畢業(yè)設(shè)計(jì)方案數(shù)字電壓表的制作

數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與制作[摘要]隨著電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展，電子測(cè)量成為廣大電子工作者必要掌握手段，對(duì)測(cè)量精度和功能規(guī)定也越來(lái)越高，而電壓測(cè)量甚為突出，由于電壓測(cè)量最為普遍。在參閱大量數(shù)字電壓表基本上數(shù)字直流電壓表，所測(cè)量范疇直流電壓為0～500V，測(cè)量精度為0.08v。它以單片機(jī)8951為核心，重要由轉(zhuǎn)換電路將輸入模仿量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，液晶顯示屏1602構(gòu)成。[核心詞]:單片機(jī)；模數(shù)轉(zhuǎn)換；按鍵開(kāi)關(guān)；液晶顯示；Designandmanufactureofdigitalvoltmeter[Abstract]：Withthedevelopmentofelectronicscienceandtechnology，electronicmeasurementbecomethee-workermusthavethemeans，themeasurementaccuracyandfunctionalrequirementsofincreasinglyhigh，whilethevoltagemeasurementisverystrong，becausethevoltagemeasurementofthemostcommon.InalargenumberofdigitalvoltagemeterreadbasedonthedigitalDCvoltagemeter，themeasuringrangeDCvoltage0~500V，measurementprecisionis0.08v.Itisbasedon8951MCUcore，mainlybytheconversioncircuittoconvertanaloginputtodigitalvolumeA/DconverterADC0809，LCDdisplay1602form.[Keywords]：SCM；analog-digitalconversion；buttonswitch；liquidcrystaldisplay;目錄引言 11．系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選取 31.1基于分立元件電壓表 31.2基于單片機(jī)系統(tǒng)及A/D轉(zhuǎn)換芯片電壓表。 31.3單片機(jī)簡(jiǎn)介及本設(shè)計(jì)單片機(jī)選取 31.3.1慣用單片機(jī)特點(diǎn)比較及本設(shè)計(jì)單片機(jī)選取 31.3.2本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)簡(jiǎn)介 41.4各種顯示屏件簡(jiǎn)介和選取 61.4.1慣用顯示屏件簡(jiǎn)介 61.4.21602液晶參數(shù)資料 61.5模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片選取 81.5.1慣用A/D芯片簡(jiǎn)介 81.5.2模數(shù)（A/D）芯片ADC0809資料 82．總體設(shè)計(jì) 162.1技術(shù)規(guī)定 162.2設(shè)計(jì)方案 163．硬件電路系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 173.1單片機(jī)系統(tǒng) 173.2輸入電路 183.3 A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)連接 183.4 1602液晶與單片機(jī)連接 193.5按鍵控制電路設(shè)計(jì)。 204．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 224.1匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言特點(diǎn)及選取 224.2主程序設(shè)計(jì) 235．系統(tǒng)調(diào)試 245.1硬件調(diào)試 245.2軟件調(diào)試 24總結(jié) 25致謝 26參照文獻(xiàn) 27附錄A：英語(yǔ)科技文獻(xiàn)原文及其翻譯稿 28附錄B：電路總圖 34附錄C：實(shí)物圖 35附錄D：元器件清單 36附錄E：源程序 37引言數(shù)字電壓表出當(dāng)前50年代初，60年代末發(fā)起來(lái)電壓測(cè)量?jī)x表，簡(jiǎn)稱DVM，它采用是數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把持續(xù)模仿量，也就是持續(xù)電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)椴怀掷m(xù)數(shù)字量，加以數(shù)字解決然后再通過(guò)顯示屏件顯示。這種電子測(cè)量?jī)x表之因此浮現(xiàn)，一方面是由于電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)自動(dòng)控制信實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域，提出了將各種被觀測(cè)量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)碼規(guī)定，即為了實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)解決需要；另一方面，也是電子計(jì)算機(jī)發(fā)展，帶動(dòng)了脈沖數(shù)字電路技術(shù)進(jìn)步，為數(shù)字化儀表浮現(xiàn)提供了條件。因此，數(shù)字化測(cè)理儀表產(chǎn)生與發(fā)展與電子計(jì)算機(jī)發(fā)展是密切有關(guān)；同步，為革新電子測(cè)量中煩鎖和陳舊方式也催促了它飛速發(fā)展，如今，它又成為向智能化儀表發(fā)展必要橋梁。 如今，數(shù)字電壓表已絕大某些已取代了老式模仿指針式電壓表。由于老式模仿指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)時(shí)候也非常不以便，很容易出錯(cuò)。而采用單片機(jī)數(shù)字電壓表由于測(cè)量精度高，速度快，讀數(shù)時(shí)也非常以便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等長(zhǎng)處已被廣泛應(yīng)用于電子及電工測(cè)量，工業(yè)自動(dòng)化儀表，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域。顯示出強(qiáng)大生命力。 數(shù)字電壓表最初是伺服步進(jìn)電子管比較式，其長(zhǎng)處是精確度比較高，但是采樣速度慢，重量達(dá)幾十公斤，體積大。繼之浮現(xiàn)了斜波式電壓表，它速度方面稍有提高，但是精確度低，穩(wěn)定性差，再日后浮現(xiàn)了比較式儀表改進(jìn)逐次漸近式構(gòu)造，它不但保持了比較式精確度高長(zhǎng)處，并且速度也有了很大提高，但它有一缺陷是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素影響。隨后，在斜波式基本上雙引伸出階梯波式，它唯一進(jìn)步是成本減少了，可是精確寬，速以及抗干擾能力都未能提高。而當(dāng)前，數(shù)字電壓表發(fā)展已經(jīng)是非常成熟，就原理來(lái)講，它從本來(lái)一，二種已發(fā)展到各種，在功能上講，則從測(cè)單一參數(shù)發(fā)展到能測(cè)各種參數(shù)；從制作元件來(lái)看，發(fā)展到了集成電路，精確度已有了很大提高，精度高達(dá)1NV；讀數(shù)每秒幾萬(wàn)次，而相對(duì)此前，它價(jià)格也有了減少了諸多。當(dāng)前實(shí)現(xiàn)電壓數(shù)字化測(cè)量辦法依然模-數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換辦法。而數(shù)字電壓表種類(lèi)繁多，型號(hào)新異，當(dāng)前國(guó)際仍未有統(tǒng)一分類(lèi)辦法。而慣用分類(lèi)辦法有如下幾種：按用途來(lái)分：有直流數(shù)字電壓表，交、直流數(shù)字電壓表，交直流萬(wàn)用表等。按顯示位數(shù)來(lái)分：有4位，5位，6位，7位，8位等。按測(cè)量速度來(lái)分：有低精確度，中精確度，高精確度等。按測(cè)量速度來(lái)分：有低速，中速，高速，超高速等。但在尋常生活中，數(shù)字電壓表普通是按照原理不同進(jìn)行分類(lèi)，當(dāng)前大體分為如下幾類(lèi)：比較式，電壓——時(shí)間變換式，積分式等。在電量測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最基本三個(gè)被測(cè)量。其中，電壓量測(cè)量最為經(jīng)常。并且隨著電子技術(shù)發(fā)展，更是經(jīng)常需要測(cè)量高精度電壓，因此數(shù)字電壓表就成為一種必不可少測(cè)量?jī)x器。