數(shù)字電壓表的設計與實現(xiàn)

合肥師范學院2011屆本科生畢業(yè)論文（設計）PAGEPAGE22011屆本科畢業(yè)論文（設計）本科生畢業(yè)論文（設計）題目：數(shù)字電壓表的設計與實現(xiàn)學院計算機科學與技術系學科門類計算機專業(yè)嵌入式應用技術學號姓名指導教師2015年5月5日PAGE1目錄摘要 1Abstract 21前言 31.1課題背景 31.2發(fā)展方向 31.3課題的目的和意義 41.4本設計完成的工作 52總體方案設計 62.1硬件設計 62.1.1電源模塊 62.1.2主控制器模塊 73硬件實現(xiàn)及單元電路設計 83.1主控制模塊 83.1.1單片機的時鐘電路與復位電路設計 83.1.2單片機STC89C52及特點概述 93.1.3主要特性 93.1.4管腳說明 93.1.5STC89C52結(jié)構 113.2單片機管腳說明 113.3模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設計 133.3.1ADC性能參數(shù) 133.3.2ADC靜態(tài)特性 133.3.3ADC動態(tài)特性 143.3.4ADC性能測試 153.3.5常用ADC芯片概述 153.3.6ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換原理及主要技術指標 153.3.7ADC0832與單片機的接口電路 173.4 數(shù)碼管顯示電路設計 173.5電源設計 184系統(tǒng)軟件設計方案 194.1系統(tǒng)子程序設計 194.1.1初始化程序 194.1.2A/D轉(zhuǎn)換子程序 205系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 215.1安裝步驟 215.2系統(tǒng)實物圖 21結(jié)論 22參考文獻 23致謝 24附錄1整機電路原理圖 25附錄2部分源程序 26PAGE29摘要隨著我國現(xiàn)代化技術建設的發(fā)展，電子檢測技術日新月異,指針式的電壓表容易產(chǎn)生誤差，并且用起來相對來說比較麻煩，在不就的將來基本上要被市場給淘汰，代替它的將是本設計所涉及到的數(shù)字電壓表。數(shù)字電壓表使用起來非常方便，并且讀數(shù)簡單明了，只要機器不發(fā)生跳讀現(xiàn)象，結(jié)果就是準確唯一的。本設計基于STC89C52單片機的一種電壓測量電路，該電路采用ADC0832A/D轉(zhuǎn)換元件,實現(xiàn)數(shù)字電壓表的硬件電路與軟件設計。該系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡單,可以測量0～9V的電壓值,并在四位LED數(shù)碼管上顯示電壓值。所用的元件較少,成本低,調(diào)節(jié)工作可實現(xiàn)自動化。關鍵詞：數(shù)字電壓表；ADC0832；STC89C52AbstractWiththedevelopmentoftheconstructionaboutmoderntechnologyinourcountry,thetechnologyofelectronicdetectionhasadvanced.Pointertypevoltmeterispronetoerror,anditisrelativelytrouble.Inthefutureitwillbasicallybeeliminatedbythemarket.Itwillbereplacedbythedigitalvoltmeterdesigninvolved.Digitalvoltagemeterisveryconvenienttouse,andthereadingissimple,aslongasthemachinedoesnotjumpphenomenon,theonlyresultisaccurate.ThisdesignisbasedonSTC89C52microcontrollerforvoltagemeasuring,whichusesADC0832A/Dconversiondevice.Ithasachievedthedigitalvoltmeterdesignbetweenhardwarecircuitsandsoftwaredesign.Thecircuitofthisdigitalvoltmeterissimple.Itcanmeasurethevalueofvoltageamong0-9V.What’smore,thevaluecanbeshowedonthefourLEDdigitaltube.Fewercomponentsusedandlowcostaretheadvantagesofthedesign.Itcanmaketheadjustmentworkbeautomated.Keywords:digitalvoltmeterADC0832STC89C521前言課題背景隨著我國現(xiàn)代化建設的發(fā)展，電子檢測產(chǎn)品日新月異，特別是單片機的出現(xiàn)，正在引起測量控制儀表領域的新的技術革命。數(shù)字電壓表則利用單片機技術結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示儀表。目前，有各種單片機轉(zhuǎn)換器構成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領域，示出了強大的生命力。根據(jù)對出口、消費、投資等帶動經(jīng)濟發(fā)展的“三駕馬車”分析得出，我國電子信息產(chǎn)業(yè)總體面臨一個較為有利的發(fā)展環(huán)境：

