換速度為100。若采用外部時(shí)鐘，則外部fCLK 可從CLKI 端送入，此時(shí)不接R、C。允許的時(shí)鐘頻率范圍為100KHZ1460KHZ。3.INTR （引腳5）： INTR

31、 是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，輸出跳轉(zhuǎn)為低電平表示本次轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，可作為微處理器的中斷或查詢信號(hào)。如果將CS 和WR 端與INTR 端相連，則ADC0804 就處于自動(dòng)循環(huán)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。CS 0 時(shí)，允許進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。WR 由低跳高時(shí)A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始，8 位逐次比較需8×8=64 個(gè)時(shí)鐘周期，再加上控制邏輯操作，一次轉(zhuǎn)換需要6673 個(gè)時(shí)鐘周期。4.在典型應(yīng)用fCLK640KHZ 時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為103114。當(dāng)fCLK 超過(guò)640KHZ，轉(zhuǎn)換精度下降，超過(guò)極限值1460KHZ 時(shí)便不能正常工作。V（）（引腳）和V（）（引腳7）：被轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)從V（）和V（）輸入，允許此信號(hào)是差動(dòng)的或

32、不共地的電壓信號(hào)。如果輸入電壓V的變化范圍從0V到Vmax，則芯片的V（）端接地，輸入電壓加到V（）引腳。由于該芯片允許差動(dòng)輸入，在共模輸入電壓允許的情況下，輸入電壓范圍可以從非零伏開(kāi)始，即Vmin 至Vmas。此時(shí)芯片的V（）端應(yīng)該接入等于Vmin 的恒值電碼墳上，而輸入電壓V仍然加到V（）引腳上。AGND（引腳8）和DGND（引腳10）：A/D 轉(zhuǎn)換器一般都有這兩個(gè)引腳。模擬地AGND 和數(shù)字地DGND 分別設(shè)置引入端，使數(shù)字電路的地電流不影響模擬信號(hào)回路，以防止寄生耦合造成的干擾。V2（引腳9）：參考電壓V/2 可以由外部電路供給，從“V/2”端直接送入，V/2 端電壓值應(yīng)是輸入電壓范圍

33、的二分之一。所以輸入電壓的范圍可以通過(guò)調(diào)整V/2 引腳處的電壓加以改變，轉(zhuǎn)換器的零點(diǎn)無(wú)需調(diào)整。ADC0804 轉(zhuǎn)換器的工作時(shí)序如圖所示：圖3-2 ADC0804工作時(shí)序圖ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系如表所示：  十六進(jìn)制   二進(jìn)制碼 與滿刻度的比率 相對(duì)電應(yīng)值VREF=2.560伏 高四位字節(jié) 低四位字節(jié) 高四位字節(jié)電壓 低四位字節(jié)電壓 F 1111 15/16 15/256 4.800 0.300 E 1110 14/16 14/256 4.480 0.280 D 1101 13/16 13/256 4.160 0.260 C 1100 12/16 12/256

34、 3.840 0.240 B 1011 11/16 11/256 3.520 0.220 A 1010 10/16 10/256 3.200 0.200 9 1001 9/16 9/256 2.880 0.180 8 1000 8/16 8/256 2.560 0.160 7 0111 7/16 7/256 2.240 0.140 6 0110 6/16 6/256 1.920 0.120 5 0101 5/16 5/256 1.600 0.100 4 0100 4/16 4/256 1.280 0.080 3 0011 3/16 3/256 0.960 0.060 2 0010 2/16 2

35、/256 0.640 0.040 1 0001 1/16 1/256 0.320 0.020 0 0000     0 0 圖3-3 ADC0804電壓輸入與數(shù)字關(guān)系表AD轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)接口電路圖:圖3-4 AD轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)接口電路圖圖中，ADC0804 數(shù)據(jù)輸出線與AT89C51 的數(shù)據(jù)總線直接相連，AT89C51 的RD 、WR 和INT1直接連到ADC0804，由于用P1.0 線來(lái)產(chǎn)生片選信號(hào)，故無(wú)需外加地址譯碼器。當(dāng)AT89C51 向ADC0804 發(fā)WR (啟動(dòng)轉(zhuǎn)換)、RD (讀取結(jié)果)信號(hào)時(shí)，只要虛擬一個(gè)系統(tǒng)不占用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址即可。3.2系統(tǒng)控制核心AT89C

36、5163.2.1AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。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，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版

