0-5V電壓測(cè)量數(shù)碼管顯示

《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目電壓測(cè)量LCD顯示院（系）：機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)班級(jí)：電氣0902學(xué)生姓名：袁帥學(xué)號(hào)：20092822066指導(dǎo)教師：胡勝2011年12月11日至2011年12月23日華中科技大學(xué)武昌分校制TOC\o"1-5"\h\z1■課程設(shè)計(jì)任務(wù)與目的11.1設(shè)計(jì)任務(wù)11.2設(shè)計(jì)目的12■硬件電路原理圖1V/F轉(zhuǎn)換電路23.1V/F轉(zhuǎn)換原理：4V/F轉(zhuǎn)換硬件原理圖4LED硬件電路圖5主程序流程圖54.1子程序名稱：L00P164.2子程序名稱：PTDS6有效測(cè)量數(shù)據(jù)7誤差分析7心得體會(huì)8參考文獻(xiàn)10附錄1系統(tǒng)完整程序頁(yè)碼1?課程設(shè)計(jì)任務(wù)與目的本設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表，隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對(duì)測(cè)量的精度和功能的要求也越來(lái)越高，而電壓的測(cè)量甚為突出，因?yàn)殡妷旱臏y(cè)量最為普遍。本設(shè)計(jì)為在參閱了大量資料的基礎(chǔ)上應(yīng)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)完成的一種基于89C51單片機(jī)的一種電壓測(cè)量電路，使用數(shù)碼管模塊顯示。1.1設(shè)計(jì)任務(wù)0-5V電壓測(cè)量（數(shù)碼管顯示）要求：測(cè)量值在數(shù)碼管上顯示；顯示到小數(shù)點(diǎn)后三位；1.2設(shè)計(jì)目的通過課程設(shè)計(jì)，鞏固所學(xué)的理論知識(shí)；綜合運(yùn)用單片機(jī)課程中所學(xué)的理論知識(shí)，獨(dú)立完成一個(gè)課題的設(shè)計(jì)；通過查閱手冊(cè)和參考文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力；熟悉掌握各種芯片的類型和特性，并掌握合理選用的原則；提高軟件使用、硬件調(diào)試和排除故障的能力；掌握數(shù)子電子儀器的使用方法；學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)論文，提高撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告的能力；培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；經(jīng)過查資料、選方案、設(shè)計(jì)電路、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告、使學(xué)生得到一次較全面的工程實(shí)踐訓(xùn)練，通過理論聯(lián)系實(shí)際，提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)后的工作打下基礎(chǔ)。2.硬件電路原理圖按系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809,顯示采用LED七段共陰極數(shù)碼管。系統(tǒng)除能確保復(fù)位控制，外加鍵盤電

路進(jìn)行采樣值的控制功能外，還可以方便的進(jìn)行其他八路模擬量的測(cè)量。根據(jù)項(xiàng)目要求，確定該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，圖1為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)框圖。硬件電路有6部分組成，即單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、LED顯示電路、A/D轉(zhuǎn)換器和測(cè)量電壓輸入電路。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.V/F轉(zhuǎn)換電路在數(shù)字測(cè)量控制領(lǐng)域中，兩種最常用的信號(hào)時(shí)電壓量和頻率量。電壓量通過A/D轉(zhuǎn)換而成為數(shù)字量，頻率量通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)而成為數(shù)字量。V/F轉(zhuǎn)換器件就是將輸入電壓幅值轉(zhuǎn)換成頻率與輸入電壓成正比的脈沖串。本設(shè)計(jì)中使用的V/F集成電路芯片為L(zhǎng)M331。圖2LM331結(jié)構(gòu)框圖圖3LM331波形圖/=+9V冷比C*3.1V/F轉(zhuǎn)換原理:圖4LM331的電路圖TOC\o"1-5"\h\z圖2中，精密電流源產(chǎn)生基準(zhǔn)電流I，流經(jīng)R,C產(chǎn)生電壓V，輸入模擬V與RLLxiV相比較，當(dāng)V>V時(shí)，輸入比較器輸出高電平，啟動(dòng)單脈沖定時(shí)器，使輸出驅(qū)xix動(dòng)管導(dǎo)通，輸出端f為邏輯低電平，同時(shí)，電流開關(guān)打向左邊，電流源I對(duì)電容outRC充電。此時(shí)由于單脈沖定時(shí)器內(nèi)復(fù)零晶體管截止，電源V也通過電阻R對(duì)電LCCt容C充電，充電時(shí)間t二1.1R?C。電容C充電使V升高，當(dāng)V>V時(shí)，定時(shí)器tttLxxi復(fù)位，輸出驅(qū)動(dòng)管截止，輸出端f為邏輯高電平，同時(shí)，復(fù)零晶體管導(dǎo)通，電容outC通過復(fù)位晶體管迅速放電：電流開關(guān)打向右邊，電容C對(duì)電阻R放電。當(dāng)電容iLLC放電電壓等于輸入電壓V時(shí)，輸入比較器再次輸出高電平如此反復(fù)循環(huán)。Li設(shè)電容C的充電時(shí)間為t，放電時(shí)間為t，則根據(jù)電容C上電荷平衡的理，有L12L（I-V/R）t二tV/RRLL12LL（I二V/R）t二tV/RRxL12xL而VQV，故可得xif二V/（RIt）0iLR1可見，輸出脈沖頻率與輸入電壓成正比，從而實(shí)現(xiàn)了電壓/頻率轉(zhuǎn)換。將此輸出脈3.4沖送入單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器外部脈沖輸入端（P或P），測(cè)頻即可。3.43.53.2V/F轉(zhuǎn)換硬件原理圖VCC+5VV2T,=1L?1—VSSVCC==1uMEIELVCC+5VV2T,=1L?1—VSSVCC==1uMEIELLM331O1JILCtHKEE印:衛(wèi)口ITT：KT*LUSEI10K點(diǎn)TT?分頻器2FID2HE2CP2HR2I：Zi181總線—插孔總線—插孔P3.574LS393*__EL74LS393圖5V/F轉(zhuǎn)換硬件原理圖LED顯示硬件電路圖4.主程序流程圖定時(shí)器T0、\初始化Is后采集轉(zhuǎn)換結(jié)果送入50H、51H啟動(dòng)V/F轉(zhuǎn)換器開始采集轉(zhuǎn)換調(diào)用二轉(zhuǎn)十子程序?qū)⒍M(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制轉(zhuǎn)換結(jié)果拆字后送到

