相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定,可況擴(kuò)展性強(qiáng),集成還很方便,還可以與一些pc實(shí)現(xiàn)通信功能,又可以借助pc通信做測(cè)量數(shù)據(jù)的處理,還可以在他的基礎(chǔ)之上衍生出各種功能不一的數(shù)字化儀表用于實(shí)驗(yàn)的測(cè)量。所以這種數(shù)字電壓表無(wú)論是在功能上還是實(shí)際生活中的使用中,都是其他傳統(tǒng)的電壓表所不能比擬的,這就使得它的開(kāi)發(fā)個(gè)應(yīng)用具有非常好的前景。數(shù)字電壓表實(shí)在各種技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的，成為了科研生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量領(lǐng)域廣泛使用的儀器，他最早出現(xiàn)在上世紀(jì)50年代，能夠把電量轉(zhuǎn)化為非電量經(jīng)過(guò)處理顯示出來(lái)，他的發(fā)展歷程可以分為三個(gè)階段：第一階段是數(shù)字化階段，利用各種原理以及各種高端的技術(shù)把指針式的測(cè)量衍生到了數(shù)字化的測(cè)量顯示。第二階段是精確化階段，由于要求的不斷精確化，所以利用各種儀器優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合以及各種技術(shù)的復(fù)合利用，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的高精度儀表。第三階段是智能化階段，在微處理器的創(chuàng)造之后，便表現(xiàn)出了它強(qiáng)大的功能和兼容各式各樣器件的能力，由此，便出現(xiàn)了由微處理器控制的數(shù)字電壓表，他的利用使的這種測(cè)量智能化，能夠自己自動(dòng)測(cè)量，還能自己檢驗(yàn)自己的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了智能化的數(shù)字電壓表。而現(xiàn)在的數(shù)字電壓表結(jié)合了前面幾個(gè)所有的優(yōu)點(diǎn)從功能方面來(lái)說(shuō),現(xiàn)在的功能更強(qiáng)更多了,從元件的構(gòu)成來(lái)講,由原來(lái)的簡(jiǎn)單元件成為了現(xiàn)在集成元件電路,精確度和讀數(shù)的速度達(dá)到了每秒幾萬(wàn)次,大大提升了及滿足了人們的要求,成本之類的相比較以前價(jià)格也降低了很多。所以數(shù)字電壓表是繼以前各種測(cè)量?jī)x器的新生也是一次大的要求革新,如今已經(jīng)成為了廣大測(cè)量領(lǐng)域的最基本實(shí)用的測(cè)量?jī)x器。1.2研究的意義與內(nèi)容隨著現(xiàn)在科技領(lǐng)域的不斷的飛速發(fā)展，數(shù)字電壓表的革新也越來(lái)越多，在實(shí)驗(yàn)研究的領(lǐng)域和一些簡(jiǎn)單的測(cè)量領(lǐng)域，它成為了不可缺少的一部分。而高精度的智能化數(shù)字電壓表也相繼出現(xiàn)。隨著現(xiàn)在技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展和實(shí)驗(yàn)研究的高度精準(zhǔn)化，數(shù)字電壓表的功能也隨著越來(lái)越多，涉及的領(lǐng)域也越來(lái)越大，人們?cè)趯?shí)驗(yàn)中使用的次數(shù)也越來(lái)越頻繁。所以智能化的趨勢(shì)越來(lái)越強(qiáng)，它不僅能夠在測(cè)量方面提供更加準(zhǔn)確的數(shù)值，而且還能在測(cè)量技術(shù)方面達(dá)到一種自動(dòng)測(cè)量的局面，他利用到的測(cè)量技術(shù)手段等還能使它在各種領(lǐng)域展現(xiàn)各種優(yōu)勢(shì)，從而成為實(shí)驗(yàn)室各種精妙的儀器。以后它還能不斷完善不斷創(chuàng)新，在功能方面，操作方面等等會(huì)有和更大的改變，從而覆蓋各種各樣的電子電工測(cè)量等領(lǐng)域，以后人們不管在實(shí)驗(yàn)研究還是自主設(shè)計(jì)的過(guò)程中將會(huì)更加方便，更快的提高人們的效率。我在本次的設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)的是由單片機(jī)為控制核心的電壓測(cè)量這種系統(tǒng)，它是由AT89S52單片機(jī)為核心的且具有精度高,不易受到外界干擾，測(cè)量效率高，價(jià)格便宜，性價(jià)比極好的優(yōu)勢(shì)。