一是全球電子信息產(chǎn)品市場增長的勢頭仍將延續(xù)，國外產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)深化趨勢，對外出口將保持快速增長。

二是數(shù)字奧運建設對電子信息產(chǎn)業(yè)的拉動效應將明顯顯現(xiàn)，特別是數(shù)字電視和新一代移動通信的啟動，將創(chuàng)造巨大的國內(nèi)電子信息產(chǎn)品市場。隨著和諧社會的構建，中西部和農(nóng)村地區(qū)的市場前景日益看好。

三是電子信息產(chǎn)業(yè)投資勢頭迅猛，多個超過10億元的元器件大項目陸續(xù)投產(chǎn)，將會推動產(chǎn)業(yè)新一輪的規(guī)模擴張。因此從總體上判斷，電子信息產(chǎn)業(yè)將保持平穩(wěn)發(fā)展，特別在今后可能出現(xiàn)增長高峰，呈現(xiàn)出“低開高走”的態(tài)勢。中國數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告描述了當今世界數(shù)字電壓表的發(fā)展歷程，分析了該產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距，也提出了“新型數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)”概念。根據(jù)“新型數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)”的評價體系和量化指標體系，從全新的角度對中國數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行了推演和精準預測，在此基礎上，對中國的行政區(qū)劃和四大都市圈的數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行了全面的研究。發(fā)展方向新型數(shù)字儀表的發(fā)展主要方向：(1)廣泛采用新技術，不斷開發(fā)新產(chǎn)品,向模塊化發(fā)展(2)顯示清晰直觀，讀數(shù)準確傳統(tǒng)的模擬式儀表在讀數(shù)過程中不可避免的會引入人為的測量誤差。但是數(shù)字電壓表采用了先進的數(shù)顯技術，只要儀表不發(fā)生跳讀現(xiàn)象，測量結(jié)果就是唯一的。(3)擴展能力強，測量速度快，抗干擾能力強數(shù)字電壓表，還可擴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；數(shù)字電壓表在每秒鐘內(nèi)對被測電壓的測量次數(shù)，叫測量速率，單位是“次/S”。它主要取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率，其倒數(shù)是測量周期；5位以下的DVM（數(shù)字電壓表）大多采用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器，其串模抑制比、共模抑制比各別可達100dB、80～120dB。高檔DVM還采用數(shù)字濾波、浮地保護等先進技術，進一步提高了抗干擾能力，共模抑制比可達180dB。(4)分辨率高，測量范圍寬數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位1個字所代表的電壓值，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。多量程DVM一般可測量0～1000V直流電壓，配上高壓探頭還可測上萬伏的高壓。(5)輸入阻抗高，集成度高，微功耗數(shù)字電壓表具有很高的輸入阻抗，通常為10MΩ～10000MΩ，最高可達1TΩ。并且新型數(shù)字電壓表普遍采用CMOS大規(guī)模集成電路，整機功耗很低。1.3課題的目的和意義(一)研究的目的：隨著我國現(xiàn)代化建設的發(fā)展，電子檢測產(chǎn)品日新月異，特別是單片機的出現(xiàn)，正在引起測量控制儀表領域的新的技術革命。數(shù)字電壓表則利用單片機技術結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示儀表。目前，有各種單片機轉(zhuǎn)換器構成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領域，示出了強大的生命力。(二)研究的意義：基于在對單片機研究的基礎上，本文提出了一種以STC89C52為核心構成數(shù)字電壓表的看法。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。因此，在此基礎上進行了數(shù)字電壓表的工作，給出數(shù)字電表的軟件和硬件的設計。考慮到存在的各種干擾對系統(tǒng)的影響，從軟件和硬件設計方面進行分析，采用相應的措施以增強系統(tǒng)的抗干擾能力。1.4本設計完成的工作(1)熟悉51單片機集成開發(fā)環(huán)境，運用C語言編寫工程文件；