此外，由于數(shù)字式儀器具備讀數(shù)精確以便、精度高、誤差小、敏捷度高和辨別率高、測(cè)量速度快等特點(diǎn)而倍受顧客青睞，數(shù)字式電壓表就是基于這種需求而發(fā)展起來(lái)，是一種必不可少電子測(cè)量?jī)x表。1．設(shè)計(jì)方案選取設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表有各種設(shè)計(jì)辦法，方案是各種各樣，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導(dǎo)致對(duì)模仿數(shù)據(jù)采集某些不一致性，進(jìn)而又使對(duì)數(shù)據(jù)解決及顯示方式多樣性。又由于在現(xiàn)實(shí)工作生活中，電壓表測(cè)量測(cè)程范疇是比較大，因此必要要對(duì)輸入電壓作分壓解決，而各個(gè)數(shù)據(jù)解決芯片解決電壓范疇不同，則各種方案分段也不同。下面簡(jiǎn)介兩種數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)方案。1.1基于分立元件電壓表這種設(shè)計(jì)方案是由模仿電路與數(shù)字電路兩大某些構(gòu)成，模仿某些涉及輸入放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和基準(zhǔn)電壓源；數(shù)字某些涉及計(jì)數(shù)器、譯碼器、邏輯控制器、振蕩器和顯示屏。其中，A/D轉(zhuǎn)換器是它核心器件，它將輸入模仿量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。模仿電路和數(shù)字電路是互相聯(lián)系，由邏輯控制電路產(chǎn)生控制信號(hào)，按規(guī)定期序?qū)/D轉(zhuǎn)換器中個(gè)組模仿開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)，保證A/D轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行。A/D轉(zhuǎn)換成果通過(guò)計(jì)數(shù)譯碼電路變換成段碼，最后驅(qū)動(dòng)顯示屏顯示出相應(yīng)數(shù)值。此方案設(shè)計(jì)其長(zhǎng)處是，設(shè)計(jì)成本低，可以滿足普通電壓測(cè)量。但設(shè)計(jì)不靈活，都是采用純硬件電路。很難將其在原有基本上進(jìn)行擴(kuò)展。1.2基于單片機(jī)系統(tǒng)及A/D轉(zhuǎn)換芯片電壓表這種方案是運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、顯示模塊等結(jié)合構(gòu)建數(shù)字電壓表。由于單片機(jī)發(fā)展已經(jīng)成熟，運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件結(jié)合，可以組裝出許多應(yīng)用電路來(lái)。此方案原理是模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片基準(zhǔn)電壓端，被測(cè)量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測(cè)電壓。模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片將被測(cè)量電壓輸入端所采集到模仿電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定期序來(lái)采集這些數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一定算法計(jì)算出被測(cè)量電壓值。最后單片機(jī)系統(tǒng)將計(jì)算好了被測(cè)電壓值按一定期序送入顯示電路模塊加以顯示。此方案不但可以繼承上一種方案各種長(zhǎng)處，還能改進(jìn)上一種設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)不靈活，難與在原基本上進(jìn)行功能擴(kuò)展等局限性。1.3單片機(jī)簡(jiǎn)介及本設(shè)計(jì)單片機(jī)選取1.3.1慣用單片機(jī)特點(diǎn)比較及本設(shè)計(jì)單片機(jī)選取綜合上一章提到兩種設(shè)計(jì)方案各方面長(zhǎng)處及其在當(dāng)前所設(shè)計(jì)電壓表實(shí)用性，咱們選取第二種電壓表設(shè)計(jì)方案，即由單片機(jī)系統(tǒng)及數(shù)字芯片構(gòu)建辦法來(lái)咱們本次設(shè)計(jì)。在這一設(shè)計(jì)中，咱們涉及到了一種核心系統(tǒng)模塊——單片機(jī)系統(tǒng)模塊，而當(dāng)前單片機(jī)種類(lèi)是很繁多，重要有主流8位單片機(jī)和高性能32位單片機(jī)，結(jié)合本設(shè)計(jì)各方面因素，8位單片機(jī)對(duì)于本設(shè)計(jì)已經(jīng)是綽綽有余了，但將用哪一種類(lèi)8單片機(jī)呢。在這里，不得不先簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介一下幾種慣用8單片機(jī)。單片機(jī)是指一種集成在一塊芯片上完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具備一種完整計(jì)算機(jī)所需要大某些部件：CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。而當(dāng)前慣用單片機(jī)8位有51系列單片機(jī)，AVR單片機(jī)，PIC單片機(jī)。應(yīng)用最廣8位單片機(jī)還是intel51系列單片機(jī)。51系列單片機(jī)特點(diǎn)是：硬件構(gòu)造合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史悠久，世界有許多芯片公司都買(mǎi)了51芯片核心專利技術(shù)，并在其基本上擴(kuò)充其性能，使得芯片運(yùn)營(yíng)速度變得更快，性價(jià)比更高。AVR單片機(jī)是atmel公司推出較新單片機(jī)，它明顯特點(diǎn)是：高性能，低功能，高速度，指令單周期為主，但性格方面比51單片機(jī)要高。有專門(mén)I/O方向寄存器。雖然有轉(zhuǎn)強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電壓，但I(xiàn)/O口使用不比51單片機(jī)以便。PIC單片機(jī)系列是美國(guó)微芯公司產(chǎn)品，也是市面上增長(zhǎng)最快單片機(jī)之一，屬精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)，其特點(diǎn)是：高速度，高性能，但在性格方面比51單片機(jī)要高，也有專門(mén)I/O方向寄存器，I/O口使用不比51單片機(jī)以便。綜合以上各種單片機(jī)基本性能及本設(shè)計(jì)滿足需要，咱們將選取51系列單片機(jī)。1.3.2本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)中選用是51系列AT89C51，它是低電壓、低功耗、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KB可重復(fù)擦寫(xiě)只讀程序存儲(chǔ)器和128B隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，32個(gè)I/O口線，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，并與MCS-51系列單片機(jī)兼容。在設(shè)計(jì)中，單片機(jī)起著連接硬件電路與程序運(yùn)營(yíng)及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)任務(wù)，一方面，它將A/D轉(zhuǎn)換器、顯示屏等通過(guò)I/O口地址線和數(shù)據(jù)線連接起來(lái)；另一方面，它將顧客下載程序通過(guò)控制總線控制數(shù)據(jù)輸入輸出，從而實(shí)現(xiàn)冊(cè)電壓功能。下圖1.1為AT89C51單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造框圖：圖1.1AT89C51單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造框圖從內(nèi)部構(gòu)造圖框圖上可以看出AT89C51單片機(jī)涉及一下資源：一種8位CPU一種片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路4KBFLAShROM128內(nèi)部RAM可擴(kuò)展64KB外部ROM和外部RAM控制電路；2個(gè)16位定期/計(jì)數(shù)器26個(gè)特殊功能寄存器4個(gè)8位并行口一種全雙工串行口5個(gè)中斷源，2個(gè)外部中斷，3內(nèi)部中斷內(nèi)部硬件看門(mén)狗電路一種SPI串行接口，用于芯片在系統(tǒng)編程AT89C51單片機(jī)有四十個(gè)引腳，其引腳圖同圖2.3，引腳可分為四類(lèi)：電源和地，時(shí)鐘，控制和I/O口。管腳闡明：

VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：P0口為一種8位雙向I/O口，每腳可吸取8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0可以用于外部程序數(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外部必要被拉高。

P1口：P1口是一種內(nèi)部提供上拉電阻8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接受輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接受。

P2口：P2口為一種內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接受，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因而作為輸入時(shí)，P2口管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉緣故。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口輸出地址高八位。在給出地址“1”時(shí)，它運(yùn)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(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接受高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻雙向I/O口，可接受輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”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）這是由于上拉緣故。

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)器周期高電平時(shí)間。

ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存容許輸出電平用于鎖存地址地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率1/6。因而它可用作對(duì)外部輸出脈沖或用于定期目。然而要注意是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一種ALE脈沖。如想禁止ALE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。此外，該引腳被略微拉高。如果微解決器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。

PSEN：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效/PSEN信號(hào)將不浮現(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），不論與否有內(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：反向振蕩放大器輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路輸入。

XTAL2：來(lái)自反向振蕩器輸出。

振蕩器特性:

XTAL1和XTAL2分別為反向放大器輸入和輸出。該反向放大器可以配備為片內(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)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一種二分頻觸發(fā)器，因而對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)脈寬無(wú)任何規(guī)定，但必要保證脈沖高低電平規(guī)定寬度。1.4各種顯示屏件簡(jiǎn)介和選取1.4.1慣用顯示屏件簡(jiǎn)介本次設(shè)計(jì)中有顯示模塊，而慣用顯示屏件比較多，有數(shù)碼管，LED點(diǎn)陣，1602液晶，12864液晶等。數(shù)碼管是最慣用一種顯示屏件，它是由幾種發(fā)光二極管構(gòu)成8字段顯示屏件，其特點(diǎn)是價(jià)格非常便宜，使用也非常以便，顯示效果非常清晰。小電流下可以驅(qū)動(dòng)每光，發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長(zhǎng)。但數(shù)碼管只能是顯示0——9數(shù)據(jù)。不可以顯示字符。這也是數(shù)碼管局限性之處。LED點(diǎn)陣顯示屏件是由好各種發(fā)光二極管構(gòu)成。具備高亮度，功耗低，視角大，壽命長(zhǎng)，耐濕，冷，熱等特點(diǎn)，LED點(diǎn)陣顯示屏件可以顯示數(shù)字，英文字符，中文字符等。但用LED點(diǎn)陣顯示軟件程序設(shè)計(jì)比較麻煩。1602液晶是工業(yè)字符型液晶，可以同步顯示16*2即32個(gè)字符。1602液晶模塊內(nèi)部字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同點(diǎn)陣字符圖形，這些字這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母大小寫(xiě)、慣用符號(hào)、和日文假名等，每一種字符均有一種固定代碼。使用時(shí)直接編寫(xiě)軟件程序按一定期序驅(qū)動(dòng)即可。它特點(diǎn)是顯示筆跡清晰，價(jià)格相對(duì)便宜。12864液晶也是一種工業(yè)字符型液晶，它不但可以顯示1602液晶所可以顯示字符，數(shù)字等信息，并且還可以顯示8*4個(gè)中文中文和某些簡(jiǎn)樸圖片，顯示信息也非常清晰。使用時(shí)也直接編寫(xiě)軟件程序按一定期序驅(qū)動(dòng)即可。但是它價(jià)格比1602液晶貴了諸多。在本設(shè)計(jì)中，咱們只需要顯示最后電壓數(shù)字值和電壓?jiǎn)挝唬C合上面各種顯示屏件特點(diǎn)：數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，不能顯示單位字符，不符合本設(shè)計(jì)規(guī)定。而點(diǎn)陣顯示屏件驅(qū)動(dòng)顯示軟件程序編寫(xiě)麻煩，占用引腳相對(duì)也較多。也不是理解顯示屏件。因此在本設(shè)計(jì)中，咱們考慮用液晶顯示屏件，雖然12864液晶比1602液晶功能強(qiáng)，但是在價(jià)格方面卻貴了好多。而1602液晶也足夠滿足本設(shè)計(jì)需要。因而，在本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)咱們選取1602液晶顯示屏件。1.4.21602液晶參數(shù)資料咱們選取了1602液晶做為本設(shè)計(jì)顯示模塊顯示屏件。如下是1602液晶各方面參數(shù)：表1.1接口信號(hào)闡明編號(hào)符號(hào)引腳闡明1VSS電源地2VDD電源正極3VL液晶顯示偏壓信號(hào)4RS數(shù)據(jù)/命令選取端5R/W讀/寫(xiě)選取端6E使能信號(hào)8-14D0-D7DataI/O15BLA背光源正極16BLK背光源負(fù)極（1）．基本操作時(shí)序：讀狀態(tài)：輸入：RS=0，RW=1，E=1。輸出：D0-D7為狀態(tài)字寫(xiě)狀態(tài)：輸入：RS=0，RW=0，D0-D7為指令碼，E為高脈沖。輸出：無(wú)讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=1，RW=1，E=1。輸出：D0-D7為數(shù)據(jù)。寫(xiě)數(shù)據(jù)：輸入：RS=1，RW=0，D0-D7為數(shù)據(jù)，E為高脈沖。輸出：無(wú)表1.2狀態(tài)字闡明STA7STA6STA5STA4STA3STA2STA1STA0STA0-6當(dāng)前數(shù)據(jù)地址指針數(shù)值STA7讀寫(xiě)操作使能1：禁止0：容許表1.3指令闡明。顯示模式設(shè)立指令碼功能00111000設(shè)立16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)口表1.4顯示開(kāi)/關(guān)及光標(biāo)設(shè)立指令碼功能00001DCBD=1開(kāi)顯示；D=0關(guān)顯示C=1顯示光標(biāo)；C=0不顯示關(guān)標(biāo)B=1光標(biāo)閃爍；B=0光標(biāo)不顯閃爍000001NSN=1當(dāng)讀寫(xiě)一種字條款后地址指針加一，且光標(biāo)加一。N=0當(dāng)讀或?qū)懸环N字符后地址指針減一，且光標(biāo)減一。S=1當(dāng)寫(xiě)一種安條款，整屏顯示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光標(biāo)不移動(dòng)而屏幕移動(dòng)效果。S=0當(dāng)寫(xiě)一種字符，整屏顯示不移動(dòng)。表1.5數(shù)據(jù)控制指令碼功能80H+地址碼（0-27H，40H-67H）設(shè)立數(shù)據(jù)地址指針01H顯示清屏：1，數(shù)據(jù)指針清02，所有顯示清002H顯示回車(chē)：數(shù)據(jù)指針清01.5模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片選取在本設(shè)計(jì)中，模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換模塊是一種重要模塊，它關(guān)系到最后數(shù)電壓表電壓值精準(zhǔn)度。因此，A/D芯片選取是設(shè)計(jì)過(guò)程中一種很重要環(huán)節(jié)。1.5.1慣用A/D芯片簡(jiǎn)介慣用A/D芯片有AD0809，AD0832，TLC2543C等幾種。下面簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介一下這三種芯片。AD0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它是由一種8路模仿開(kāi)關(guān)、一種地址鎖存譯碼器、一種A/D轉(zhuǎn)換器和一種三態(tài)輸出鎖存器構(gòu)成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模仿通道，容許8路模仿量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。些A/D轉(zhuǎn)換器是特點(diǎn)是8位精度，屬于并行口，如果輸入模仿量變化大快，必要在輸入之前增長(zhǎng)采樣電路。AD0832也是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，可支持致命傷個(gè)單端輸入通道和一種差分輸入通道。它易于和微解決器接口或獨(dú)立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通各輸入通道。TLC2543C是12位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換，每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端，片選，輸入/輸出時(shí)鐘以及地址輸入端。它可以從主機(jī)高速傳播轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。它有高速轉(zhuǎn)換，通用控制能力，具備簡(jiǎn)化比率轉(zhuǎn)換，刻度以及模仿電路與邏輯電路和電源噪聲隔離，耐高溫等特點(diǎn)。綜合上述幾種A/D轉(zhuǎn)換芯片特點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中，咱們?cè)O(shè)計(jì)是簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表，因而在此，咱們選取精度為8位ADC0809芯片。1.5.2模數(shù)（A/D）芯片ADC0809資料綜合本設(shè)計(jì)各方面考慮，咱們選了ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。下面就簡(jiǎn)介此芯片各方面資料。1.5.2.1ADC0809內(nèi)部構(gòu)造及引腳如圖所示。構(gòu)造和轉(zhuǎn)換原理如圖(3-15)所示為ADC0809內(nèi)部構(gòu)造框圖。ADC0809由3某些構(gòu)成：8路模仿量選通開(kāi)關(guān)、8位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。ADC0809容許8路模仿信號(hào)輸入，由8路模仿開(kāi)關(guān)選通其中一路信號(hào)，模仿開(kāi)關(guān)受通道地址鎖存和譯碼電路控制。本地址鎖存信號(hào)ALE有效時(shí)，3位地址C、B、A進(jìn)入地圖1.2ADC0809內(nèi)部構(gòu)造圖1.3ADC0809引腳地址鎖存器，經(jīng)譯碼后使8路模仿開(kāi)關(guān)選通某一路信號(hào)。8位A/D轉(zhuǎn)換器為逐次逼近式，由256R電阻分壓器、樹(shù)狀模仿開(kāi)關(guān)（這兩某些構(gòu)成一種D/A變換器）、電壓比較器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定期電路構(gòu)成。三態(tài)門(mén)輸出鎖存器用來(lái)保存A/D轉(zhuǎn)換成果，當(dāng)輸出容許信號(hào)OE有效時(shí)，打開(kāi)三態(tài)門(mén)，輸出A/D轉(zhuǎn)換成果。因輸出有三態(tài)門(mén)，便于與單片機(jī)總線連接。表1.6ADC0809通道地址選取表引腳功能由引腳圖(3-15)b所示，ADC0809共有28個(gè)引腳，采用雙列直插式封裝。ADC0809雖然有8路模仿通道可以同步輸入8路模仿信號(hào)，但每個(gè)瞬間只能轉(zhuǎn)換一路，各路之間切換由軟件變換通道地址來(lái)實(shí)現(xiàn)。其重要引腳功能如下所示。IN0～I(xiàn)N7：8路模仿量輸入端。 D7～D0：8位數(shù)字量輸出端。