顯示緩沖器40H?45H單元調(diào)用LED顯示子程序顯示結(jié)果圖8主程序流程圖4.1子程序名稱：LOOP1入口參數(shù)：R2,R3表示二進(jìn)制數(shù)子程序功能：十六位二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制將R2、R3里的十六位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD數(shù)。4.2子程序名稱：PTDS入口參數(shù)：寄存器A子程序功能：A中兩個(gè)數(shù)拆開入R0。5.有效測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值/V測(cè)量值/V誤差值/V精度0.10.1240.02424%0.20.1820.0189%0.50.5220.0224.4%11.0210.0212.1%1.21.2060.0065%1.51.5480.0483.2%22.0430.0432.15%2.52.5190.0190.76%33.1010.1013.37%3.53.6270.1273.63%44.1180.1182.95%4.54.6300.1302.89%4.84.9250.1252.60%55.0090.0090.6%誤差分析1?開始小數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)誤差較大，可能是因?yàn)槿f(wàn)用電表（指針型）的精度不夠,從而導(dǎo)致開始小數(shù)據(jù)的誤差偏大。2?由于在中間電壓顯示轉(zhuǎn)換計(jì)算中使用了近似計(jì)算，從而導(dǎo)致了誤差，數(shù)字越小，轉(zhuǎn)換時(shí)計(jì)算出的誤差越大。3.在采樣過程中由于沒有用加權(quán)取平均值的方法，采樣時(shí)是在采樣范圍中任意取值的，從而造成誤差，電壓顯示不穩(wěn)定。改進(jìn)方法：1?改用數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，增加測(cè)量精度。在轉(zhuǎn)換過程計(jì)算中采用精確度更高的數(shù)值進(jìn)行近似測(cè)量，以減小誤差。在采樣程序中加入求平均取值的子程序，以此來(lái)增加精度減小誤差。心得體會(huì)兩周時(shí)間說(shuō)便即逝，當(dāng)初接到課題時(shí)感覺很一般沒什么難度，于是開始找資料寫程序，然而在拿著程序在實(shí)驗(yàn)室操作時(shí)問題就來(lái)了，數(shù)碼管上顯示的不符合要求沒有小數(shù)點(diǎn)，然后就開始通過各種途徑找資料，先開始在網(wǎng)上發(fā)貼子接著又到圖書館查閱相關(guān)書籍，有一次和幾個(gè)同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室呆了一天，但問題還是未能解決，最終在老師的指導(dǎo)下才解決了這個(gè)棘手的問題。親歷了這次數(shù)字電壓表的課程設(shè)計(jì)后，我受益匪淺。我對(duì)單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐有了更進(jìn)一步的了解與掌握。我熟悉了一些基本的電路設(shè)計(jì)程序，也初步了解了關(guān)于數(shù)字電壓表的一般原理與設(shè)計(jì)理念，加深了對(duì)各種芯片功能的了解，更重要的是將理論提高到了實(shí)踐和動(dòng)手能力。同時(shí)，在這次課程設(shè)計(jì)中，我還學(xué)到了許多在課本上學(xué)不到的東西。從軟件編程到硬件連接，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需認(rèn)真謹(jǐn)慎。這些天在實(shí)驗(yàn)室不斷的思考、觀察、查錯(cuò)和調(diào)試，讓我收獲了許多電路的測(cè)試和故障排除的技能，思維和動(dòng)手能力上均有了很大的提高，更讓我明白了一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度的重要性。在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料了。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。我們是在做單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，但我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開實(shí)際盡情在幻想的世界里翱翔，而我們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無(wú)法升級(jí)為設(shè)計(jì)。其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用到了以前所學(xué)的專業(yè)課知識(shí)，如：匯編語(yǔ)言、模擬和數(shù)字電路知識(shí)等。雖然過去從未獨(dú)立應(yīng)用過它們，但在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設(shè)計(jì)的又一收獲。后，要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)內(nèi)有哪些資源；要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的的軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，一個(gè)程序的完美與否不僅僅是實(shí)現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設(shè)計(jì)課程過程中遇到問題是很正常德，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來(lái)，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，但是從中學(xué)到的知識(shí)會(huì)讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實(shí)踐能力的提高都會(huì)受益于我在以后的學(xué)習(xí)、工作和生活中。