37、本。AT89C單片機(jī)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。AT89C51內(nèi)部功能圖：圖3-5 AT89C51內(nèi)部功能圖7AT89C51主要性能：1.與MCS-51 兼容 2.4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 3.壽命：1000寫/擦循環(huán)4.數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年5.全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz6.三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定7.128×8位內(nèi)部RAM8.32可編程I/O線9.兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器10.5個(gè)中斷源 11.可編程串行通道12.低功耗的閑置和掉電模式13.片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 3.2.2 AT89C51外部管腳分布及功能介紹AT89C51外部管腳分布圖：圖3-6 AT89C

38、51外部管腳圖管腳功能介紹：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)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。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地

39、址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1

40、”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。AL

41、E/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)

42、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)

43、部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.3譯碼驅(qū)動(dòng)芯片74LS478 74LS47的功能：在數(shù)字系統(tǒng)中常要將測(cè)量或處理直接顯示成十進(jìn)制數(shù)字。因此，首先將以二進(jìn)制碼表示的結(jié)果送譯碼器譯碼，用它的輸出去驅(qū)動(dòng)顯示器件。由于顯示器件的工作方式不同，譯碼器的要求不同，譯碼器的電路也不同。在此電路中將倒計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。74LS47的外部管腳圖：圖3-7 74LS47外部管腳圖74LS47管腳介紹： A0  ： 二進(jìn)制數(shù)碼 A1   ： 二進(jìn)制數(shù)碼 A2 

44、  ： 二進(jìn)制數(shù)碼 A3    ：二進(jìn)制數(shù)碼 GND   ：接地信號(hào) VCC  ：接電源 Abcdefg ：輸出信號(hào) LT  ：試燈信號(hào)輸入。當(dāng)該端加低電平，BI=1時(shí)，各段都亮。否則說(shuō)明顯示器有故障。正常運(yùn)行時(shí)LT應(yīng)處于高電平 BI/RBO ：滅零輸入信號(hào)。用來(lái)熄滅不需要顯示的0，對(duì)其他數(shù)字不起熄滅作用。高電平有效。 RBI  ：將RBO和RBI配合使用很容易實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。當(dāng)本位的RBI=0輸入數(shù)字為

45、零時(shí)，則RBO輸出為零。將此信號(hào)送下一位的RBI端，使下一位的RBI=0,如下一位也為0則在RBO控制下，下一位也滅零。但如果上一位不為0其RBO不為0，則本位即使輸入位0，也不會(huì)消除，而任顯示0.即本位的滅零是以前位滅零的先決條件。第四章 直流電壓表的系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1數(shù)字電壓表系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖直流數(shù)字電壓表的電路組成圖：圖4-1 直流電壓表設(shè)計(jì)框圖數(shù)字電壓表主要由模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路等三部分組成。其中ADC0804等器件組成的轉(zhuǎn)換電路，將輸入的模擬量信號(hào)進(jìn)行取樣、轉(zhuǎn)換、然后將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)送進(jìn)單片機(jī)。單片機(jī)控制電路主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行程序處理；顯示電路主要用于將單片機(jī)的信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)

46、換后顯示測(cè)量結(jié)果。9模擬信號(hào)產(chǎn)生模塊：輸入電源電路（變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成）和分壓電路（9萬(wàn)歐姆和1萬(wàn)歐姆的電阻分壓）。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組成部分：ADC0804芯片程序處理的單片機(jī)控制模塊：AT89C51芯片電壓結(jié)果顯示部分：74LS47譯碼驅(qū)動(dòng)芯片，七段LED顯示管4.2設(shè)計(jì)目標(biāo)和功能實(shí)現(xiàn)情況基于51的數(shù)字直流電壓表的設(shè)計(jì)總體目標(biāo)：將電源電路提供給的連續(xù)的模擬直流電壓通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊轉(zhuǎn)換成間斷不連續(xù)的數(shù)字量，便于單片機(jī)對(duì)此電壓輸出的顯示控制（單片機(jī)對(duì)于模擬輸入的電壓不能發(fā)揮控制作用）：最終能夠在LED顯示管中顯示測(cè)量的電壓（如：008.8V）功能的實(shí)現(xiàn)情況：系統(tǒng)功能：1）從將測(cè)

47、試端輸入的051V電壓，經(jīng)電阻R1、R2分壓（設(shè)計(jì)中R1和R2的電阻設(shè)計(jì)分別是9萬(wàn)歐姆和1萬(wàn)歐姆，使得輸入的模擬電壓處于實(shí)際電壓的十分之一），所以ADC0804輸入電壓Uin大約只有測(cè)試端輸入電壓（051V）的十分之一（原則上滿足ADC0804數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的工作電壓），經(jīng)過(guò)AT89C51程序處理，最后將測(cè)量結(jié)果顯示在數(shù)碼管D4、D3、D2、D1上。 2）本電路中ADC0804的輸入電壓Uin是可變電阻器的模擬待測(cè)電壓，電壓最高賦值沒(méi)有超出ADC0804的工作極限電壓。3）若ADC0804芯片輸出最大轉(zhuǎn)換值為0FFH（255），即最大顯示電壓為51V。4）若測(cè)試端輸入電壓為8V，由于R1和R2的

