1、岳陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（2011屆）題 目 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 系（院） 機(jī)電工程系 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 機(jī)電高職（3）08-2 學(xué) 號(hào) 6 學(xué)生姓名 王少杰 指導(dǎo)教師 余碧瓊 上交日期 2010年6月 岳陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)作品、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要：本文介紹的是數(shù)字電壓表的發(fā)展背景和利用單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法設(shè)計(jì)一個(gè)直流數(shù)字電壓表。它的具體功能是：最高量程為200V，分三個(gè)檔位量程，即2V，20V，200V，可以通過調(diào)檔開關(guān)來實(shí)現(xiàn)各個(gè)檔位。當(dāng)測(cè)得電壓的數(shù)值小于1V時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將電壓數(shù)值轉(zhuǎn)換為以mV為電壓?jiǎn)挝坏碾妷褐?。并且通過按鍵的方法能夠測(cè)得后五秒的

2、平均電壓值。目錄一數(shù)字電壓表簡(jiǎn)介：3二數(shù)字電壓設(shè)計(jì)兩種方案簡(jiǎn)介：41由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建。42由單片機(jī)系統(tǒng)及A/D轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建。5三單片機(jī)簡(jiǎn)介及本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇51常用單片機(jī)的特點(diǎn)比較及本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇52本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)的簡(jiǎn)介6四各種顯示器件的介紹和選擇71常用顯示器件簡(jiǎn)介721602液晶的參數(shù)資料8五模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片的選擇101常用的A/D芯片簡(jiǎn)介102模數(shù)（A/D）芯片TLC2543的資料11六總體設(shè)計(jì)13七硬件電路系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)14八系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)181匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的特點(diǎn)及選擇182主程序設(shè)計(jì)18九系統(tǒng)的調(diào)試291硬件調(diào)試292軟件調(diào)試30十總結(jié)30參考文獻(xiàn)31一數(shù)字電

3、壓表簡(jiǎn)介： 數(shù)字電壓表出現(xiàn)在50年代初，60年代末發(fā)起來的電壓測(cè)量?jī)x表，簡(jiǎn)稱DVM，它采用的是數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量，也就是連續(xù)的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)字量，加以數(shù)字處理然后再通過顯示器件顯示。這種電子測(cè)量的儀表之所以出現(xiàn)，一方面是由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動(dòng)控制信實(shí)驗(yàn)研究的領(lǐng)域，提出了將各種被觀察量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)碼的要求，即為了實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理的需要；另一方面，也是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，帶動(dòng)了脈沖數(shù)字電路技術(shù)的進(jìn)步，為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。所以，數(shù)字化測(cè)理儀表的產(chǎn)生與發(fā)展與電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展是密切相關(guān)的；同時(shí)，為革新電子測(cè)量中的煩鎖和陳舊方式也催促了它的飛速發(fā)展，如

4、今，它又成為向智能化儀表發(fā)展的必要橋梁。如今，數(shù)字電壓表已絕大部分已取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時(shí)候也非常不方便，很容易出錯(cuò)。而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表由于測(cè)量精度高，速度快，讀數(shù)時(shí)也非常的方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測(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)大的生命力。數(shù)字電壓表最初是伺服步進(jìn)電子管比較式，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度比較高，但是采樣速度慢，重量達(dá)幾十公斤，體積大。繼之出現(xiàn)了斜波式電壓表，它的速度方面稍有提高，但是準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差，再后來出現(xiàn)了比較式儀表改進(jìn)逐次漸近式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了

5、比較式準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點(diǎn)是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素的影響。隨后，在斜波式的基礎(chǔ)上雙引伸出階梯波式，它的唯一的進(jìn)步是成本降低了，可是準(zhǔn)確寬，速以及抗干擾能力都未能提高。而現(xiàn)在，數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)是非常的成熟，就原理來講，它從原來的一，二種已發(fā)展到多種，在功能上講，則從測(cè)單一參數(shù)發(fā)展到能測(cè)多種參數(shù)；從制作元件來看，發(fā)展到了集成電路，準(zhǔn)確度已經(jīng)有了很大的提高，精度高達(dá)1NV；讀數(shù)每秒幾萬(wàn)次，而相對(duì)以前，它的價(jià)格也有了降低了很多。目前實(shí)現(xiàn)電壓數(shù)字化測(cè)量的方法仍然模-數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換的方法。而數(shù)字電壓表種類繁多，型號(hào)新異，目前國(guó)際仍未有統(tǒng)一的分類方法。而