設(shè)計(jì)過程，好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，但畢竟這是第一次做，難免會(huì)遇到各種各樣的問題。在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們通過查閱大量有關(guān)資料，并在小組中互相討論，交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，若遇到實(shí)在搞不明白的問題就會(huì)及時(shí)請(qǐng)教老師，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。通過這次課程設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運(yùn)用到實(shí)踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學(xué)習(xí)的興趣，我想這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。通過這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。我覺得作為一名自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)是很有意義的。更重要的是如何把自己平時(shí)所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)際中。雖然自己對(duì)于這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得很難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這一個(gè)多禮拜的“學(xué)習(xí)”，在小組同學(xué)的幫助和講解下，漸漸對(duì)這門課逐漸產(chǎn)生了些許的興趣，自己開始主動(dòng)學(xué)習(xí)并逐步從基礎(chǔ)慢慢開始弄懂它。我認(rèn)為這個(gè)收獲應(yīng)該說(shuō)是相當(dāng)大的。覺得課程設(shè)計(jì)反映的是一個(gè)從理論到實(shí)際應(yīng)用的過程，但是更遠(yuǎn)一點(diǎn)可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從學(xué)校轉(zhuǎn)到踏上社會(huì)的一個(gè)過程。小組人員的配合、相處，以及自身的動(dòng)腦和努力，都是以后工作中需要的。參考文獻(xiàn)李群芳.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)（第3版）.北京：電子工業(yè)出版社，2009.7；康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第四版）.北京：高等教育出版社，2000.6；⑶康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版）.北京：高等教育出版社，1999.6；[4]朱定華，戴汝平.單片微機(jī)原理與應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2003.8；⑸潘新民，王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2003.1；附錄1系統(tǒng)完整程序定時(shí)器0作定時(shí)器,定時(shí)器I對(duì)外部輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)并把計(jì)數(shù)值顯示于數(shù)碼管上.OUTBITequ0e101h；位控制口CLK164equ0e102h;段控制口（接164時(shí)鐘位）DAT164equ0e102h;段控制口（接164數(shù)據(jù)位）INequ0e103h;鍵盤讀入口LEDBufequ40h;顯示緩沖ORG0000hSJMPMAINORG000BH;定時(shí)器0中斷入口地址LJMPINTER0org0030hMAIN:movsp,#60hmovdptr,#0el00h;8155初始化mova,#03hmovx@dptr,aMOVTMOD,#51H;定時(shí)器初始化MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B7HMOVTL1,#OOHMOVTH1,#OOHMOV23H,#00HORLIE,#82HMOVTCON,#5OHMOV50H,#00HMOV51H,#00HLOOPO:MOVR2,50HMOVR3,51HLCALLLOOP1;調(diào)用二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制子程序MOVR0,#40H;轉(zhuǎn)換結(jié)果送顯示緩沖器MOVA,R6LCALLPTDSMOVA,R5LCALLPTDSMOVA,R4LCALLPTDS；調(diào)用顯示子程序LCALLDISPLAY

；調(diào)用顯示子程序SJMPLOOP0L00P1:CLRA；二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制子程序MOVR4,AMOVR5,AMOVR6,AMOVR7,#10HLOOP2:CLRCMOVA,R3RLCAMOVR3,AMOVA,R2RLCAMOVR2,AMOVA,R6ADDCA,R6DAAMOVR6,AMOVA,R5ADDCA,R5DAAMOVR5,AMOVA,R4ADDCA,R4DAAMOVR4,ADJNZR7,LOOP2RETPTDS:MOVR1,AACALLPTDS1MOVA,R1SWAPAPTDS1:ANLA,#0FHMOV@R0,AINCR0RETDelay:movr7,#0;延時(shí)子程序DelayLoop:djnzr7,DelayLoopdjnzr6,DelayLoopretDISPLAY:setb0d3hmovr0,#LEDBufmovrl,#6movr2,#00000001bLoop:movdptr,#OUTBITmova,#00hmovx@dptr,amova,@r0movdptr,#LEDmapmovca,@a+dptrcjner1,#03h,asorla,#0