(2)熟練應用所選用單片機的內(nèi)部結(jié)構、資源，以及軟硬件調(diào)試設備的基本方法；

(3)自行構建基于單片機的最小系統(tǒng)，完成相關硬件電路的設計實現(xiàn)；

(4)實現(xiàn)0-9V電壓測量?？傮w方案設計它是以STC89C52單片機為核心，ADC0832采集電壓，如圖1。ADC0832模塊ADC0832模塊顯示電路STC89C52主控模塊電源模塊按鍵電路圖1系統(tǒng)總體方框圖2.1硬件設計2.1.1電源模塊由于本系統(tǒng)采用電池供電，我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。方案1：采用5V蓄電池為系統(tǒng)供電。蓄電池具有較強的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。但是蓄電池的體積過于龐大，在使用極為不方便。因此我們放棄了此方案。方案2：采用3節(jié)1.5V干電池共4.5V做電源，經(jīng)過7805的電壓變換后為單片機，傳感器供電。經(jīng)過實驗驗證系統(tǒng)工作時，單片機、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求，而且電池更換方便。綜上所述采用方案22.1.2主控制器模塊方案1：采用可編程邏輯器件CPLD 作為控制器。CPLD可以實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高等優(yōu)點，并且采用了并行的輸入輸出方式，提高系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)的邏輯功能不是很復雜，并且對數(shù)據(jù)的處理速度要求不是非常高，綜合各方面考慮我們放棄了此方案。方案2：采用STC89C52單片機作為整個系統(tǒng)的核心，用處理ADC0832采集的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)其既定的性能指標。充分分析我們的系統(tǒng)，其關鍵在于處理ADC0832采集的電壓，而在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢——控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優(yōu)點。STC89C52單片機具有功能強大的位操作指令，I/O口均可按位尋址，程序空間多達8K，對于本設計也綽綽有余，更可貴的是STC89C52單片機價格非常低廉。因此，這種方案是一種較為理想的方案。從方便使用的角度考慮，我們選擇了方案2。3硬件實現(xiàn)及單元電路設計主控制模塊主控制最小系統(tǒng)電路如圖2所示。圖2單片主控電路3.1.1單片機的時鐘電路與復位電路設計本系統(tǒng)采用STC系列單片機，相比其他系列單片機具有很多優(yōu)點。一般STC單片機資源比其他單片機要多，而且執(zhí)行速度快；STC系列單片機使用串口對單片機進行燒寫，下載程序較為方便；STC51單片機內(nèi)部集成了看門狗電路；且具有很強抗干擾能力。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式的時鐘電路和加電自復位的復位電路，如下圖3，圖4所示：圖3時鐘電路 圖4復位電路由于單片機P0口內(nèi)部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高/低電平，因而該組I/O口在使用時必須外接上拉電阻。3.1.2單片機STC89C52及特點概述STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，STC89C52是一種高效微控制器，STC89C52單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。3.1.3主要特性（1）與MCS-51兼容（2）8K字節(jié)可編程閃爍存儲器（3）壽命：100000寫/擦循環(huán)（4）數(shù)據(jù)保留時間：10年（5）全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz（6）三級程序存儲器鎖定（7）128*8位內(nèi)部RAM（8）32可編程I/O線（9）兩個16位定時器/計數(shù)器（10）5個中斷源（11）可編程串行通道（12）低功耗的閑置和掉電模式（13）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路3.1.4管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。