它主要是由四大模塊構(gòu)成，由數(shù)模轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理和數(shù)值顯示及量程轉(zhuǎn)換等模塊構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)化模塊，我選擇了逼近型的0804型號(hào)芯片，它可以更加快速的將被測(cè)電量轉(zhuǎn)化為數(shù)字化，此時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)力，進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的處理，達(dá)到能夠在顯示屏上顯示的要求，最后發(fā)送到顯示模塊，讓我們得知測(cè)量的準(zhǔn)確結(jié)果。我設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表可以完成實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量工作，而且在每次測(cè)量中都能很好的表現(xiàn)出來(lái)，所以學(xué)習(xí)這種測(cè)量的原理以及內(nèi)容就顯得非常重要。我們利用所學(xué)的知識(shí),研究他的工作原理及個(gè)各種組成結(jié)構(gòu),通過(guò)自己動(dòng)手能力和專研精神將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中,雖然在功能上實(shí)現(xiàn)有所不足,但是最重要的就是對(duì)我們自身的一張鍛煉,培養(yǎng)我們理論與實(shí)踐結(jié)合的能力,打好步入社會(huì)的基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)我們?nèi)松膬r(jià)值。在我們?nèi)粘５膶?shí)驗(yàn)中，有非常高的使用價(jià)值。在這次設(shè)計(jì)中親自動(dòng)手畫(huà)了原理圖，對(duì)仿真圖進(jìn)行了仿真，最后自己焊接元器件完成作品，以實(shí)現(xiàn)這次設(shè)計(jì)的目的也發(fā)揮了作品還有的作用，此次設(shè)計(jì)中，讓我真正了解了實(shí)驗(yàn)的有趣和辛苦，也讓我自己掌握了他的工作原理以及使用的各種技術(shù)等，增進(jìn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手操作能力，更加豐富了自己對(duì)實(shí)驗(yàn)方面的經(jīng)驗(yàn)。2.設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)分析2.1系統(tǒng)分析我此次的設(shè)計(jì)，主要以所學(xué)的51單片機(jī)為核心控制器，主要對(duì)設(shè)計(jì)中的三大模塊起控制作用，利用現(xiàn)在廣泛使用測(cè)量技術(shù)對(duì)我們需要測(cè)量的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為我們所需要的數(shù)字形式的數(shù)字量，提高我們實(shí)驗(yàn)的效率，而以前指針式的測(cè)量?jī)x器，它們的功能單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，內(nèi)部控制核心極不穩(wěn)定，測(cè)量的精確度還不高，不能滿足我們測(cè)量要求，相對(duì)于這些特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表必須改進(jìn)這些缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)核心穩(wěn)定，測(cè)量精度高等等的優(yōu)點(diǎn)，能夠在實(shí)驗(yàn)電子電工領(lǐng)域達(dá)到大規(guī)模的使用，顯示他們強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和生命力。2.1.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能及要求本次設(shè)計(jì)的要求如下：1）分為三檔量程：0～5V，0～10V，0～20V；2）測(cè)量最小分辨率：0.02V；3）自動(dòng)選擇量程；4）采用字符液晶LCD1602顯示。2.2總體設(shè)計(jì)方案2.2.1基本思路此次設(shè)計(jì)主要以AT89S52單片機(jī)芯片為核心器件,作為總體的控制器件，完成對(duì)數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)。由幾個(gè)模塊構(gòu)成，各個(gè)模塊功能不一。