48、分壓作用，實(shí)際輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的電壓為實(shí)際輸入電壓的十分之一，則ADC0804的實(shí)際采樣輸入電壓只有0.8V。 1.輸入的模擬電壓值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后為28H。 2.14H經(jīng)十進(jìn)制調(diào)整為0040，則令寄存器（R4）=00，（R5）=40。 3.再將此0040×2=0080，再使（R4）=00；（R5）=80。 4.經(jīng)譯碼器譯碼后在數(shù)碼管上顯示0 0 8 0。5)數(shù)點(diǎn)設(shè)在D2上，并將其分別顯示為：0 0 8. 0D4 D3 D2 D14.3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.3.1電源電路10由于電路中涉及到的集成電路有74LS47、ADC0804、AT89C51，根據(jù)它們的技術(shù)參數(shù)要求，正常工作時(shí)均為5

49、V供電(R1和R2分壓電路將ADC轉(zhuǎn)換模塊的輸入模擬電壓控制在5V以內(nèi))，且電路工作靜態(tài)電流較小，因此對(duì)電源的要求并不高。本電路采用LM7805集成穩(wěn)壓電路，它的輸出電壓為5V，輸出電流可達(dá)1.5A。電路由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。4.3.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路數(shù)字電壓表電路首先要對(duì)待測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，而采樣的電壓信號(hào)是模擬信號(hào)，而單片機(jī)的控制只能是數(shù)字信號(hào)，因此要將采樣的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，本電路選用了模/數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路，而眾多的模/數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路中ADC0804的性能要求最符合本設(shè)計(jì)中的要求，所以設(shè)計(jì)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用了ADC0804作為轉(zhuǎn)換芯片，其引腳圖如圖3所示。A

50、DC0804是用CMOS集成工藝制成的逐次比較型摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。分辨率8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間100s，輸入電壓范圍為05V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為 5V。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在CPU數(shù)據(jù)總線。該芯片為單一+5V供電，時(shí)鐘脈沖CLK由CPU提供或自身產(chǎn)生。利用CPU時(shí)鐘脈沖時(shí)，將CPU的CLK分頻接至ADC0804芯片的CLKIN端（管腳4）。模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路如圖所示：圖4-2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖電路對(duì)待測(cè)模擬電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，輸入電壓Uin(+)（051V）經(jīng)過(guò)電阻R1、R2分壓，由ADC0804（6腳）輸入，作為ADC0804的輸入轉(zhuǎn)換電壓，電

51、阻R1、R2的作用是使ADC0804輸入電壓在其允許工作電壓范圍內(nèi)；ADC0804的時(shí)鐘控制CLKIN、CLKR與電阻R3、電容器C1相連，構(gòu)成時(shí)鐘振蕩電路，其振蕩頻率為1/（1.1RC）；Vin(-)、AGND接地,作為ADC0804模/數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)的參考點(diǎn)；電阻R4、R5和穩(wěn)壓二極管D1組成分壓電路，連接至ADC0804的VREF端，作為其輔助參考電壓；CS 為ADC0804芯片片選信號(hào)，低電平有效，此電路中只使用一片ADC0804，ADC0804始終處于工作狀態(tài)，所以片選端應(yīng)接地。AD轉(zhuǎn)換模塊將連續(xù)不間斷的模擬量通過(guò)取樣，量化轉(zhuǎn)為單片機(jī)易于控制的數(shù)字信號(hào)；也可成為數(shù)字電壓表電路系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集

52、模塊。4.3.3單片機(jī)控制電路單片機(jī)控制系統(tǒng)具有控制能力強(qiáng)、體積小、速度快、成本低的特點(diǎn)，隨著單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，目前企業(yè)較多的采用了微機(jī)控制技術(shù)。由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)儀表的測(cè)量，不僅控制簡(jiǎn)單、精度高，還便于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和智能化控制。由于數(shù)字電壓表的程序較簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小，對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的要求并不是很高，本文采用了AT89C51作為控制芯片。9 利用AT89C51單片機(jī)的P0口與ADC0804的8位數(shù)據(jù)（DB0-DB7）直接相接，因?yàn)镻0口通常作為數(shù)據(jù)總線使用，所以用P0口作為ADC0804的數(shù)據(jù)輸入接口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，P2口作為8位地址總線，將P2.0與ADC0804芯片INTR控制端5

