基于STC89C52單片機的智能電壓表測量儀設計摘要隨著時代的進步與發(fā)展，智能家居成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。牙牙學語的孩童跟著智能學習機學說話；學業(yè)繁重的學生使用智能游戲機消遣課余生活；事業(yè)繁忙的上班族利用智能按摩儀舒緩身心；步履蹣跚的老年人借助智能輪椅便捷生活。智能引領時代潮流，智能改變?nèi)祟惿?。近年來，電子測量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對于測量的功能和精度要求也越來越高，單片機技術作為計算機技術的一個分支，廣泛應用于工作控制、智能化儀表儀器、家用電器，甚至電子玩具各個領域。本文介紹了一種以STC89C52單片機為核心的智能電壓表測量儀。該設計兼顧電子測量與智能運用，在基礎的電壓表測量儀中加入智能元素，使它可以控制測量范圍?？稍谝?guī)定的范圍內(nèi)，規(guī)定電壓表測量儀的上下限數(shù)值。當被測量的電壓值高于上限值或者低于下限值時，蜂鳴器報警且報警指示燈亮起。當被測量的電壓值在規(guī)定范圍內(nèi)，數(shù)碼管上顯示此時的測量電壓值。關鍵詞：單片機，智能儀表，數(shù)據(jù)處理，蜂鳴器目錄TOC\o"1-3"\h\u184371引言 4311591.1課題背景和發(fā)展方向 4215261.2研究的目的和意義 67112設計總思想及方案分析 6227072.1設計思想 678412.2設計方案 6278303硬件設計 8322723.1系統(tǒng)硬件設計框圖 814473.2單片機的最小系統(tǒng) 11288323.3管腳說明 12195583.4振蕩器特性和芯片擦除 14156663.5結構特點 1440693.6模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設計 15215593.7蜂鳴器報警電路 1738253.8智能電壓表測量儀總電路 18207064系統(tǒng)軟件的設計方案 18228204.1程序總體框架 18104464.2系統(tǒng)子程序設計 19185425系統(tǒng)的組裝與調(diào)試 2097055.1系統(tǒng)的組裝 20245335.2系統(tǒng)調(diào)試 21257675.3調(diào)試中出現(xiàn)的問題 253566結論 258384參考文獻 2515456附錄 2611539附錄1 2615922附錄2 271引言1.1課題背景和發(fā)展方向1.1.1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。二是明年數(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。三是今年電子信息產(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)，將在明年推動產(chǎn)業(yè)新一輪的規(guī)模擴張。因此從總體上判斷，明年電子信息產(chǎn)業(yè)將保持平穩(wěn)發(fā)展，特別在下半年可能出現(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)展研究報告闡述了世界數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，分析了中國數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距，開創(chuàng)性地提出了“新型數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)”及替代品產(chǎn)業(yè)概念，在此基礎上，從四個維度即“以人為本”、“科技創(chuàng)新”、“環(huán)境友好”和“面向未來”準確地界定了“新型數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)”及替代產(chǎn)品的內(nèi)涵。根據(jù)“新型數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)”及替代品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。1.1.2發(fā)展背景新型數(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)的模擬式儀表必須借助于指針和刻度盤進行讀數(shù)，在讀數(shù)過程中不可避免的會引入人為的測量誤差。數(shù)字電壓表則采用先進的數(shù)顯技術，使測量結果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳讀現(xiàn)象，測量結果是唯一的。(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。1.2研究的目的和意義1.2.1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。1.2.2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是鴻金公司生產(chǎn)的低電壓、高性能8位單片機，片內(nèi)含2KB的可反復擦寫的只讀程序存儲器128bytes的隨機存儲數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用高密度，非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用中央處理器和flash存儲單元。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?？紤]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。2設計總思想及方案分析2.1設計思想電壓是人們生活中的關鍵詞，在潮濕的環(huán)境中，人體的安全電壓12V；一般情況下，人體持續(xù)接觸24V電壓就應該采取接地措施；完全干燥的環(huán)境中，人體的安全電壓也只有36V。由此可見電壓大小的控制十分重要?，F(xiàn)在市場上的電壓表大多數(shù)僅限于測量電壓，而不能有效的限制電壓，本設計介紹了一種以STC89C52單片機為核心的智能電壓表測量儀。在基礎的電壓表測量儀中加入智能元素，使它可以控制測量范圍?？稍谝?guī)定的范圍內(nèi)，規(guī)定電壓表測量儀的上下限數(shù)值。當被測量的電壓值高于上限值或者低于下限值時，蜂鳴器報警且報警指示燈亮起。當被測量的電壓值在規(guī)定范圍內(nèi)，數(shù)碼管上顯示此時的測量電壓值。2.2設計方案2.2.1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22.2.2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、體積小、穩(wěn)定性高、IO資源豐富、易于進行功能擴展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(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)不需要復雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。