轉(zhuǎn)換模塊首先將采集到的模擬的電壓輸入由單片機(jī)芯片控制，調(diào)用轉(zhuǎn)換的子程序?qū)δM量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化完后，數(shù)據(jù)模塊單片機(jī)繼續(xù)調(diào)用數(shù)據(jù)處理的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼，顯示模塊繼續(xù)調(diào)用顯示模塊的子程序?qū)︼@示碼進(jìn)行液晶顯示，從而得到我們所需要測(cè)量的精確電壓值，如果我們顯示時(shí)出現(xiàn)過(guò)大或者大量字符時(shí)，需要手動(dòng)調(diào)節(jié)我們的量程轉(zhuǎn)換按鍵，從而對(duì)測(cè)量的電壓進(jìn)行范圍縮小，達(dá)到跟精確的目的，而對(duì)于量程模塊我們使用繼電器和電阻分壓的發(fā)式構(gòu)成，從而打到我們實(shí)驗(yàn)測(cè)量的目的。2.2.2設(shè)計(jì)方案我們所知的數(shù)字電壓表有很多種，由于高速發(fā)展的集成數(shù)字電路,芯片也多樣不一,導(dǎo)致對(duì)模擬數(shù)據(jù)采集的部分和數(shù)據(jù)處理及顯示的方式也不同,經(jīng)過(guò)查詢,我們對(duì)芯片方面有了不同的了解，發(fā)現(xiàn)有兩種適合我們的設(shè)計(jì)，數(shù)字電路和芯片直接構(gòu)成的數(shù)字電壓表和單片機(jī)為核心和轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建的數(shù)字電壓表兩種。數(shù)字電路和芯片構(gòu)成的這一種，我們需要重新學(xué)習(xí)數(shù)字電路的各種搭建和各種原理，而單片機(jī)正是我們所熟悉的，所以我選擇由單片機(jī)控制的這一種。我們選擇的這種，我們以單片機(jī)為核心控制器，使用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。由于現(xiàn)在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域非常多，所以可以用它來(lái)和其他軟硬件相結(jié)合構(gòu)成更多的合適的電路。而我們的方案中，使轉(zhuǎn)換芯片成為基準(zhǔn)電壓源，我們需要測(cè)量的模擬電壓成為了被測(cè)電壓或者基準(zhǔn)電壓，轉(zhuǎn)化芯片將采集本測(cè)電壓的信號(hào)，將采集到的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)數(shù)字信號(hào)，然后單片機(jī)調(diào)用子程序?qū)@些數(shù)字信號(hào)按規(guī)定的時(shí)序?qū)@些數(shù)字進(jìn)行計(jì)算，最后計(jì)算出被測(cè)電壓的時(shí)序送入顯示模塊進(jìn)行顯示[1]，這個(gè)方案不僅包含了數(shù)字電路其中的一部分優(yōu)點(diǎn)內(nèi)容，還利用了單片機(jī)這個(gè)強(qiáng)大的東西對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了升華，從而使兩鐘數(shù)字電壓表的優(yōu)點(diǎn)凝聚于一個(gè)，以實(shí)現(xiàn)我們?cè)O(shè)計(jì)的目的，更加完善了我們的設(shè)計(jì)。2.2.3A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇A/D轉(zhuǎn)化芯片是一種能把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的器件，我們所熟知的這鐘芯片有ADC0804，ADC0809,ADC0832等等，他們可以分為逐次逼近型和雙重積分型這兩種，他們是單片機(jī)最重要的接口電路，起著非常重要的作用，但他們的特點(diǎn)各不相同，逐漸逼近型這類型的芯片橫溝更快的轉(zhuǎn)換，完成后的精確度也非常高，比如：ADC0804，ADC0809這些，而雙重積分型的芯片他們價(jià)格方面非常便宜，而且他們的穩(wěn)定性好，內(nèi)部不容易受到干擾，比如：ADC0832等等，相比較這兩種，對(duì)于我們此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，精確度是最重要的因素，所以我們選擇逐漸逼近型這類型的轉(zhuǎn)換芯片，至于型號(hào)得話可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)整，型號(hào)不同表示內(nèi)部存儲(chǔ)等等內(nèi)部條件不同而已。而我們此次使用ADC0804的因?yàn)檫@個(gè)芯片相較于其他更便宜，他是單通道輸入，轉(zhuǎn)換時(shí)間極短，為100us，為8位數(shù)字輸出量，而且內(nèi)部還有時(shí)鐘發(fā)生器，不需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)零處理對(duì)我們更加方便。