53、腳相連用來(lái)控制模/數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，再通過(guò)單片機(jī)軟件程序?qū)?shù)字信號(hào)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。單片機(jī)AT89C51的P1口是準(zhǔn)雙向I/O口，帶負(fù)載能力強(qiáng)可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門，將P1口輸出的地址碼作為四位數(shù)碼管的顯示地址控制線進(jìn)行分時(shí)選通，作用是將采樣轉(zhuǎn)換電路輸入的電壓通過(guò)程序調(diào)整，輸出顯示代碼傳送給譯碼電路，再由譯碼顯示電路直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示測(cè)量結(jié)果。10單片機(jī)控制電路如圖所示： 圖4-3 單片機(jī)控制電路圖單片機(jī)的控制電路是整個(gè)直流數(shù)字電壓表的控制核心，通過(guò)對(duì)AT89C51芯片用匯編語(yǔ)言予以控制，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)化后的模擬電壓值會(huì)被轉(zhuǎn)化成一系列的數(shù)字進(jìn)制的代碼，單片機(jī)通過(guò)程序控制來(lái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)予以控制。4.3

54、.4顯示電路根據(jù)技術(shù)要求須將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)，考慮到顯示電路如不用譯碼電路則電路會(huì)較復(fù)雜，為簡(jiǎn)化電路便于安裝、調(diào)試，可采用譯碼驅(qū)動(dòng)顯示電路。本電路選用74LS47作為譯碼驅(qū)動(dòng)芯片，74LS47是將鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)三種功能集于一身的“三合一”器件。AT89C51的P1口低4位直接與譯碼電路的BCD碼輸入端連接，輸出的BCD碼信號(hào)，通過(guò)譯碼器譯碼輸出七段顯示碼，直接與數(shù)碼管的ag筆端相連。AT89C51的P1口高4位輸出的地址碼經(jīng)三極管接數(shù)碼管的公共端，作為四位數(shù)碼管顯示的地址控制線進(jìn)行分時(shí)選通，采用的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。數(shù)碼顯示電路的作用是顯示測(cè)量輸入電壓。 使用普通LED數(shù)碼管時(shí)，工作電流一般選

55、擇在10mA/段左右，這樣既保證亮度適中，又不會(huì)損壞器件，故使用時(shí)必須在數(shù)碼管的每段中串接一適當(dāng)阻值的限流電阻。圖4-4 顯示電路圖由譯碼驅(qū)動(dòng)芯片和七段LED顯示管組成的顯示電路完成了數(shù)字電壓表整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)果顯示部分功能，其中在兩芯片之間加入一定值的電阻，為防止經(jīng)過(guò)的電路電流過(guò)大，對(duì)顯示結(jié)果的LED顯示管帶來(lái)?yè)p害。在74LS47和顯示管中還可以加入4個(gè)三極管陣列，確保顯示的地址正確。4.3.5系統(tǒng)硬件電路 結(jié)合以上各部分單元電路的功能分析，對(duì)照系統(tǒng)技術(shù)要求進(jìn)行全面分析 ，得出系統(tǒng)硬件電路圖。 待測(cè)電壓輸入信號(hào)Uin經(jīng)電阻（R1、R2）分壓，使其輸入的電壓在ADC0804芯片承受的最大工作電

56、壓（5.1V）范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)控制電路進(jìn)行程序數(shù)據(jù)處理，然后通過(guò)七段譯碼/驅(qū)動(dòng)顯示電路實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示輸入電壓。整個(gè)電路系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電路如圖所示：圖4-5 數(shù)字電壓表的硬件設(shè)計(jì)總圖整個(gè)數(shù)字電壓表的硬件電路系統(tǒng)主要是由上述的圖3，圖4，圖5所顯示的數(shù)據(jù)采集模塊（DA轉(zhuǎn)換模塊），單片機(jī)控制模塊，顯示模塊組成的；從而完成了模擬電壓的數(shù)字顯示。4.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.4.1系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求結(jié)合硬件電路，在輸入模擬信號(hào)時(shí)采用電阻分壓，最終的采樣輸入電壓只有實(shí)際輸入電壓的十分之一，所以在編寫程序中要編寫一段數(shù)據(jù)調(diào)整程序，其中還應(yīng)注意硬件顯示電路采用了動(dòng)態(tài)掃描顯示，在動(dòng)態(tài)掃描顯示方式中，動(dòng)態(tài)掃描的頻率有一定的要求，頻率太低，數(shù)碼管LED將會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，通常在數(shù)碼管點(diǎn)亮?xí)r間間隔一般均取5ms左右為宜，這就要求在編寫程序時(shí)，使其點(diǎn)亮并保持一定的時(shí)間，所以在程序編寫時(shí)還要考慮到顯示子程序。 總結(jié)以上所分析，程序流程圖如圖所示：圖4-6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖圖