基于單片機(jī)的直流電壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

基于單片機(jī)的直流電壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于單片機(jī)的直流電壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)28/28基于單片機(jī)的直流電壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)山東建筑大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：基于單片機(jī)的直流電壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用B課程設(shè)計(jì)院（部）：信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)：班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：達(dá)成日期：2013年6月山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)綱要錯(cuò)誤!不決義書(shū)簽。1設(shè)計(jì)目的12設(shè)計(jì)要求23設(shè)計(jì)內(nèi)容33.1單片機(jī)電壓測(cè)量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)3硬件選擇4軟件選擇43.2硬件電路的設(shè)計(jì)4輸入電路模塊設(shè)計(jì)4LM7805穩(wěn)壓電源電路介紹5顯示模塊電路設(shè)計(jì)6A/D變換設(shè)計(jì)7單片機(jī)模塊的簡(jiǎn)介93.3系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)12主程序的設(shè)計(jì)13各子程序的設(shè)計(jì)14總結(jié)與致謝17參照文件18附錄一系統(tǒng)整體電路圖19附錄二A/D變換電路的程序19附錄三1602LCD顯示模塊的程序21I山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)綱要隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量成為廣大電子工作者必定掌握的手段。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，由于電壓的測(cè)量最為寬泛。本設(shè)計(jì)在查閱了大量先人設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，利用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合A/D變換芯片ADC0832成立了一個(gè)直流數(shù)字電壓表。本文第一簡(jiǎn)要介紹了單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，爾后詳細(xì)介紹了直流數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)流程，以及硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文介紹了基于89S51單片機(jī)的電壓測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，介紹1602LCD液晶的功能和ADC0832的變換原理。該電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，方便。該設(shè)計(jì)能夠測(cè)量0~5V的電壓值，并在1602LCD液晶上顯示出來(lái)。本系統(tǒng)主要包括三大模塊：主程序模塊、顯示模塊、A/D變換模塊，繪制點(diǎn)哭原理圖與工作流程圖，并進(jìn)行調(diào)試，最后設(shè)計(jì)達(dá)成了該系統(tǒng)的硬件電路，在軟件編程上，采用了c語(yǔ)言進(jìn)行編程，開(kāi)發(fā)了顯示模塊程序，A/D變換程序。要點(diǎn)詞：89S51單片機(jī)；1602LCD液晶；ADC0832II山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)目的電壓是屬于電子測(cè)量中的一個(gè)重要組成部分。認(rèn)識(shí)，測(cè)出各種電壓的值，有助于讓我們更加安全、方便的使用電壓。由于研究電壓的測(cè)量值擁有重要價(jià)值。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在時(shí)代的需求，而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，精度高、抗攪亂能力強(qiáng)，可擴(kuò)大性強(qiáng)、集成方便，還可與PC實(shí)行實(shí)時(shí)通信，目前，由各種單片機(jī)和A/D變換器組成的數(shù)字電壓表，已被寬泛用于電子及電工測(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。基于單片機(jī)的電壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)采用89S51單片機(jī)，A/D變換器采用ADC0832為主要硬件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的硬件電路與軟件設(shè)計(jì)。數(shù)字電壓表能夠測(cè)量0~5V的輸入電壓值，并在1602LCD液晶模塊上顯示。1山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)要求1．依照已知參數(shù)對(duì)輸入信號(hào)特點(diǎn)進(jìn)行解析、需求解析，選擇確定單片機(jī)型號(hào)、各種外面芯片型號(hào)，達(dá)成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。2．基本授課要求：每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)安裝Keil、Protel等軟件。