所以我們確定使用ADC0804這個(gè)芯片。2.2.4微處理器的選擇目前我們所知道的單片機(jī)很多，但對(duì)于我自己的設(shè)計(jì)而言，該如何選擇單片機(jī)，該選擇哪種單片機(jī)會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)更好，選擇的單片機(jī)各方面又要適合自己的系統(tǒng)要求還要性價(jià)比高，費(fèi)用方面相較于其他還要低點(diǎn)。這種我們熟悉單片機(jī)有兩種，他們分別是AT89C51、C52和AT89S51、S52的單片機(jī)。他們雖然型號(hào)不同，但是基本功能是一樣的，只是在一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面，內(nèi)部運(yùn)行能力等情況不同而已。AT89C51、C52這種單片機(jī)他們的所用到的電壓非常容易滿足，是比較低的，但現(xiàn)實(shí)出來(lái)的性能卻非常高，他們是8位的主控芯片，他們內(nèi)部非常龐大，有多種存儲(chǔ)器，列如關(guān)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，有對(duì)數(shù)據(jù)處理的存儲(chǔ)器，有對(duì)內(nèi)容寫(xiě)入的讀寫(xiě)存儲(chǔ)器，總之各種各樣功能強(qiáng)大的存儲(chǔ)器[2]。而且它們的制作過(guò)程非常的嚴(yán)謹(jǐn)精密，不能出現(xiàn)一絲錯(cuò)誤，從而使他們展現(xiàn)出來(lái)的功能以及技術(shù)是如此強(qiáng)大，而且存儲(chǔ)的東西不容丟失，它們還能和51的各種指令相互兼容，和系統(tǒng)也能像兼容。它們內(nèi)部還有8位的中央處理器[3]。能夠處理更加復(fù)雜的情況，功能是非常強(qiáng)大的。AT89S51、S52這種單片機(jī)功耗非常低，需要的電壓也很容易滿足，他們內(nèi)部非常龐大，有多種存儲(chǔ)器，列如關(guān)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，有對(duì)數(shù)據(jù)處理的存儲(chǔ)器，有對(duì)內(nèi)容寫(xiě)入的讀寫(xiě)存儲(chǔ)器，總之各種各樣功能強(qiáng)大的存儲(chǔ)器。而且它們的制作過(guò)程非常的嚴(yán)謹(jǐn)精密，不能出現(xiàn)一絲錯(cuò)誤，從而使他們展現(xiàn)出來(lái)的功能以及技術(shù)是如此強(qiáng)大，而且存儲(chǔ)的東西不容丟失，它們還能和51的各種指令相互兼容，和系統(tǒng)也能像兼容。它們內(nèi)部還有8位的中央處理器。能夠處理更加復(fù)雜的情況，功能是非常強(qiáng)大的。它還可以控制更加復(fù)雜的情況，還可以提供系統(tǒng)更高性價(jià)比。相較于上面所說(shuō)的兩種單片機(jī)，功能基本相同，但是我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是非常小的，所以提供的電壓要小，而且產(chǎn)生的功耗還要低，所以我選擇AT89S52這種單片機(jī)。2.3系統(tǒng)總框圖根據(jù)我們選擇的各種元器件，我們的系統(tǒng)將由AT89S52單片機(jī)，轉(zhuǎn)換芯片，5v的電源電路，LCD1602顯示部分和量程轉(zhuǎn)換組成，還加入了對(duì)電路起保護(hù)作用的過(guò)壓保護(hù)。通過(guò)對(duì)被測(cè)量的采集，轉(zhuǎn)換，處理，量程轉(zhuǎn)換從而使測(cè)量的模擬量在液晶顯示屏中直觀準(zhǔn)確的顯示出來(lái)，達(dá)到我們?cè)O(shè)計(jì)的主要目的。數(shù)字電壓表總體框圖如下：圖1設(shè)計(jì)總框圖3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)組成本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)為基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表,此次系統(tǒng)主要以單片機(jī),A/D轉(zhuǎn)換,量程轉(zhuǎn)換,LCD1602顯示設(shè)備等等,系統(tǒng)中最主要的核心為以單片機(jī)作為主要芯片控制系統(tǒng)中的其他部分,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的精確測(cè)量并實(shí)時(shí)顯示。