A、B、C：3位地址輸入線，用于選通8路模仿輸入中一路。ALE：地址鎖存容許信號(hào)，輸入，高電平有效。

START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。

EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間始終為低電平）。

OE：數(shù)據(jù)輸出容許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一種高電平，才干打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。

CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。規(guī)定期鐘頻率不高于640KHZ。

REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。

Vcc：電源，單一＋5V。

GND：地。1.5.2.2ADC0809工作過(guò)程圖1.4ADC0809時(shí)序圖ADC0809工作過(guò)程分為如下幾步。第一步：一方面擬定A、B、C三位地址，決定選取哪一路模仿信號(hào)。第二步：使ALE端接受一正脈沖信號(hào)，使該路模仿信號(hào)經(jīng)選取開(kāi)關(guān)達(dá)到比較器輸入端。第三步：使START端接受一正脈沖信號(hào)，START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。第四步：EOC輸出信號(hào)變低，批示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。第五步：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變?yōu)楦唠娖?，批示A∕D轉(zhuǎn)換結(jié)束。此時(shí)，數(shù)據(jù)已保存到8位鎖存器中。第六步：OE信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，則8位三態(tài)鎖存緩沖器三態(tài)門(mén)被打開(kāi)，轉(zhuǎn)換好8位數(shù)字量數(shù)據(jù)被輸出到數(shù)據(jù)線上。如上所述，EOC信號(hào)變?yōu)楦唠娖奖磉_(dá)A/D轉(zhuǎn)換完畢，EOC可作為中斷申請(qǐng)信號(hào)，告知89C51取走數(shù)據(jù)。在查詢傳送方式中，EOC可以作為89C51查詢外設(shè)（ADC）狀態(tài)信號(hào)。1.5.2.3ADC0809與單片機(jī)接口ADC0809與單片機(jī)連接重要考慮三方面：與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線連接。＊數(shù)據(jù)總線。由于ADC0809輸出D7~D0具備三態(tài)輸出鎖存緩沖器，因而ADC0809可以直接和單片機(jī)數(shù)據(jù)總線P0.0~P0.7相連。＊地址總線。地址總線P0.0、P0.1和P0.2可以相應(yīng)連接ADC0809A、B、C三位地址信號(hào)輸入線，用以控制8路模仿輸入中哪一路被選中輸入。＊控制總線。有啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)START、輸出容許信號(hào)OE、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC以及ALE等信號(hào)線連接。START規(guī)定是一種正脈沖信號(hào)，由單片機(jī)控制發(fā)出，輸出容許信號(hào)OE也需要單片機(jī)提供一種正脈沖信號(hào)。在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，ADC0809會(huì)發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC，告知89C51可以讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。A/D轉(zhuǎn)換后得到是數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給89C51單片機(jī)進(jìn)行解決。數(shù)據(jù)傳送核心問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換完畢，由于只有確認(rèn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢后，才干進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。定期傳送方式對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一種重要技術(shù)指標(biāo)是已知和固定。例如，若ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs，相稱于6MHz89C51單片機(jī)64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一種延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用這個(gè)延時(shí)子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換必定完畢了，接著就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。查詢傳送方式由于ADC0809片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘，運(yùn)用AT89C51提供地址鎖存信號(hào)ALE通過(guò)度頻后可保證ADC0809可靠工作。由于ADC0809輸出D7~D0具備三態(tài)輸出鎖存緩沖器，因而ADC0809可以直接和單片機(jī)數(shù)據(jù)總線相連。由于此種方式下ALE和START連接在一起，因而0809在鎖存通道地址同步也啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在讀取轉(zhuǎn)換成果時(shí)，用單片機(jī)讀信號(hào)和片選信號(hào)引腳經(jīng)或非門(mén)后產(chǎn)生正脈沖信號(hào)作為OE信號(hào)，用以打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。中斷傳送方式采用中斷方式可大大節(jié)約單片機(jī)時(shí)間。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC向單片機(jī)發(fā)出中斷祈求信號(hào)，由中斷服務(wù)子程序讀取A/D轉(zhuǎn)換成果并存儲(chǔ)到RAM中，然后啟動(dòng)ADC0809下一次轉(zhuǎn)換。三種典型連接電路大體上說(shuō)，ADC0809在整個(gè)51單片機(jī)系統(tǒng)中是作為外部RAM一種單元定位。但詳細(xì)到某一種連接方式，ADC0809在整個(gè)51單片機(jī)系統(tǒng)中定位又有某些差別。第一種典型連接這是一種數(shù)據(jù)線對(duì)數(shù)據(jù)線、地址線對(duì)地址線原則連接方式，如圖(3-17)。但是由于51單片機(jī)沒(méi)有現(xiàn)成低8位地址總線，因此采用這種原則連接方式需要用74LS373或類(lèi)似芯片產(chǎn)生低8位地址總線。初期MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用品種諸多是沒(méi)有內(nèi)置程序存儲(chǔ)器8031芯片，自身就需要外掛74LS373等芯片產(chǎn)生低8位地址總線來(lái)外接EPROM等程序存儲(chǔ)器,連接ADC0809時(shí)不需要專門(mén)外掛74LS373。因而初期MCS51系列單片機(jī),如8031,采用這種連接ADC0809還是比較可行。圖(3-17)中P2.7/A15線作為整個(gè)ADC0809芯片片選線。當(dāng)P2.7/A15=0時(shí)，或非門(mén)敞開(kāi)，容許寫(xiě)信號(hào)通過(guò)，將單片機(jī)負(fù)寫(xiě)脈沖轉(zhuǎn)換為ADC0809所需要正脈沖，以選中ADC0809某一通道并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。這是一種不完全地址譯碼方式。如果增長(zhǎng)地址譯碼器，將P2.7/A15線改為高位地址譯碼器輸出線，就可以形成完全譯碼。在圖(3-17)連接方式中，ADC0809轉(zhuǎn)換成果寄存器在概念上定位為單片機(jī)一種只讀寄存器，與通道號(hào)無(wú)關(guān)，因而讀取轉(zhuǎn)換成果時(shí)不必關(guān)懷DPTR圖1.5ADC0809與51單片機(jī)第一種連接方式中通道號(hào)如何。