且從使用及經(jīng)濟的角度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。設計流程圖如圖2.1圖2.1設計流程圖3硬件設計3.1系統(tǒng)硬件設計框圖智能電壓表測量儀系統(tǒng)的硬件電路主要有STC89C52主控模塊、顯示電路的顯示模塊，ADC0832轉(zhuǎn)化模塊，電源模塊，還有按鍵控制模塊等，這些模塊以STC89C52單片機為主控單元，完成測量電壓并顯示電壓的功能。系統(tǒng)硬件框圖如圖3.1所示。圖3.1硬件設計框圖3.1.2主控制模塊本系統(tǒng)主控模塊使用的主控芯片是STC89C52，該芯片是由深圳宏晶科技有限公司研發(fā)生產(chǎn)的一種最安全、加密性最強的C52單片機。這種單片機是一種現(xiàn)階段高速、低功耗、抗干擾能力強的微型控制器，它不僅具有靈巧的八位CPU，同時還具備有8K字節(jié)Flash。雖然STC89C52內(nèi)核也是MCS-51，但是這種單片機有很多改進的地方使它多了許多傳統(tǒng)51單片機沒有的功能，其標準功能如圖3.2所示圖3.2STC89C52主要功能特性STC89C52參數(shù)表如表3.3所示。表3.3STC89C52參數(shù)表89C52引腳外圍器件引腳說明P0.0-P0.7ULN2803數(shù)碼管段碼驅(qū)動接口P2.0-P2.7NPN-9012基極數(shù)碼管位控驅(qū)動接口P1.0X5045SIX5045串行輸入端Pl.1X5045SCKX5045串行時鐘端P1.2X5045CSX5045片選端P1.3X5045S0X5045串行輸出端P1.4系統(tǒng)工作燈顯示端口P1.5DS1302CLKDS1302時鐘線P1.6DS1302I0DS1302數(shù)據(jù)線P1.7DS1302RSTDS1302復位線P1.5一P1.7工SP在線編程端P3.0一P3.1數(shù)據(jù)采集輸入端P3.2遙控器接收信號端P3.3人體存在傳感器輸出信號端P3.4超時報警信號輸入端P3.5一P3.6燈光驅(qū)動輸入端P3.7光敏三極管輸入信號端3.2單片機的最小系統(tǒng)3.2.1時鐘電路與復位電路設計本系統(tǒng)采用STC系統(tǒng)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3.4圖3.5所示：圖3.4時鐘電路圖3.5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。3.2.2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3.6所示。圖3.6數(shù)碼管顯示電路3.2.3電源電路設計圖3.7電源電路3.2.4單片機的最小系統(tǒng)單片機的最小系統(tǒng)如圖3.8所示：圖3.8單片機的最小系統(tǒng)3.3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“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3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”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）這是由于上拉的緣故。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。3.4振蕩器特性和芯片擦除XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，STC89C52設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(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，定時器，計數(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)容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。3.5結構特點（1）8位CPU（2）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路（3）32根I/O線（4）外部存貯器尋址范圍ROM、RAM64K（5）2個16位的定時器/計數(shù)器（6）5個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級（7）全雙工串行口（8）布爾處理器STC89C52的結構圖如圖3.9所示圖3.9STC89C52單片機結構圖3.6模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設計3.6.1ADC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。因而，ADC的性能好壞直接影響整個系統(tǒng)指標的高低和性能好壞，從而使得ADC的性能測試變得十分重要，表征ADC性能的參數(shù)，由于尚無統(tǒng)一的標準，各主要器件生產(chǎn)廠家在其產(chǎn)品參數(shù)特性表中給出的也不完全一致。一般來說，可以分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性參數(shù)。3.6.2ADC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；3.6.3A/D轉(zhuǎn)換器的選擇方案一：采用12位AD芯片采用12位AD芯片，分辨率比較高，成本高，但系統(tǒng)用不到那么高的分辨率，資源浪費，缺乏市場競爭力。方案二：采用8位AD芯片采用8位AD芯片，分半路256，在0-5v電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換時，變量變化1，才有19.53mv的變化，足夠系統(tǒng)的需求。綜合考慮，我們采用方案二，采用ADC0832接口芯片3.6.4ADC0832接口芯片介紹ADC0832是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，已經(jīng)有很高的普及率。學習并使用ADC0832可使我們了解A/D轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機技術水平的提高。