3.2AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)除去其他不必要的元器件以外最簡(jiǎn)單的可以工作的電路，它通常包括了四部分,單片機(jī),振蕩電路,復(fù)位功能電路以及電源。我們經(jīng)常說(shuō)的單片機(jī)，即主控芯片,是非常核心的東西，外部電源電路只是給整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行電能的輸送，而電路中如果出現(xiàn)卡頓延遲的情況時(shí)，復(fù)位時(shí)鐘電路就發(fā)揮了他的作用，調(diào)節(jié)電路穩(wěn)定系統(tǒng)的運(yùn)行?？梢哉f(shuō)這個(gè)最小系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)計(jì)的基石。他是電路運(yùn)行最基本的條件，沒(méi)有最小系統(tǒng)電路將出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，從而導(dǎo)致整個(gè)電路系統(tǒng)無(wú)法完成。3.2.1復(fù)位電路復(fù)位電路是必不可少的一部分。當(dāng)單片機(jī)AT89S52出現(xiàn)死機(jī)或者卡頓的情況時(shí)需要借助復(fù)位電路進(jìn)行復(fù)位,使CPU回到初始狀態(tài)能夠繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量。為安全保險(xiǎn)起見(jiàn),先等通電后一段時(shí)間等系統(tǒng)穩(wěn)定后在進(jìn)行操作復(fù)位,以免造成誤差影響復(fù)位。即穩(wěn)定后等系統(tǒng)cpu運(yùn)行兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)在進(jìn)行,才能確保AT89S52單片機(jī)安全復(fù)位。復(fù)位電路的工作原理:在通電的時(shí)候，電平相較而言比較低，與正常電路電位相反,我們都知道電容不能突變，只能充放電依次進(jìn)行，所以當(dāng)供電那時(shí)刻電壓極低,此時(shí)提供復(fù)位脈沖,對(duì)電容進(jìn)行充電沖擊，當(dāng)電容的儲(chǔ)存的電壓達(dá)到相應(yīng)的值時(shí)，電路開(kāi)始正常工作。AT89S52單片機(jī)復(fù)位電路如下圖所示：圖2復(fù)位電路圖3.2.2晶振電路晶振的組成成分是石英晶體，晶振是石英晶體諧振器的簡(jiǎn)稱,也稱有源晶振[7],他可以為電路提供時(shí)鐘頻率，所以通常也稱時(shí)鐘晶振電路，它的頻率直接決定了單片機(jī)運(yùn)行的速度，如果一個(gè)電路中沒(méi)有晶振的話，就不存在時(shí)鐘周期，也就不會(huì)由程序的執(zhí)行，單片機(jī)就無(wú)法進(jìn)行工作，所以晶振是電路中最最重要必不可少的一部分。他的存在為單片機(jī)提供頻率信號(hào)，使程序指令可以進(jìn)行下去，保證單片機(jī)正常使用。此次系統(tǒng)中使用的晶振輸入端分別為XTAL1和XTAL2,用來(lái)連接單片機(jī)的反饋回路，在晶振開(kāi)始時(shí)，XTAL2端口輸出振蕩信號(hào)，使電路中產(chǎn)生頻率振蕩，進(jìn)而產(chǎn)生自激振蕩，使程序進(jìn)行運(yùn)作，單片機(jī)發(fā)揮他的作用。我們所熟悉的晶振有11.0592MHZ和12MHZ的兩種,本系統(tǒng)使用的晶振為12MHZ,兩個(gè)電容為30pf。他們可以更好的達(dá)到便于調(diào)節(jié)的作用。晶振電路如下圖所示：圖3晶振電路圖3.3主控芯片3.3.1AT89S52性能AT89S52單片機(jī)它能夠和其他單片機(jī)所制造的產(chǎn)品相兼容，它內(nèi)部有超級(jí)大容量的編寫(xiě)存儲(chǔ)器，它內(nèi)部擦寫(xiě)周期非常短，達(dá)到了1000次/us，振蕩頻率可以達(dá)到最大的33MHz，完全可以滿足我們的振蕩頻率，他外部有40個(gè)引腳，其中大部分的引腳用作編程方面，特殊的四個(gè)雙向I/O，中斷源有八個(gè)，各種定時(shí)器，標(biāo)識(shí)符和數(shù)據(jù)寄存器等等，他使用時(shí)消耗的功率極低，總之它內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)非常龐大，可以滿足實(shí)驗(yàn)中很多的要求，并且在單片機(jī)領(lǐng)域內(nèi)用處用運(yùn)非常廣泛。AT89S52實(shí)物圖如下圖所示：圖4單片機(jī)實(shí)物圖3.3.2AT89S52引腳功能VCC：電源GND：接地p0~p3位8位雙向I/O口P0，p1，p2，p3等引腳都是特殊的引腳，它們都可以在特定的時(shí)刻用作輸入或者輸出，被稱為雙向I/O口。