編程概要：MOVDPTR，#7FF8H；DPTR指向0809通道0MOVX＠DPTR，A;鎖定通道0并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換……………………MOVXA,＠DPTR;讀取轉(zhuǎn)換成果第二種典型連接普通芯片地址線只能進(jìn)不能出自不必說(shuō)，ADC0809數(shù)據(jù)線有一特點(diǎn)：只能出不能進(jìn)。就是說(shuō)，就像往SBUF寫(xiě)入時(shí)寫(xiě)到發(fā)送緩沖寄存器，從SBUF圖1.6ADC0809與51單片機(jī)第二種連接方式讀出時(shí)實(shí)際是讀取接受緩沖寄存器數(shù)據(jù)同樣，往ADC0809寫(xiě)入時(shí)，把數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)寫(xiě)到地址寄存器，從ADC0809讀出時(shí)實(shí)際是讀取轉(zhuǎn)換成果數(shù)據(jù)。因而可以在把51單片機(jī)8位數(shù)據(jù)線接到ADC08098位數(shù)據(jù)線同步，又把其中3位直接接到ADC08093根地址線以擬定通道號(hào)。普通把51單片機(jī)8位數(shù)據(jù)線中低3位D2,D1,D0直接接到ADC08093根地址線A2,A1,A0以擬定通道號(hào)，如圖（3-18），采用這種連接方式明顯可以省去一片74LS373。在這種連接方式中，ADC0809轉(zhuǎn)換成果寄存器在概念上定位為單片機(jī)外部RAM單元只讀寄存器，而通道號(hào)寄存器在概念上定位為單片機(jī)同一種外部RAM單元只寫(xiě)寄存器。同一種外部RAM單元只讀寄存器與只寫(xiě)寄存器使用同一種地址，就像51系列單片機(jī)串行發(fā)送緩沖器與串行接受緩沖器使用同一種地址99H同樣，不會(huì)發(fā)生混亂。這種連接方式有一種特點(diǎn)，那就是單片機(jī)要把最低3位二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線寫(xiě)入ADC0809地址鎖存器，然后作為通道地址使用。編程概要：MOVA,#0F8H；ADC0809通道0地址送到AMOVDPTR,#7FFFH；DPTR指向ADC0809MOVX@DPTR,A；鎖定通道0并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換……………………MOVXA,@DPTR；規(guī)定在程序第一條指令中把決定與否能選中整個(gè)ADC0809芯片數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)指針。在本電路中，只要送到DPTR最高位數(shù)據(jù)為0，就能選中ADC0809，而通道地址由累加器A最低3位數(shù)字決定。除了最高位以外，DPTR別的15位數(shù)據(jù)對(duì)于ADC沒(méi)有任何意義。除了較低3位以外，累加器A別的5位數(shù)據(jù)對(duì)于ADC也沒(méi)有任何意義。這是本程序一大特點(diǎn)。第三種典型連接在諸多應(yīng)用場(chǎng)合，AT89S51內(nèi)部硬件資源，例如4KB閃存，128B內(nèi)部RAM，一種串行口和4個(gè)8位并行口等，已經(jīng)夠用。就是說(shuō)，在諸多應(yīng)用場(chǎng)合，不需要外擴(kuò)RAM或I/O口。圖1.7ADC0809與51單片機(jī)第三種連接方式當(dāng)51單片機(jī)沒(méi)有外擴(kuò)RAM和I/O口時(shí)，ADC0809就可以在概念上作為一種特殊唯一外擴(kuò)RAM單元。由于它是唯一，就沒(méi)有地址編號(hào)，也就不需要任何地址線或者地址譯碼線。只要單片機(jī)往外部RAM寫(xiě)入，就是寫(xiě)到ADC0809地址寄存器中。只要單片機(jī)從外部RAN讀取數(shù)據(jù)，就是讀取ADC0809轉(zhuǎn)換成果。 基于這種外部RAM唯一單元概念設(shè)計(jì)AT89S51與ADC0809連接電路如圖圖（3-19）。相應(yīng)啟動(dòng)程序和讀數(shù)程序都非常簡(jiǎn)樸。編程概要： MOVA，#0F8H；ADC0809通道0地址送到AMOVX@R0，A；鎖定通道0并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換……………………MOVXA，@R0；讀取轉(zhuǎn)換成果其中間寄存器R0中數(shù)據(jù)無(wú)論在啟動(dòng)ADC0809還是在讀取轉(zhuǎn)換成果時(shí)都沒(méi)有任何意義，因而事先不必考慮往R0中送入什么數(shù)據(jù)。這是本程序一大特點(diǎn)。三種連接方式綜合比較第一種和第二種連接方式容許多片ADC0809與單片機(jī)連接，第三種連接方式只能連接一片。普通1片8通道ADC0809就能滿足控制工程需要。因而在單片機(jī)沒(méi)有外擴(kuò)RAM和I/O接口時(shí)，第三種連接方式時(shí)一種優(yōu)選方案。需要2片或更多ADC0809時(shí)，第二種連接方式時(shí)一種優(yōu)選方案。第一種連接方式需要一片74LS373做地址鎖存器。如果單片機(jī)系統(tǒng)已有一片73LS373地址鎖存器，那么第一種連接方式也不失為一種可以考慮連接方式。2．總體設(shè)計(jì)2.1技術(shù)規(guī)定：(1)最高量程為：500V。(2)分為三檔量程：0～20V，0～200V，0～500V?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)檔開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)各檔位。精度為0.08v。2.2設(shè)計(jì)方案：依照上述，咱們選取單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合辦法實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。使用基本元器件是：AT89C51單片機(jī)，ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，1602液晶顯示屏，開(kāi)關(guān)，按鍵，電容，電阻，晶振，原則電源等等。設(shè)計(jì)基本框圖如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)模塊單片機(jī)系統(tǒng)模塊1602液晶顯示模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入電路模塊按鍵模塊圖2.1設(shè)計(jì)基本框圖3．硬件電路系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)依照上述選取各元器件，各電路模塊電路圖如下描述。3.1單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)涉及晶振電路，復(fù)位電路，電源。其原理圖如下：圖3.1復(fù)位電路此模塊中，單片機(jī)晶振是12MHZ，C1和C2電容是22pf，C3可選10UF。R1電阻為1K。3.2輸入電路由于輸入電路電壓比基準(zhǔn)電壓（5V）高諸多，因而在輸入電路必要加電壓衰減器。衰減電路可由開(kāi)關(guān)來(lái)選取不同通道，從而切換檔位。則完整輸入電路如下：圖3.2衰減電路通過(guò)計(jì)算，依照不同量程通道，設(shè)定不同衰減電阻如上圖所示，并用手動(dòng)開(kāi)關(guān)方式來(lái)切換相應(yīng)檔位，用其相應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法計(jì)算出所測(cè)對(duì)的電壓值。被測(cè)電壓輸入端、整頓過(guò)模仿電壓輸入端，開(kāi)關(guān)與單片機(jī)連接如下圖所示。A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)連接此設(shè)計(jì)中選取是A/D轉(zhuǎn)換芯片通道1、通道2、通道3，數(shù)據(jù)輸出口連接單片機(jī)P0口，脈沖端連接單片機(jī)ale口。模塊連接如下圖所示。圖3.3A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)連接1602液晶與單片機(jī)連接此模塊液晶RS和E端分別連接單片機(jī)P3.0和P3.1口；液晶數(shù)據(jù)各端口連接單片機(jī)P1口。詳細(xì)如下圖所示。圖3.41602液晶與單片機(jī)連接3.5按鍵控制電路設(shè)計(jì)。三個(gè)通道鍵盤(pán)三端分別與單片機(jī)P3.4、P3.5、P3.6口連接，另一端接地。原理圖如下所示。