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，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”時，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，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”P3口也可作為STC89C52的一些特殊功能口，如下所示：口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，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，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.1.5STC89C52結(jié)構STC89C52的結(jié)構圖如圖5所示圖5STC89C52單片機結(jié)構圖單片機管腳說明VCC（40）：供電電壓，其工作電壓為5V。GND（20）：接地。P0端口（P0.0-P0.7）：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，每個引腳可吸收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，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是一個內(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)部上拉為高電平，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2端口（P2.0-P2.7）：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”P3端口（P3.0-P3.7）：P3口管腳是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位的雙向I/O端口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，被用作輸入,將復位RST(9)：復位輸入。在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時，將使單片機復位。復位后P3.0-P3.7口均置1，引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當復位結(jié)束時，芯片從ROM的00H處開始運行程序。復位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。ALE/prog(30)：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地低位字節(jié)。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如果想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，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，則置位無效。PSEN(29)：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指令期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP(31)：當EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V的編程電源（VPP）。XTAL1(19)：來自反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2(18)：來自反向振蕩器的輸出。3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設計3.3.1ADC性能參數(shù)目前的實時信號處理機要求ADC盡量靠近視頻、中頻甚至射頻，以獲取盡可能多的目標信息。表征ADC性能的參數(shù)還沒統(tǒng)一標準，但一般來說，可以分為靜態(tài)特性參數(shù)和動態(tài)特性參數(shù)。3.3.2ADC靜態(tài)特性ADC的靜態(tài)特性是指其與時間特性無關的特性，主要包括以下幾類：1)分辨率ADC能夠分辨的最小的模擬量的變化。2)量化誤差量化電平Q定義為滿量程電壓（或滿度信號值）UFSR與2的N次冪的比值，其中N位被數(shù)字化的數(shù)字信號的二進制位數(shù)。3)全輸入范圍和動態(tài)范圍全輸入范圍是指允許輸入模擬信號的最大值與最小值之差；動態(tài)范圍是指全輸入范圍與ADC最小可分辨的量值之比。4)偏置誤差和增益誤差ADC的偏置誤差定義為使最低位被置成“1”狀態(tài)時ADC的輸入電壓與理論上使最低位被置成“1”狀態(tài)時的輸入電壓之差。3.3.3ADC動態(tài)特性高速ADC的動態(tài)特性是指輸入為交變簡諧信號時的性能技術指標，其主要技術指標如下：1)轉(zhuǎn)換時間、采集時間轉(zhuǎn)換時間是指從信號開始轉(zhuǎn)換到可獲得完整的信號輸出所用的時間，采集時間是指采樣保持電路在采樣模式下能夠保證其在隨之到來的保持模式輸出在采樣保持轉(zhuǎn)換時，相對該時刻存在的輸入電平之間的誤差將會限制在一定的誤差范圍內(nèi)所需的時間。2)頻率響應它是沖擊響應的傅立葉變換，從系統(tǒng)辨識的角度看這是在頻域?qū)DC動態(tài)線性特性的非參數(shù)模型描述。3)動態(tài)積分非線性誤差和動態(tài)微分非線性誤差動態(tài)積分非線性誤差（INL）定義為在動態(tài)情況下（一般輸入信號為正弦信號），ADC實際轉(zhuǎn)換特性曲線之間的最大偏差。