（利用單片機(jī)設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)單的直流數(shù)字電壓表，能夠測(cè)出0～5V的直流電壓，電路組成框圖以以下圖。（1）測(cè)量精度0.02V。（2）利用數(shù)碼管或許液晶顯示器顯示電壓值。（3）測(cè)量范圍0～5V。2山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1單片機(jī)電壓測(cè)量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)從各個(gè)角度解析了由單片機(jī)組成的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)過(guò)程及各部分電路的組成及其原理?？驁D以下：本設(shè)計(jì)主要分為兩部分：硬件電路及軟件程序。而硬件電路又大體可分為單片機(jī)小系統(tǒng)電路、A/D變換電路、液晶顯示電路，各部分電路的設(shè)計(jì)及原理將會(huì)在硬件電路設(shè)計(jì)部分詳細(xì)介紹；程序的設(shè)計(jì)使用C語(yǔ)言編程。電壓是檢測(cè)中最基本的測(cè)量值，主要過(guò)程是模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入電路調(diào)理，在經(jīng)過(guò)放大電路，變換成合適范圍的信號(hào)幅度，接著該信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D變換電路轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)既能夠直接經(jīng)過(guò)單片機(jī)的辦理、保存，再由液晶顯示器顯示出來(lái)。整體設(shè)計(jì)的內(nèi)容：被測(cè)電壓經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大電路，能夠被AD接收的電壓范圍，爾后該信號(hào)經(jīng)過(guò)ADC0832芯片A/D變換電路轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)89S51單片機(jī)的辦理、保存，由1602LCD液晶模塊顯示出來(lái)。該電壓表可達(dá)到以下程度：電壓表量程范圍0V～5V；能用液晶顯示電壓值；測(cè)量精度可達(dá)到0.02mV。3山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)硬件選擇選擇89S51作為單片機(jī)芯片，采用1602LCD液晶屏來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓顯示，由于ADC0832的基準(zhǔn)電壓由它內(nèi)部自己供應(yīng)，因此為了方便，我就利用ADC0832作為數(shù)模變換芯片，利用P0至P4的各個(gè)串口來(lái)進(jìn)行不同樣設(shè)備間的連接，計(jì)算機(jī)進(jìn)行匯編，H51/L仿真器，單片機(jī)多功能實(shí)驗(yàn)箱。軟件選擇本設(shè)計(jì)是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的編程語(yǔ)言是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，常用的是匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的特點(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)言誠(chéng)然執(zhí)行效率沒(méi)有匯編語(yǔ)言高，但語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用方便，靈便，運(yùn)算豐富，表達(dá)化種類多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)種類豐富，擁有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句，程序設(shè)計(jì)自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點(diǎn)。由于現(xiàn)在單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，內(nèi)部的各種資源相當(dāng)?shù)呢S富，CPU的辦理速度特其他快。用C語(yǔ)言來(lái)控制單片機(jī)無(wú)疑是一個(gè)理想的選擇。因此在本設(shè)計(jì)中采用C語(yǔ)言編寫(xiě)軟件程序。3.2硬件電路的設(shè)計(jì)輸入電路模塊設(shè)計(jì)電壓測(cè)量原理以以下圖，電壓輸入到LM358的正相端。最高輸入電壓可到5V，使輸入電壓處于AD量程范圍。LM358組成一個(gè)電壓隨從器，起到隔斷前后通道的作用，其較低的輸出電阻還可以夠提高帶負(fù)載能力,輸出端接入ADC。4山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)由于該設(shè)計(jì)精度要達(dá)到0.01mV左右，因此我們加入了LM358的放大器，來(lái)放大較小的被測(cè)電壓，輸入到AD變換器中，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)辦理從液晶上顯示出來(lái)。以以下圖，是由LM358放大器組成的，LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，合適于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也合用于雙電源工作模式，在介紹的工作條件下，電源電流與電源電壓沒(méi)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他全部可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。電容C5是阻容濾波，為了使得信號(hào)更牢固。3.2.2LM7805穩(wěn)壓電源電路介紹用lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外面元件很少，電路內(nèi)部有過(guò)流、過(guò)熱和調(diào)整管的保護(hù)電路，使用方便、可靠，而且價(jià)格廉價(jià)。