圖3.5按鍵控制電路鍵盤(pán)功能：可依照所測(cè)電壓范疇，通過(guò)按鍵來(lái)切換通道。3.6系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖3.6總電路圖4．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言特點(diǎn)及選取本設(shè)計(jì)是硬件電路和軟件編程相結(jié)合設(shè)計(jì)方案，選取適當(dāng)編程語(yǔ)言是一種重要環(huán)節(jié)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，慣用是匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言特點(diǎn)是占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行效率高。執(zhí)行速度快。但它依賴于計(jì)算機(jī)硬件，程序可讀性和可移植性比較差。而C語(yǔ)言雖然執(zhí)行效率沒(méi)有匯編語(yǔ)言高，但語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用以便，靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類(lèi)型多樣化，數(shù)據(jù)構(gòu)造類(lèi)型豐富，具備構(gòu)造化控制語(yǔ)句，程序設(shè)計(jì)自由度大，有較好可重用性，可移植性等特點(diǎn)。由于當(dāng)前單片機(jī)發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了很高水平，內(nèi)部各種資源相稱豐富，CPU解決速度非?？?。用C語(yǔ)言來(lái)控制單片機(jī)無(wú)疑是一種抱負(fù)選取。因此在本設(shè)計(jì)中采用C語(yǔ)言編寫(xiě)軟件程序。4.2主程序設(shè)計(jì)主程序總體流程如下圖：選取檔位選取檔位啟動(dòng)AD開(kāi)外部中斷數(shù)據(jù)標(biāo)定液晶顯示開(kāi)始判斷中斷NY圖4.1主程序總體流程5．系統(tǒng)調(diào)試完畢了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)可以按設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)營(yíng)，必要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試分了硬件和軟件調(diào)試。5.1硬件調(diào)試硬件調(diào)試重要任務(wù)是排除硬件故障，其中涉及設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝性故障等。檢查所設(shè)計(jì)硬件電路板所有器件和引腳與否對(duì)的，特別是電源連接與否對(duì)的；檢查各總線與否有短路故障。檢查開(kāi)關(guān)/按鍵與否正常，與否連接對(duì)的，為了保護(hù)芯片，應(yīng)先對(duì)各插座電位進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后再插入芯片。將40芯片仿真插頭插入單片機(jī)插座進(jìn)行調(diào)試，檢查各接口與否滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，有正常程序測(cè)試硬件電路好壞。5.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試任務(wù)是運(yùn)用開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯(cuò)誤，同步也能發(fā)現(xiàn)硬件故障。軟件調(diào)試是一種模塊一種模塊進(jìn)行。一方面單獨(dú)調(diào)試各子程序與否可以按照預(yù)期功能，接口電路控制與否正常。最后調(diào)試整個(gè)程序。特別注意是各模塊間能否對(duì)的傳遞參數(shù)。檢查液晶顯示模塊程序。在主程序中調(diào)用display()和dislay_zifu()函數(shù)，觀測(cè)在1602液晶上與否可以顯示相應(yīng)字符。如果不能，則在有關(guān)子程序中設(shè)計(jì)斷點(diǎn)，重復(fù)調(diào)試直到可以顯示。檢查按鍵模塊程序。本設(shè)計(jì)按鍵模塊程序是用狀態(tài)機(jī)辦法，可以在key_state1狀態(tài)下加一種任務(wù)，如顯示一種字符在液晶上。觀測(cè)與否對(duì)的顯示。檢查A/D轉(zhuǎn)換模塊程序?？梢栽谟布娐份斎攵溯斎胍阎獛追N電壓，分別觀測(cè)液晶上與否顯示相應(yīng)電壓值。檢查數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊程序?？梢园从布娐钒存I開(kāi)關(guān)，輸入相應(yīng)電壓，觀測(cè)液晶顯示電壓值與否一致。如果一致。則數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法對(duì)的?？傉{(diào)試。當(dāng)相應(yīng)各模塊環(huán)節(jié)都對(duì)的后，可程序下載到單片機(jī)。接上電源運(yùn)營(yíng)。再檢查所有功能，觀測(cè)與否能預(yù)期同樣。如果同樣，闡明設(shè)計(jì)成功完畢。結(jié)束語(yǔ)由于本設(shè)計(jì)使用是高效51系列單片機(jī)作為核心測(cè)量系統(tǒng)，以及高精度，高速度，高抗干擾A/D轉(zhuǎn)換器。使得本直流數(shù)字電壓表詳細(xì)精度高，敏捷度強(qiáng)，性能可靠，電路簡(jiǎn)樸，設(shè)計(jì)成本低，可以滿足普通電壓測(cè)量。由于平時(shí)所需要測(cè)量被測(cè)電壓電壓值不是一種定值，多多少少均有某些微小變化。但是本產(chǎn)品相對(duì)模仿電壓表來(lái)說(shuō)讀數(shù)時(shí)非常以便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等長(zhǎng)處。致謝借此論文結(jié)束之際，我一方面要感謝我導(dǎo)師在大學(xué)四年里對(duì)我栽培。本論文是在教師悉心指引下才完畢。陳教師學(xué)識(shí)淵博，為人和善。她不但在學(xué)術(shù)上給了我指引，在生活上也給了我無(wú)盡關(guān)懷。這一切都將使我終身難忘。我要感謝我系各位教師，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我系教師們給了我諸各種必定建議，使我論文得以順利完畢。也要感謝各位教師在四年來(lái)對(duì)我學(xué)習(xí)和生活上關(guān)懷和協(xié)助。我要感謝所有師弟師妹們，在這個(gè)團(tuán)結(jié)奮斗、積極向上、布滿愛(ài)心集體中，我獲得了不斷進(jìn)取動(dòng)力。最后，我要感謝我家人，是她們?cè)诒澈竽瑹o(wú)聞奉獻(xiàn)，才使我有充分時(shí)間和充裕精力順利完畢我學(xué)業(yè)。參照文獻(xiàn)[1]李建忠編著．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，:113-126.[2]朱勇，陳其樂(lè)，劉浩等．單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：清華大學(xué)出版社．:122-138[3]宋浩，田豐．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社．:180-197，278-285[4]邊春遠(yuǎn)，王志強(qiáng)．MCS-51單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)用子程序[M]．北京：人民郵電出版社．:283-287[5]何立民．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編（9）[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．:335-342[6]郭強(qiáng)等.液晶顯示應(yīng)用技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社.[7]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基本[M].北京：高等教誨出版社，[8]李光飛李良兒.單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)[M].北京：北京航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Features:CompatiblewithMCS-51TMProducts