動態(tài)微分非線性誤差（DNL）定義為在動態(tài)情況下（一般輸入信號為正弦信號），ADC實際轉(zhuǎn)換特性的碼寬（1LSB）與理想代碼寬度之間的最大偏差，單位為LSB。為了保證ADC不失碼，通常規(guī)定在25oC時最大DNL為1/2LSB。4)信噪比、信噪失真比和有效位數(shù)信噪比（SNR）是信號電平的有效值與各種噪聲（包括量化噪聲、熱噪聲、白噪聲等）有效值之比的分貝數(shù)。5)小信號帶寬和全功率帶寬ADC的模擬帶寬是指輸入掃描頻率基波在ADC輸出端用FFT分析得到的基波頻譜下降到3dB處的帶寬（不考慮諧波失真和噪聲影響）。根據(jù)輸入信號幅值不同，模擬帶寬又可以分為小信號帶寬（SSBW一般指1/10滿量程）和全功率帶寬（FPBW指滿量程）。3.3.4ADC性能測試ADC測試方法主要有兩種：模擬方法和數(shù)字方法。前者是將A/D采集的數(shù)字信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換位模擬信號再用傳統(tǒng)的測試方法對其進行測試，優(yōu)點是易于理解，缺點是許多A/D采集卡本身不帶D/A，即或有，D/A的性能也將影響A/D指標的測試；3.3.5常用ADC芯片概述A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。將模擬量經(jīng)過各種傳感器后，再由轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓信號。模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。3.3.6ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換原理及主要技術指標ADC0832是美國國家半導體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。是目前國內(nèi)應用最廣泛的8位通用A/D芯片1．主要特性1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器。2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。3）轉(zhuǎn)換時間為100μs(時鐘為640kHz時)，130μs（時鐘為500kHz時）4）單個＋5V電源供電5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準。6）工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度7）低功耗，約15mW。2．內(nèi)部結(jié)構ADC0832是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，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(zhuǎn)換器、逐次逼近。3．外部特性（引腳功能）ADC0832芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。IN0～IN7：8路模擬量輸入端。2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端。EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準電壓。Vcc：電源，單一＋5V。GND：接地。4.ADC0832的工作過程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路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A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)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(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關鍵問題是如何確認A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。這種傳送方式有三種：分別是定時傳送方式，查詢方式和中斷方式。3.3.7ADC0832與單片機的接口電路ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器與STC89C52單片機的接口電路如圖6所示圖6ADC0832與STC89C52單片機接口電路3.4數(shù)碼管顯示電路設計本設計采用數(shù)碼管進行顯示，具體連接方式如圖7所示。圖7數(shù)碼管顯示電路3.5電源設計系統(tǒng)軟件設計方案系統(tǒng)軟件的總體框架，主程序采用死循環(huán)結(jié)構，在其中調(diào)用了三個子程序，為初始化程序，AD轉(zhuǎn)換子程序，動態(tài)顯示子程序，首先，單片機片選A/D轉(zhuǎn)換器，然后發(fā)出信號啟動A/D轉(zhuǎn)換。若有，即啟動信號采集，對A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出口送來的數(shù)值進行存儲，數(shù)據(jù)處理完之后，將電壓數(shù)值送顯示器顯示出來。程序總體流程圖如圖8所示：