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的lm78或lm79后邊的數(shù)字代表此三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓。由于三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。5山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)這是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采集成穩(wěn)壓器lm7805，C4為輸出端濾波電容，D1為輸入反向保護(hù)。顯示模塊電路設(shè)計(jì)顯示模塊的選擇關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能多少，我們只需要顯示最后電壓的數(shù)字值和電壓的單位，依照各種顯示器件的特點(diǎn)：數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，不能夠顯示單位字符，不吻合本設(shè)計(jì)的要求。而點(diǎn)陣顯示器件驅(qū)動(dòng)顯示軟件程序編寫(xiě)麻煩，占用的引腳相對(duì)或很多。也不是理想的顯示器件。因此在本設(shè)計(jì)中，我們考慮用液晶顯示器件，誠(chéng)然12864液晶比1602液晶的功能強(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)的需要。因此，在本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)我們選擇1602液晶顯示器件。1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，帶背光的比不帶背光的厚，可否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生儲(chǔ)藏器有儲(chǔ)藏了160個(gè)不同樣的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比方大寫(xiě)的阿拉伯?dāng)?shù)字“8”的代碼是00111000B（38H），顯示時(shí)模塊把地址38H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到數(shù)字“8”。LCD1602與單片機(jī)接口以以下圖。6山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)GND為電源地，VCC接5V電源正極，V0為液晶顯示器比較度調(diào)整端，接正電源時(shí)比較度最弱，接地電源時(shí)比較度最高（比較度過(guò)高時(shí)則會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)則能夠經(jīng)過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整比較度）。經(jīng)過(guò)RW的高電平時(shí)讀取輸入電壓的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)RW的低電平進(jìn)行寫(xiě)操作，在LCD上顯示出來(lái)。RS為存放器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平0時(shí)選擇指令存放器。E(或EN)端為使能(enable)端。D0～D7與單片機(jī)的P0端口相接。3.2.4A/D變換設(shè)計(jì)3.2.4.1A/D電路的介紹和選擇在該設(shè)計(jì)中，模數(shù)（A/D）變換模塊是一個(gè)特別重要的模塊，它關(guān)系到最后數(shù)字電壓表電壓值的精確度。因此，A/D芯片的選擇是設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。模數(shù)變換器即A/D變換器，或簡(jiǎn)稱ADC，平時(shí)是指一個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的電子元件。平時(shí)的模數(shù)變換器是將一個(gè)輸入模擬電壓信號(hào)變換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。模數(shù)變換器最重要的參數(shù)是變換的精度，平時(shí)用輸出的數(shù)字信號(hào)的位數(shù)的多少表示。變換器能夠正確輸出的數(shù)字信號(hào)的位數(shù)越多，表示變換器能夠分辨輸入信號(hào)的能力越強(qiáng)，變換器的性能也就越好。A/D變換一般要經(jīng)過(guò)采樣，保持，量化及編碼4個(gè)過(guò)程。在實(shí)質(zhì)電路中，有些過(guò)程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在變換過(guò)程中是同時(shí)7山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)實(shí)現(xiàn)的。ADC0832是8腳雙列直插式雙通道A/D變換器，能分別對(duì)兩路模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)?！獢?shù)變換，能夠用在單端輸入方式和差分方式下工作。ADC0832采用串行通信方式，經(jīng)過(guò)DI數(shù)據(jù)輸入端進(jìn)行通道選擇、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳達(dá)。8位的分辨率（最高分辨可達(dá)256級(jí)），能夠適應(yīng)一般的模擬量變換要求。其內(nèi)部電源輸入與參照電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。擁有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少許據(jù)誤差，變換速度快且牢固性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和辦理器控制變的更加方便。