8KbytesofIn-SystemReprogrammableFlashMemory

Endurance：1,000Write/EraseCycles

FullyStaticOperation：0Hzto24MHz

Three-LevelProgramMemoryLock

256x8-BitInternalRAM

32ProgrammableI/OLines

Three16-BitTimer/Counters

EightInterruptSources

ProgrammableSerialChannel

LowPowerIdleandPowerDownModes

Description:

TheAT89C52isalow-power，high-performanceCMOS8-bitmicrocomputerwith8KbytesofFlashprogrammableanderasablereadonlymemory(PEROM).ThedeviceismanufacturedusingAtmel’shighdensitynonvolatilememorytechnologyandiscompatiblewiththeindustrystandard80C51and80C52instructionsetandpinot.Theon-chipFlashallowstheprogrammemorytobereprogrammedin-systemorbyaconventionalonvolatilememoryprogrammer.Bycombiningaversatile8-bitCPUwithFlashonamonolithicchip,theAtmelAT89C52isapowerfulmicrocomputer，whichprovidesahighlyflexibleandcosteffectivesolutiontomanyembeddedcontrolapplications.

TheAT89C52providesthefollowingstandardfeatures：8KbytesofFlash，256bytesofRAM，32I/Olines，three16-bittimer/counters，asix-vectortwo-levelinterruptarchitectureafullduplexserialport，on-chiposcillator，andclockcircuitry.Inaddition，theAT89C52isdesignedwithstaticlogicforoperationdowntozerofrequencyandsupportstwosoftwareselectablepowersavingmodes.TheIdleModestopstheCPUwhileallowingtheRAM，timer/counters，serialport，andinterruptsystemtocontinuefunctioning.ThePowerDownModesavestheRAMcontentsbutfreezestheoscillator，disablingallotherchipfunctionsuntilthenexthardwarereset.

PinDescription

VCC

Supplyvoltage.

GND

Ground.

Port0

Port0isan8-bitopendrainbidirectionalI/Oport.Asanoutputport，eachpincansinkeightTTLinputs.When1sarewrittentoport0pins，thepinscanbeusedashigh-impedanceinputs.

Port0canalsobeconfiguredtobethemultiplexedlow-orderaddress/databusduringaccessestoexternalprogramanddatamemory.Inthismode，P0hasinternalpullups.

Port0alsoreceivesthecodebytesduringFlashprogrammingandoutputsthecodebytesduringprogramverification.Externalpullupsarerequiredduringprogramverification.

Port1

Port1isan8-bitbidirectionalI/Oportwithinternalpullups.ThePort1outputbufferscansink/sourcefourTTLinputs.When1sarewrittentoPort1pins，theyarepulledhighbytheinternalpullupsandcanbeusedasinputs.Asinputs，Port1pinsthatareexternallybeingpulledlowwillsourcecurrentbecauseoftheinternalpullups.Inaddition，P1.0andP1.1canbeconfiguredtobethetimer/counter2externalcountinput(P1.0/T2)andthetimer/counter2triggerinput(P1.1/T2EX)，respectively，asshowninthefollowingtable.

Port1alsoreceivesthelow-orderaddressbytesduringFlashprogrammingandprogramverification.