圖8總體流程圖4.1系統(tǒng)子程序設計4.1.1初始化程序所謂初始化，是對將要用到的MCS_51系列單片機內(nèi)部部件或擴展芯片進行初始工作狀態(tài)設定，初始化子程序的主要工作是設置定時器的工作模式，初值預置，開中斷和打開定時器等。4.1.2A/D轉(zhuǎn)換子程序A/D轉(zhuǎn)換子程序用來控制對輸入的模塊電壓信號的采集測量，并將對應的數(shù)值存入相應的內(nèi)存單元，其轉(zhuǎn)換流程圖如圖9所示。圖9轉(zhuǎn)換流程圖5系統(tǒng)的安裝與調(diào)試5.1安裝步驟1.檢查元件的好壞按電路圖買好元件后首先檢查買回元件的好壞，按各元件的檢測方法分別進行檢測，一定要仔細認真。而且要認真核對原理圖是否一致，在檢查好后才可上件、焊件，防止出現(xiàn)錯誤焊件后不便改正。2.放置、焊接各元件按原理圖的位置放置各元件，在放置過程中要先放置、焊接較低的元件，后焊較高的和要求較高的元件。特別是容易損壞的元件要后焊，在焊集成芯片時連續(xù)焊接時間不要超過10s，注意芯片的安裝方向。5.2系統(tǒng)實物如圖10所示圖10系統(tǒng)實物圖結(jié)論這次的畢業(yè)設計，它不僅僅只是一次完成任務的過程，更主要的是一個學習的過程。通過本次相對完整的設計，使我離開了單純的理論知識學習的狀態(tài)，達到了理論與實踐的結(jié)合的要求。同時，也提高了我們查閱文獻資料以及設計規(guī)范等專業(yè)能力的水平，而且通過整體的掌握對布局的取舍以及對細節(jié)的處理，都鍛煉了我自己的能力，并且還豐富了我的經(jīng)驗，特別是提高了自己的抗壓能力以及耐力，這是我們都想看到的，也是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。雖然這次畢業(yè)設計內(nèi)容繁重、過程復雜但我們收獲很多，在這次設計過程中我們不僅對A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832有了進一步熟悉，隨著設計的不斷深入對它的工作原理、啟動設置、轉(zhuǎn)換結(jié)束判斷及輸出等都基本掌握，在和老師的溝通交流的過程中我們對設計有了新的認識，并且對實物的連接與布局有了新的看法，對我們的專業(yè)有了進一步的認識，希望在以后的實驗中吸取更多地經(jīng)驗學會更多的實踐知識。參考文獻張友德：單片微型機原理、應用和實驗[M]，電子工業(yè)出版社。吳經(jīng)國：單片機應用技術[M]，中國電力出版社。李群芳：單片機微型計算機與接口技術[M]，電工業(yè)出版社。王吉鵬等：微機原理與接口技術[M]，高等教育出版社。張曄等：單片機應用技術[M]，高等教育出版社。李建忠：單片機原理及應用.西安[M],西安電子科技大學出版社。謝自美.電子線路設計·實驗·測試（第二版）[M],華中理工出版社,2000致謝事已至此，說明這畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲了，這也同樣意味著我的大學生活也即將結(jié)束?；叵肫鸫掖疫^去的大學四年時光，心中倍感充實，在這四年中，是我的大學讓我成長，是我的老師讓我懂得，是我的同學讓我學會！當我寫完這篇畢業(yè)論文的時候，有一種如釋重負的感覺，感慨萬千！首先，我要感謝的是我的指導老師吳昇老師，經(jīng)過將近半年的努力，是吳昇老師帶著我一步一步走到現(xiàn)在的，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督導，完成這項設計是相當困難的。在設計制作過程中，每次遇到難題，我總是第一個想到吳昇老師，向她尋求幫助，然而，老師不管是忙是閑，她總會第一時間解決問題。吳昇老師平時工作繁忙，但是我的畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料再到設計制作以及論文的修改，老師都給了我悉心的指導。在此，謹向吳昇老師表示真誠的謝意！其次，還要感謝大學四年來教我的老師們，畢業(yè)設計能夠順利完成，也有你們很大的功勞。最后，要向大學四年同學表示謝意，謝謝大家在這四年來的幫助。這次的畢業(yè)設計對我來說真的是一次很好的鍛煉機會，讓我看清楚了自己的能力到底有多少，看清楚了自己在大學期間到底學會了多少?？傊?，通過本次畢業(yè)設計的制作，讓我受益匪淺！附錄1整機電路原理圖附錄2部分源程序#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#include<intrins.h>

ucharcodesmg_du[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff}; //斷碼ucharcodesmg_we[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};uchardis_smg[8]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8}; ucharsmg_i=3;//顯示數(shù)碼管的個位數(shù)sbitSCL=P2^0; //SCL定義為P1口的第3位腳，連接