ADC0832是8位精度，在本設(shè)計(jì)中，為了減少許字電壓表的誤差率，在同類比的AD變換器中，ADC0832性價(jià)比較高，于是我就選擇了ADC0832作為此次設(shè)計(jì)的AD變換器。3.2.4.2ADC0832與單片機(jī)的接口電路CH0、CH1，是ADC0832的兩個(gè)通道，在ADC0832的工作時(shí)，被測(cè)的電壓進(jìn)行通道選擇進(jìn)入CH0或許CH1通道，ADC0832采用串行通信方式，經(jīng)過(guò)DI數(shù)據(jù)輸入端進(jìn)行通道選擇、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳達(dá)。CS,CLK,DI,DO四個(gè)是與單片機(jī)P3接口相連，只有在使能端CS為低電平時(shí)，ADC0832才開(kāi)始工作，此時(shí)辦理器向AD傳達(dá)時(shí)鐘信號(hào)，而依照DI和DO來(lái)選擇需要通道的信號(hào)，傳入單片機(jī)辦理和保存。在第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降以前DI端必定是高電平，表示開(kāi)始信號(hào)。在第二、三個(gè)脈沖下將以前DI端應(yīng)輸入兩個(gè)數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。通道地址通道SGL/DIFODD/SIGN0工作方式說(shuō)明100+-差分方式8山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)01-+10+單端輸入方式11+當(dāng)此兩個(gè)數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0進(jìn)行單通道變換。當(dāng)兩個(gè)數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道變換。當(dāng)兩個(gè)數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)兩位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第三個(gè)脈沖的下降此后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行變換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下降沿開(kāi)始由DO端輸出變換數(shù)據(jù)最高位Data7，隨后每一個(gè)脈沖的下降沿DO端輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)Data0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出就達(dá)成了。也正是此后位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下降沿輸出Data0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出達(dá)成，也標(biāo)志住一次A/D變換的結(jié)束。最后將CS置高電平停用芯片，直接將變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行辦理就可以了。作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸入電壓是0—5V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為19.53mV，即（5/256）V。若是作為由IN+與IN-輸入的輸入時(shí)，但是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高變換的寬度。但值得注意的是，在進(jìn)行IN+與IN-的輸入時(shí)，若是IN-的電壓大于IN+的電壓則變換后的數(shù)據(jù)結(jié)果向來(lái)為00H。3.2.5單片機(jī)模塊的簡(jiǎn)介單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完滿計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，擁有一個(gè)完滿計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。而目前常用的單片機(jī)的8位有51系列單片機(jī)，AVR單片機(jī)，PIC單片機(jī)。應(yīng)用最廣的8位單片機(jī)還是intel的51系列單片機(jī)。51系列單片機(jī)的特點(diǎn)是：硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史悠久，世界有好多芯片公司都買了51的芯片核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴(kuò)大其性能，使得芯片的運(yùn)行速度變得更快，性價(jià)比更高。我們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中選擇了89S51芯片，正由于擁有功能強(qiáng)、體積小、成本低、功耗小等特點(diǎn)，因此它可單獨(dú)地達(dá)成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功9山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)能，能在軟件的控制下正確、迅速、高效地達(dá)成程序設(shè)計(jì)者早先規(guī)定的任務(wù)。89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀儲(chǔ)藏器的低電壓，高性能CMOS8位微辦理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失儲(chǔ)藏器制造技術(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和閃爍儲(chǔ)藏器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89S51是一種高效微控制器，為好多嵌入式控制系統(tǒng)供應(yīng)了一種靈便性高且價(jià)廉的方案。單片機(jī)小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路，電源。