在緩沖器作用時(shí)，它們的作用也有差異，其中p0能驅(qū)動(dòng)8位的邏輯電平，而其他的只能驅(qū)動(dòng)他得一半。當(dāng)高電平作用時(shí),有大阻抗的輸入,使p0對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行程序訪問(wèn),在特殊時(shí)刻他也被用作地址數(shù)據(jù)端使用,在上拉電阻的作用下也可以對(duì)一些指令進(jìn)行接受;當(dāng)需要進(jìn)行程序自檢時(shí),它們也可以當(dāng)作輸出端輸出指令，而其他的做輸入端時(shí)可以輸出電流，自檢時(shí)還可以接收地址數(shù)據(jù)和控制信號(hào)等等。P1.0~p1.2為計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，P1.5~p1.7作為系統(tǒng)編程。p3.1TXD串行輸出口p3.2INT0外部中斷0p3.3INT1外部中斷1p3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0p3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1p3.6WR外部存儲(chǔ)器寫(xiě)通道P3.7RD外部存儲(chǔ)器讀通道RST：復(fù)位輸入ALE/PROG:訪問(wèn)外部程序數(shù)據(jù)EA;外部訪問(wèn)允許圖5AT89S52芯片引腳圖3.4A/D轉(zhuǎn)換電路在自動(dòng)測(cè)量控制的系統(tǒng)檢測(cè)中，經(jīng)常需要在模擬數(shù)字信號(hào)之間相互轉(zhuǎn)換，此次利用ADC0804芯片做轉(zhuǎn)換器，由實(shí)驗(yàn)板上的正負(fù)極線對(duì)被測(cè)量進(jìn)行采集，利用轉(zhuǎn)換原理技術(shù)，把我們所需要的數(shù)字化值轉(zhuǎn)化出來(lái)。如下圖外接電路，利用芯片控制，利用大電阻和電容決定轉(zhuǎn)換的速度，電阻使用10千歐姆，電容使用150PF，經(jīng)過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)換頻率達(dá)到了非常，更加適合實(shí)驗(yàn)。圖6A/D轉(zhuǎn)換電路圖3.5量程轉(zhuǎn)換電路我們?cè)趯?shí)驗(yàn)是有時(shí)候需要測(cè)量的電壓或大或小，所以設(shè)計(jì)三個(gè)量程電路，利用按鍵調(diào)控所需要測(cè)量時(shí)候的電壓范圍，已達(dá)到精確的目的。而如下圖為量程轉(zhuǎn)換電路圖，其中p8端口為輸入的模擬電壓信號(hào)，可輸入0-20v的電壓，三個(gè)大電阻起到分壓的作用，在其中加入了穩(wěn)壓管，作為芯片的過(guò)壓保護(hù)，減少不必要的損失。圖7量程轉(zhuǎn)換電路圖3.6LCD1602顯示電路我們選用的液晶顯示屏是點(diǎn)陣式的，這種液晶屏還有字符和段式等。相比較其他兩個(gè)，我們選擇用的體積較小，重量較輕，消耗的功率比較低，非常適合我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還有就是比傳統(tǒng)的數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，顯示的內(nèi)容更加豐富也更加美觀，而他的引腳對(duì)于數(shù)碼管來(lái)說(shuō)也一定程度上進(jìn)行了精簡(jiǎn)，他產(chǎn)生接口的數(shù)據(jù)是8位的，和單片機(jī)雙向引腳相呼應(yīng)，有著讀寫(xiě)寄存器，當(dāng)處于高電平時(shí)，運(yùn)行讀寫(xiě)功能，還有對(duì)屏幕光亮調(diào)節(jié)的引腳，還有特殊的一個(gè)引腳利用脈沖對(duì)LCD和單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換，其中vo第三引腳有著調(diào)節(jié)分辨率的作用,相對(duì)于其他電路來(lái)說(shuō)，LCD顯示電路是最簡(jiǎn)單的電路，但在整個(gè)系統(tǒng)中卻起著非常重要的作用。1602LCD顯示屏實(shí)物圖如下圖所示：圖8LCD1602顯示屏實(shí)物圖LCD1602顯示接口電路如下圖所示：圖9LCD1602顯示器接口電路3.7硬件總電路本設(shè)計(jì)利用各種技術(shù)和芯片，實(shí)現(xiàn)了總系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先由外界給與電能的供電時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)行，即系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，單片機(jī)芯片為主要核心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后選擇合適的量程，在顯示電路中的液晶顯示屏中顯示出來(lái)我們所測(cè)量的數(shù)值，完成測(cè)試。