（1）ADC0832的主要特性如下:①8位分辨率，雙通道A/D轉(zhuǎn)換②輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；③5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；④工作頻率為250kHz，轉(zhuǎn)換時間為32μS；⑤一般功耗僅為15mW；⑥P、14P—DIP（雙列直插）、PICC多種封裝；⑦商用級芯片溫寬為0°Cto+70°C，工業(yè)級芯片溫寬為?40°Cto+85°C；（2）ADC0832的內(nèi)部結構及引腳芯片接口說明：①CS_片選使能，低電平芯片使能。②CH0模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。③CH1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。④GND芯片參考0電位（地）。⑤DI數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。⑥D(zhuǎn)O數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。⑦CLK芯片時鐘輸入。⑧Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復用）。

（2）ADC0809的內(nèi)部結構及引腳如圖3.10所示。圖3.10ADC0832的內(nèi)部結構3.6.5ADC0832的工作原理正常情況下ADC0832與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。當要進行A/D轉(zhuǎn)換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示起始信號。在第2、3個脈沖下沉之前DI端應輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。3.7蜂鳴器報警電路當電壓值達到電壓上限時報警，發(fā)光二極管亮；當電壓值低到電壓下限時報警，發(fā)光二極管亮。蜂鳴器報警電路如圖3.13所示。圖3.11蜂鳴器報警電路3.8智能電壓表測量儀總電路圖3.14智能電壓表測量儀總電路4系統(tǒng)軟件的設計方案4.1程序總體框架系統(tǒng)軟件的總體框架，主程序采用死循環(huán)結構，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4.1.1所示。圖4.1.1程序總體流程圖4.2系統(tǒng)子程序設計4.2.1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。4.2.2A/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4.2.2所示。圖4.2.2轉(zhuǎn)換流程圖5系統(tǒng)的組裝與調(diào)試5.1系統(tǒng)的組裝系統(tǒng)電路制作也是很重要的一部分，首先要根據(jù)系統(tǒng)原理圖（附圖1）設計PCB板（附圖2），制作出電路板之后再購買對應元器件進行焊接，焊接好的電路板如圖6.1所示圖6.1電路板實物圖5.2系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)的硬件方面和軟件方面全部設計完成后，就要進行調(diào)試，目的就是為了檢驗這兩方面是否出現(xiàn)問題，同時對系統(tǒng)的穩(wěn)定性排查，查看系統(tǒng)是否可以使用，是否符合設計要求。系統(tǒng)調(diào)試一般都分為兩部分：硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。這兩項調(diào)試可以分別獨立進行，分別調(diào)試之后再連接調(diào)試，通過調(diào)試我們能發(fā)現(xiàn)軟件和硬件中存在的某些問題以及結果是否跟我們之前設計的相同。調(diào)試過程一般有如下幾步：把電源接入系統(tǒng)，觀察電源是否可以正常工作。通電后晶振是否正常，來判斷單片機能正常運行。硬件檢測全部正常后，把編寫好的程序編譯然后寫進芯片里面運行。修改軟件，知道軟件的功能能夠?qū)崿F(xiàn)設計要求。具體情況如下：5.2.1硬件調(diào)試首先要確定元件是否缺少或者有損壞，元器件焊接好之后觀察連接是否有錯，接口是不是很牢固，再借助萬用表來檢查電路是不是安全的，不能短路。然后在安裝芯片、傳感器等元件時，有極性檢查是否接反，電壓有沒有錯誤，在檢查完成之前不能接入電源。確認安全后接入電源，觀察電路板是否有發(fā)燙、冒煙等情況，然后進行功能調(diào)試，是否設計的功能都能實現(xiàn)，結果如圖6.2所示：圖5.2硬件調(diào)試結果圖5.2.2軟件調(diào)試先編寫好程序代碼，預測程序執(zhí)行的結果，然后測試程序在運行中是否出現(xiàn)錯誤，不斷地改正錯誤，使程序向預測的結果方向靠攏，證明開發(fā)的軟件是正確的。調(diào)試是一個不斷推理不斷進步的過程，以問題為中心，以錯誤為導向，進一步診斷并改正程序中潛在的問題，然后通過模擬檢測運行是否能夠成功。模擬檢測方法就是使用Proteus軟件仿真，在Proteus中打開教室燈光控制電路圖，然后打開仿真程序生成的HEX文件，然后點擊運行開始仿真，此時D1燈打開，表示該模式為自動模式，仿真圖如圖5.3所示。圖5.3自動模式仿真圖設置電壓上限值，當測量電壓超過上限電壓時，蜂鳴器報警，并且報警指示燈發(fā)光。上限電壓設置如圖5.4所示。圖5.4上限電壓仿真圖設置電壓下限值，當測量電壓低于下限電壓時，蜂鳴器報警，并且報警指示燈發(fā)光。下限電壓設置如圖5.5所示.圖5.5下限電壓仿真圖正常情況下，被測電壓的數(shù)值在上下限電壓范圍內(nèi)，如圖5.6所示。圖5.6測量仿真圖5.3調(diào)試中出現(xiàn)的問題沒有完美的作品，但是有更好的作品，在制作作品過程中不斷的發(fā)現(xiàn)問題，然后解決問題，才能使我們的作品更完美。在此次設計中發(fā)現(xiàn)的問題有很多，也解決很大一部分，但是可能因為知識面不是很寬廣，還有些許問題，比如在電壓表測量儀設置上限電壓和下限電壓后，電壓表測量不出數(shù)值，對設計影響很大。6結論通過這次比較完整的設計，使我們擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，達到了理論與實踐的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際設計問題的能力，同時，也提高了我們查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等專業(yè)能力水平，而且通過整體的掌握對布局的取舍以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我們能力得到了鍛煉、經(jīng)驗得到了豐富，抗壓能力以及耐力在不同程度上得到了提高，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)容繁多、過程繁瑣但我們收獲很多，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。參考文獻馬亞輝,姜學寶,周建良,等.一種新型近電報警器的研制[J].機電信息.2016(24)賈振國,智能化儀器儀表原理及應用[M].中國水利水電出版社,2011[3]譚浩強.C程序設計(第四版)[M].北京:清華大學出版社，2010:

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