在此模塊中，單片機(jī)的晶振是12MHZ。P1端口與AD變換器連接，RS、RW、EN和P0端口與1602LCD連接。被測(cè)電壓被AD變換后從P1端口輸入，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集爾后保存在RAM中。再經(jīng)過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)的軟件程序編寫(xiě)，合適1602LCD的輸入，則經(jīng)過(guò)P1端口輸出，在1602LCD上顯示出來(lái)被測(cè)的電壓。3.2.5.289S51單片機(jī)的基本組成（1）一個(gè)8位的微辦理器（CPU）。（2）片內(nèi)256字節(jié)數(shù)據(jù)儲(chǔ)藏器RAM/SFR，用以存放能夠讀/寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最后結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。（3）片內(nèi)4KB程序儲(chǔ)藏器FlashROM，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表10山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)格。（4）4個(gè)8位并行I/O端口P0-P3,每個(gè)端口既能夠用作輸入，也能夠用作輸出。（5）兩個(gè)16位的準(zhǔn)時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)準(zhǔn)時(shí)器/計(jì)數(shù)器都能夠設(shè)置成計(jì)數(shù)方式。（6）擁有5此中斷源、兩此中斷優(yōu)先級(jí)的中斷控制系統(tǒng)。（7）一個(gè)全雙工UART的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與PC機(jī)之間的串行通信。（8）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。（9）擁有節(jié)電工作方式，即休閑方式和掉電方式。以上各個(gè)部分經(jīng)過(guò)片內(nèi)八位數(shù)據(jù)總線相連接。3.2.5.389S51引腳及其功能（1）XTAL1（19腳）：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。（2）XTAL2（18腳）：振蕩器反相放大器的輸出端。（3）RST（9腳）：復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。（4）P0口（39～32腳）：P0口是一個(gè)漏極開(kāi)路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。作為漏極開(kāi)路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)P0口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器寫(xiě)入全1，此時(shí)P0口的全部引腳浮空，可作為高阻11山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)抗輸入。（5）P3口（10～17腳）：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O多功能口。P3口輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口，此時(shí)，被外面拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。當(dāng)CPU不對(duì)P3口進(jìn)行SFR尋址接見(jiàn)時(shí)，即用作第二功能輸出輸入線時(shí)，由內(nèi)部硬件使鎖存器Q置1。整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可經(jīng)過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處低電平10ms來(lái)達(dá)成。在芯片擦除操作中，代碼擺設(shè)全被寫(xiě)“1”且在任何非空儲(chǔ)藏字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必定被執(zhí)行。其他，89S51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，準(zhǔn)時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容而且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。3.3系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的編程語(yǔ)言是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，常用的是匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的特點(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)言誠(chéng)然執(zhí)行效率沒(méi)有匯編語(yǔ)言高，但語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用方便，靈便，運(yùn)算豐富，表達(dá)化種類多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)種類豐富，擁有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句，程序設(shè)計(jì)自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點(diǎn)。由于現(xiàn)在單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，內(nèi)部的各種資源相當(dāng)?shù)呢S富，CPU的辦理速度特其他快。用C語(yǔ)言來(lái)控制單片機(jī)無(wú)疑是一個(gè)理想的選擇。