具體的總電路圖如下圖所示：圖10總電路圖4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序流程系統(tǒng)正常使用的情況下，給系統(tǒng)通電，按下開(kāi)關(guān)鍵，顯示屏出現(xiàn)字符，然后用黑色接線柱接地，紅色接線柱接正極，接一個(gè)直流電壓信號(hào)，調(diào)節(jié)自己需要使用的量程，依次調(diào)用各個(gè)模塊的程序?qū)斎氲碾妷盒盘?hào)進(jìn)行處理，然后在液晶屏上精確化顯示數(shù)值化。本設(shè)計(jì)主要流程如下：否否是開(kāi)始程序初始化模擬電壓信號(hào)輸入量程轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理LCD顯示輸出測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)束圖11主流程圖4.2LCD1602液晶流程圖通電后，液晶屏個(gè)端口連接正常，對(duì)其進(jìn)行初始化處理，調(diào)用顯示的子程序即讀寫(xiě)函數(shù)，進(jìn)行讀寫(xiě)程序的指令，對(duì)其處理后的電壓值精確實(shí)時(shí)顯示。流程圖如下：開(kāi)始開(kāi)始初始化（寫(xiě)模式設(shè)置指令）讀狀態(tài)（忙碌檢測(cè)）液晶顯示將顯示地址輸入將數(shù)據(jù)寫(xiě)入讀取數(shù)據(jù)顯示是否圖12液晶流程圖4.3轉(zhuǎn)換流程圖本設(shè)計(jì)采用中斷掃描的形式對(duì)外部進(jìn)行電壓的數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)供電后，先初始化定時(shí)器。然后選擇最大的量程，運(yùn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，對(duì)輸出的合適的數(shù)值，選擇合適的量程，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)處理完后輸出顯示屏中顯示。轉(zhuǎn)換流程圖如下：開(kāi)始開(kāi)始配置ADC0804端口啟動(dòng)ADC0804等待轉(zhuǎn)換完成輸出數(shù)據(jù)是否則圖13A/D轉(zhuǎn)換流程圖5.性能調(diào)試及分析現(xiàn)在設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表基本已經(jīng)成型，標(biāo)志著我們的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)取得初步的成功，只要在最后的調(diào)試測(cè)試階段能夠滿足我們的設(shè)計(jì)要求，那么這個(gè)設(shè)計(jì)就基本完成了，而現(xiàn)在需要做的就是進(jìn)行綜合的調(diào)試階段，而調(diào)試是系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中最關(guān)鍵也是整個(gè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的過(guò)程總結(jié)。只要對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行精心的調(diào)試不出現(xiàn)問(wèn)題，最后對(duì)整個(gè)模塊組合進(jìn)行聯(lián)調(diào)完成的話。分析完測(cè)試調(diào)試的結(jié)果，就算我們的設(shè)計(jì)圓滿完成。5.1模塊調(diào)試在我們完成制作后，進(jìn)行模塊調(diào)試的時(shí)候首先要檢查各種元器件的焊接情況是否良好，如果出現(xiàn)漏焊和虛焊的情況一定要及時(shí)更改，否則會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后就是檢查各個(gè)電路之間的線路問(wèn)題，線路是不是良好，最后給系統(tǒng)通電，看所有的元器件是否通電，電路是否出現(xiàn)短路或者斷路的情況。通電后能不能給其他元器件進(jìn)行供電情況，其他元器件是否發(fā)燙，異常氣味，冒煙和放電等現(xiàn)象，如果出現(xiàn)這系列問(wèn)題一定及時(shí)更改，否則會(huì)影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在檢查沒(méi)有其他錯(cuò)誤時(shí)，把單片機(jī)及其他東西安裝好，先給電源通電，對(duì)單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，主要測(cè)試的有：四大部分的芯片各個(gè)引腳的連接是不是正常，測(cè)試各個(gè)電路是不是正常通電，先讓顯示屏中顯示一定數(shù)值，然后按下相應(yīng)的按鍵，看是否會(huì)出現(xiàn)開(kāi)始時(shí)候的字符，測(cè)試晶振電路時(shí)接一個(gè)小燈，給一個(gè)高電平看是否發(fā)亮，各個(gè)引腳連接的功能是否能夠使用。 