Port2

Port2isan8-bitbidirectionalI/Oportwithinternalpullups.ThePort2outputbufferscansink/sourcefourTTLinputs.When1sarewrittentoPort2pins，theyarepulledhighbytheinternalpullupsandcanbeusedasinputs.Asinputs，Port2pinsthatareexternallybeingpulledlowwillsourcecurrentbecauseoftheinternalpullups.Port2emitsthehigh-orderaddressbyteduringfetchesfromexternalprogrammemoryandduringaccessestoexternaldatamemorythatuse16-bitaddresses(MOVX@DPTR).Inthisapplication，Port2usesstronginternalpullupswhenemitting1s.Duringaccessestoexternaldatamemorythatuse8-bitaddresses(MOVX@RI)，Port2emitsthecontentsoftheP2SpecialFunctionRegister.Port2alsoreceivesthehigh-orderaddressbitsandsomecontrolsignalsduringFlashprogrammingandverification.

Port3

Port3isan8-bitbidirectionalI/Oportwithinternalpullups.ThePort3outputbufferscansink/sourcefourTTLinputs.When1sarewrittentoPort3pins，theyarepulledhighbytheinternalpullupsandcanbeusedasinputs.Asinputs，Port3pinsthatareexternallybeingpulledlowwillsourcecurrentbecauseofthepullups.

Port3alsoservesthefunctionsofvariousspecialfeaturesoftheAT89C51,asshowninthefollowingtable.

Port3alsoreceivessomecontrolsignalsforFlashprogrammingandprogrammingverification.

RST

Resetinput.Ahighonthispinfortwomachinecycleswhiletheoscillatorisrunningresetsthedevice.

ALE/PROG

AddressLatchEnableisanoutputpulseforlatchingthelowbyteoftheaddressduringaccessestoexternalmemory.Thispinisalsotheprogrampulseinput(PROG)duringFlashprogramming.

Innormaloperation，ALEisemittedataconstantrateof1/6theoscillatorfrequencyandmaybeusedforexternaltimingorclockingpurposes.Note，however，thatoneALEpulseisskippedduringeachaccesstoexternaldatamemory.

Ifdesired，ALEoperationcanbedisabledbysettingbit0ofSFRlocation8EH.Withthebitset，ALEisactiveonlyduringaMOVXorMOVCinstruction.Otherwise，thepinisweaklypulledhigh.SettingtheALE-disablebithasnoeffectifthemicrocrontrollerisinexternalexecutionmode.

PSEN

ProgramStoreEnableisthereadstrobetoexternalprogram

memory.

WhentheAT89C52isexecutingcodefromexternalprogrammemory，PSENisactivatedtwiceeachmachinecycle，exceptthattwoPSENactivationsareskippedduringeachaccesstoexternaldatamemory.

EA/VPP

ExternalAccessEnable.EAmustbestrappedtoGNDinordertoenablethedevicetofetchcodefromexternalprogrammemorylocationsstartingat0000HuptoFFFFH.Note，however，thatiflockbit1isprogrammed，EAwillbeinternallylatchedonreset.

EAshouldbestrappedtoVCCforinternalprogramexecutions.Thispinalsoreceivesthe12-voltprogrammingenablevoltage(VPP)duringFlashprogrammingwhen12-voltprogrammingisselected.

XTAL1

Inputtotheinvertingoscillatoramplifierandinputtotheinternalclockoperatingcircuit.

XTAL2

Outputfromtheinvertingoscillatoramplifier.

SpecialFunctionRegisters

Amapoftheon-chipmemoryareacalledtheSpecialFunctionRegister(SFR)spaceisshowninTable1.

Notethatnotalloftheaddressesareoccupied，andunoccupiedaddressesmaynotbeimplementedonthechip.Readaccessestotheseaddresseswillingeneralreturnrandomdata，andwriteaccesseswillhaveanindeterminateeffect.

Usersoftwareshouldnotwrite1stotheseunlistedlocations，sincetheymaybeusedinfutureproductstoinvokenewfeatures.Inthatcase，theresetorinactivevaluesofthenewbitswillalwaysbe0.

Timer2RegistersControlandstatusbitsarecontainedinregisters

T2CON(showninTable2)andT2MOD(showninTable4)forTimer2.Theregisterpair(RCAP2H，RCAP2L)aretheCapture/ReloadregistersforTimer2in16-bitcapturemodeor16-bitauto-reloadmode.InterruptRegistersTheindividualinterruptenablebitsareintheIEregister.TwoprioritiescanbesetforeachofthesixinterruptsourcesintheIPregister譯文：AT89S52芯片簡(jiǎn)介重要性能與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器全靜態(tài)操作：0HZ-24MHZ三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器256x8位內(nèi)部RAM32個(gè)可編程I/O口線三個(gè)16位定期器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗空閑和掉電模式簡(jiǎn)介At89s52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具備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容許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有機(jī)靈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、超有效解決方案。AT89S52具備如下原則功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，三個(gè)16位定期器/計(jì)數(shù)器，一種6向量2級(jí)中斷構(gòu)造，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。此外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選取節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，容許RAM、定期器/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，直到下一種中斷或硬件復(fù)位為止。引腳簡(jiǎn)介VCC電源電壓。GND地面。P0口P0口是一種8位漏極開(kāi)路雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具備內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接受指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口P1口是一種具備內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低引腳由于內(nèi)部電阻因素，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定期器/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），詳細(xì)如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接受低8位地址字節(jié)。P2口P2口是一種具備內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低引腳由于內(nèi)部電阻因素，將輸出電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX@RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器內(nèi)容。P3口P3口是一種具備內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低引腳由于內(nèi)部電阻因素，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示.在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接受某些控制信號(hào)。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳浮現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG當(dāng)訪問(wèn)外部程存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存容許）輸出脈沖用于鎖存地址低8位字節(jié)。普通狀況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率1/6輸出固定脈沖信號(hào)，因而它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定期目。要注意是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一種ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中8EH單元D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才干將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被薄弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)立ALE禁止位無(wú)效。PSEN程序儲(chǔ)存容許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP外部訪問(wèn)容許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必要保持低電平（接地）。需注意是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V編程容許電源Vpp，固然這必要是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端XTAL2振蕩器反相放大器輸出端特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)地址空間映象如表1所示。并不是所有地址都被定義了。片上沒(méi)有定義地址是不能用。讀這些地址，普通將得到一種隨機(jī)數(shù)據(jù)；寫(xiě)入數(shù)據(jù)將會(huì)無(wú)效。顧客不應(yīng)當(dāng)給這些未定義地址寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1”。由于這些寄存器在將來(lái)也許被賦予新功能，復(fù)位后，這些位都為0。定期器2寄存器T2CON和T2MOD包括定期器2控制位和狀態(tài)位（如表2和表3所示），寄存器對(duì)RCAP2H和RCAP2L是定期器2捕獲/自動(dòng)重載寄存器。中斷寄存器各中斷容許位在IE寄存器中，六個(gè)中斷源和兩個(gè)優(yōu)先級(jí)也可以在IE中附錄B：電路總圖附錄C：實(shí)物圖附錄D：元器