因此在本設(shè)計(jì)中采用C語(yǔ)言編寫(xiě)軟件程序。12山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.3.1主程序的設(shè)計(jì)初始化中，主要針對(duì)89S51、ADC0832的管腳和1602LCD液晶的位選進(jìn)行初始化的設(shè)置。利用公式VOT=(unsignedint)((unsignedlong)val*5000/255);得出數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上的第一行；利用VAL=GetVal0832(1);得出的數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上的第二行。主程序：voidmain(){ucharval;init();while(1){val=GetVal0832(1);Vot=(unsignedint)((unsignedlong)val*5000/255);顯示電壓WriteChar(0,0,'V');WriteChar(1,0,'O');WriteChar(2,0,'T');WriteChar(3,0,':');WriteChar(4,0,(Vot%10000)/1000+0x30);13山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)WriteChar(5,0,'.');WriteChar(6,0,(Vot%1000)/100+0x30);WriteChar(7,0,(Vot%100)/10+0x30);WriteChar(8,0,(Vot%10)+0x30);WriteChar(0,1,'V');WriteChar(1,1,'A');WriteChar(2,1,'L');WriteChar(3,1,':');WriteChar(4,1,val/1000+0x30);WriteChar(5,1,(val%1000)/100+0x30);WriteChar(6,1,(val%100)/10+0x30);WriteChar(7,1,(val%10)+0x30);delay(10);}}各子程序的設(shè)計(jì)3.3.2.1A/D程序的流程圖14山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)為了高速有效的實(shí)現(xiàn)通信，我們采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)接口程序。由于ADC0832的數(shù)據(jù)變換時(shí)間僅為32μS，因此A/D變換的數(shù)據(jù)采樣頻率能夠很快，從而也保證的某些場(chǎng)合對(duì)A/D變換數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的要求。數(shù)據(jù)讀取程序以子程序調(diào)用的形式出現(xiàn)，方便了程序的移植。程序占用資源有累加器A，工作存放器R7,通用存放器B和特別存放器CY。通道功能存放器和變換值共用存放器B。在使用變換子程序以前必定確定通道功能存放器B的值，其賦值語(yǔ)句為“MOVB,#data”（00H~03H）。運(yùn)行變換子程序后的變換數(shù)據(jù)值被放入B中。子程序退出后即能夠?qū)中數(shù)據(jù)辦理。顯示程序的流程圖LCD進(jìn)行初始化，從通電開(kāi)始延時(shí)，先經(jīng)過(guò)判忙后再進(jìn)行功能設(shè)置，過(guò)一段時(shí)間后能夠設(shè)置顯示狀態(tài)再經(jīng)過(guò)延時(shí)清屏后才能夠設(shè)置輸入方式，詳細(xì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程以以下圖所示：15山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)LCD顯示程序的設(shè)計(jì)一般先要確定LCD的初始化、光標(biāo)定位、確定顯示字符后，顯示程序流程圖以下：16山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)總結(jié)與致謝目前電子測(cè)量設(shè)備在性能、測(cè)試功能、工藝結(jié)構(gòu)等各方面都獲取了巨大的發(fā)展，其研制和生產(chǎn)正向著系統(tǒng)化、數(shù)字化、高性能、多功能、迅速、小型等方面發(fā)展。更不用說(shuō)電壓的測(cè)量。擁有先進(jìn)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段，這是科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志，而一個(gè)國(guó)家電子測(cè)量水平的高低，經(jīng)常是反響這個(gè)國(guó)家科技水平的重要方面。因此，我們必定努力提高我們的電子測(cè)量技術(shù)，爭(zhēng)取早日達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平[4]。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在時(shí)代的需求，而本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)擁有精度高、速度快、讀數(shù)方便、抗攪亂能力強(qiáng)、可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC進(jìn)行實(shí)時(shí)通信等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在一些不足，比方采樣緩慢，難以操作等缺點(diǎn)。單片機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)是在工業(yè)，電子等方面顯現(xiàn)出了它的優(yōu)越性，利用單片機(jī)在設(shè)計(jì)電路逐漸成了趨勢(shì)，它與外面電路再加上軟件程序就可以成立任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)。隨著單片機(jī)的日益發(fā)展，它必然在未來(lái)顯示出更大的活力，為電子設(shè)計(jì)更多優(yōu)秀。對(duì)于數(shù)字電壓表而言，功能將會(huì)越來(lái)越富強(qiáng)，此后必然要加強(qiáng)單片機(jī)知識(shí)的學(xué)習(xí)。