單片機(jī)最小系統(tǒng)調(diào)試無(wú)誤后，對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試LCD1602能否顯示數(shù)字，進(jìn)而測(cè)試轉(zhuǎn)換電路是否正常，選擇量程的按鍵是否能夠控制量程切換，對(duì)各個(gè)模塊測(cè)試無(wú)誤后，關(guān)閉電源，也防止出現(xiàn)芯片損壞等。5.2組合調(diào)試對(duì)各個(gè)模塊調(diào)試無(wú)誤后，接下來(lái)就需要對(duì)整體設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試整體系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)出現(xiàn)的各種問(wèn)題以及測(cè)試期間的情況，是否協(xié)調(diào)，是否能夠準(zhǔn)確快速的顯示我們測(cè)試的結(jié)果。此外還需要對(duì)我們的原理圖進(jìn)行檢查看是否有錯(cuò)誤的地方，還需要對(duì)仿真圖進(jìn)行仿真，看是否能夠正確的仿真，且仿真無(wú)誤差，系統(tǒng)能個(gè)正常使用，然后對(duì)實(shí)物調(diào)試主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的，對(duì)運(yùn)行后的條件和結(jié)果是否會(huì)出現(xiàn)延遲，卡頓，部分不運(yùn)作或者運(yùn)作慢而影響實(shí)驗(yàn)的情況，即對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行模擬的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)是否與之相符，如果出現(xiàn)顯示慢，大部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)比不符的話，一定要及時(shí)停止，繼續(xù)進(jìn)行各個(gè)模塊的測(cè)試，直至整體測(cè)試完成，如果出現(xiàn)個(gè)別數(shù)據(jù)不符，基本大部分?jǐn)?shù)據(jù)相符的話且調(diào)試過(guò)程中系統(tǒng)一直保持穩(wěn)定的狀態(tài)就表示系統(tǒng)整體調(diào)試成功，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)完全可以放心正常使用。5.3系統(tǒng)運(yùn)行分析經(jīng)過(guò)對(duì)各個(gè)模塊單獨(dú)的調(diào)試和組合之后的調(diào)試后，基本能夠完成預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果?，F(xiàn)在主要運(yùn)行分析的有：電壓精確度，量程切換，液晶顯示。選擇合適的模擬信號(hào)輸入源，測(cè)試幾組不同的數(shù)據(jù)，確定原來(lái)的確定值，然后利用我們的設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，觀測(cè)測(cè)量的幾組測(cè)量值與確定之進(jìn)行比較進(jìn)行分析。運(yùn)行的部分?jǐn)?shù)據(jù)表格如下：表SEQ表\*ARABIC1：部分運(yùn)行結(jié)果統(tǒng)計(jì)表?yè)跷淮_定值測(cè)量值相對(duì)誤差0-5v1.501.500%0-5v4.504.520.44%0-10v6.006.040.66%0-10v9.009.040.42%0-20v12.0012.120.99%0-20v15.0015.080.53%根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得知，我們實(shí)物測(cè)試的結(jié)果都在誤差范圍內(nèi)，由此得出我們的實(shí)物可以準(zhǔn)確的用作測(cè)試工作，也表明我們的設(shè)計(jì)基本完成。6.總結(jié)在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，不論是在查詢資料和思考問(wèn)題上還是在動(dòng)手操作識(shí)別上都有了很大的提升和進(jìn)步，特別是在元器件的識(shí)別和元器件之間的位置