經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)單片機(jī)及數(shù)模電等知識(shí)的掌握和理解有了進(jìn)一步加深，牢固了我在《單片機(jī)原理及應(yīng)用B》課程中所學(xué)的基本理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，使我對(duì)《單片機(jī)原理及應(yīng)用B》課程有了更深入的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》、《模擬電子技術(shù)》等課程加深了理解，進(jìn)一步激發(fā)了我對(duì)所學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣；提高了我的認(rèn)識(shí)和理解以及實(shí)踐能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)過(guò)程中，高老師恩賜了我熱忱的幫助和大力的支持，給我提了諸多的難得建議，拓寬了我的思路。在此我向老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！在我的學(xué)習(xí)過(guò)程中，張老師，胡老師等其他老師也給了我耐心的指導(dǎo)和幫助。我在此對(duì)各位老師表示誠(chéng)摯的感謝！17山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)參照文件王珊，薩師煊.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論[M].北京:高等教育初版社.2006.蔣煥文，孫續(xù)編著.電子測(cè)量.第二版[M].北京：中國(guó)計(jì)量初版社，1988.楊吉祥，詹宏英編著.電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M].南京：東南大學(xué)初版社,1999.陳杰美,古天祥編.電子儀器[M].北京：國(guó)防工業(yè)初版社,1986.張乃國(guó)編，電子測(cè)量技術(shù)[M].北京：人民郵電初版社，1985.劉君華編著.現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].西安：西安交通大學(xué)初版，1999[7]李廣第．單片機(jī)基礎(chǔ)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)初版社，1999.徐惠民、安德寧．單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用.[M]．北京：北京郵電大學(xué)初版社，1996何立民.中一片機(jī)高級(jí)教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)初版社.2000.徐江海.中一片機(jī)合用教程[M]北京:機(jī)械工業(yè)初版社，2006.康華光，陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)[M]北京:i}}等教育初版社，1999.[12]孟慶浩，翟振鐸，孫冰A/D變換器MC14433實(shí)質(zhì)應(yīng)用中若干問(wèn)題的商議[J].天津理工學(xué)院學(xué)報(bào)，1996.18山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)附錄一系統(tǒng)整體電路圖附錄二A/D變換電路的程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint定義液晶接口sbitrs=P2^0;sbitlcden=P2^2;sbitrw=P2^1;ADC0832連接端口sbitADC0832_CLK=P1^3;sbitADC0832_DO=P1^5;sbitADC0832_DI=P1^4;sbitADC0832_CS=P1^2;uintVot=0;讀ADC0832指定通道AD變換數(shù)值ucharGetVal0832(ucharchannel)19山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū){uchari,dat=0;//讀到的數(shù)據(jù)，MSBFIRSTDATAbitSGL_DIF,ODD_SIGN;//通道選擇信號(hào)switch(channel){case1:SGL_DIF=1;ODD_SIGN=0;break;//選單通道case2:SGL_DIF=1;ODD_SIGN=1;break;//選單通道case3:SGL_DIF=0;ODD_SIGN=0;break;//CH0為+，CH1為-case4:SGL_DIF=0;ODD_SIGN=1;break;//CH0為-，CH1為+default:break;//通道選擇錯(cuò)誤}ADC0832_CS=1;//片選無(wú)效一個(gè)無(wú)效時(shí)鐘周期ADC0832_CLK=1;_nop_();ADC0832_CLK=0;_nop_();ADC0832_CS=0;//片選有效，開(kāi)始AD變換傳STARTBIT信號(hào)ADC0832_CLK=0;_nop_();ADC0832_DI=1;//STARTBITADC0832_CLK=1;//上升沿鎖住STARTBIT信號(hào)_nop_();傳通道選擇信號(hào)ADC0832_CLK=0;_nop_();ADC0832_DI=SGL_DIF;ADC0832_CLK=1;//上升沿鎖住SGL/DIF信號(hào)_nop_();ADC0832_CLK=0;_nop_();ADC0832_DI=ODD_SIGN;ADC0832_CLK=1;//上升沿鎖住ODD_SIGN信號(hào)_nop_();ADC0832_CLK=0;//此下降沿開(kāi)始變換，開(kāi)始讀取數(shù)值20山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)_nop_();讀取AD變換數(shù)值for(i=0;i<8;i++){ADC0832_CLK=1;//CLK為1時(shí)，DO必然保持在牢固態(tài)_nop_();//故此時(shí)可讀出數(shù)據(jù)if(ADC0832_DO)dat++;dat=dat<<1;ADC0832_CLK=0;_nop_();}釋放總線ADC0