6、常用的分類方法有如下幾種：1 按用途來分：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。2 按顯示位數(shù)來分：有4位，5位，6位，7位，8位等。3 按測(cè)量速度來分：有低準(zhǔn)確度，中準(zhǔn)確度，高準(zhǔn)確度等。4 按測(cè)量速度來分：有低速，中速，高速，超高速等。但在日常生活中，數(shù)字電壓表一般是按照原理不同進(jìn)行分類的，目前大致分為以下幾類：比較式，電壓時(shí)間變換式，積分式等。在電量的測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量。其中，電壓量的測(cè)量最為經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測(cè)量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測(cè)量?jī)x器。另外，由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、

7、靈敏度高和分辨率高、測(cè)量速度快等特點(diǎn)而倍受用戶青睞，數(shù)字式電壓表就是基于這種需求而發(fā)展起來的，是一種必不可少的電子測(cè)量?jī)x表。二數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)方案選擇：設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表有多種的設(shè)計(jì)方法，方案是多種多樣的，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片的高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導(dǎo)致對(duì)模擬數(shù)據(jù)的采集部分的不一致性，進(jìn)而又使對(duì)數(shù)據(jù)的處理及顯示的方式的多樣性。又由于在現(xiàn)實(shí)的工作生活中，電壓表的測(cè)量測(cè)程范圍是比較大的，所以必須要對(duì)輸入電壓作分壓處理，而各個(gè)數(shù)據(jù)處理芯片的處理電壓范圍不同，則各種方案的分段也不同。由此結(jié)合設(shè)計(jì)要求選擇由單片機(jī)系統(tǒng)及數(shù)字芯片構(gòu)建。這種方案是利用單片機(jī)系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、顯示模塊等的結(jié)合構(gòu)建數(shù)

8、字電壓表。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出許多的應(yīng)用電路來。此方案的原理是模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片的基準(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的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后通過對(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)定的時(shí)序來采集這些數(shù)字信號(hào)，通過一定的算法計(jì)算出被測(cè)量電壓的值。最后單片機(jī)系統(tǒng)將計(jì)算好了的被測(cè)電壓值按一定的時(shí)序送入顯示電路模塊加以顯示。三單片機(jī)的選擇在這一設(shè)計(jì)中，我們涉及到了一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)模塊單片機(jī)系統(tǒng)模塊，而目前單片機(jī)的種類是很繁多的，主要有主流的8位單片機(jī)和高性能的32位

9、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8的單片機(jī)呢。在這里，不得不先簡(jiǎn)單的介紹一下幾種常用的8單片機(jī)。 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有一個(gè)完整計(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，世界有許多芯片公司都買了51的芯片核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴(kuò)充其性能，使得芯片的運(yùn)行速度變得更快，性價(jià)比更高。本設(shè)計(jì)中選用51系列的AT89C52

10、，它是低電壓、低功耗、高性能的CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和256B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，32個(gè)I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，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)行及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任務(wù)，一方面，它將A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器和語(yǔ)音芯片等通過I/O口地址線和數(shù)據(jù)線連接起來；另一方面，它將用戶下載的程序通過控制總線控制數(shù)據(jù)的輸入輸出，從而實(shí)現(xiàn)冊(cè)電壓的功能。四顯示器件的選擇本次設(shè)計(jì)中有顯示模塊，設(shè)計(jì)要求顯示最后電壓的數(shù)字值和電壓的單位。1602液晶是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16*2即32個(gè)字符。1602液晶模塊

11、內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。使用時(shí)直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動(dòng)即可。它的特點(diǎn)是顯示字跡清楚，價(jià)格相對(duì)便宜。1602液晶滿足本設(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。21602液晶的參數(shù)資料我們選擇了1602液晶做為本設(shè)計(jì)的顯示模塊的顯示器件。以下是1602液晶的各方面參數(shù)：1接口信號(hào)說明：編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地2VDD電源正極3VL液晶顯示偏壓信號(hào)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端5R/W讀/寫選擇端6E使能信號(hào)8-14D0-D7Data I

12、/O15BLA背光源正極16BLK背光源負(fù)極2基本操作時(shí)序：1. 讀狀態(tài)：輸入：RS=0，RW=1，E=1。輸出：D0-D7為狀態(tài)字2. 寫狀態(tài)：輸入：RS=0，RW=0，D0-D7為指令碼，E為高脈沖。輸出：無3. 讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=1，RW=1，E=1。輸出：D0-D7為數(shù)據(jù)。4. 寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=1，RW=0，D0-D7為數(shù)據(jù)，E為高脈沖。輸出：無3狀態(tài)字說明STA7STA6STA5STA4STA3STA2STA1STA0STA0-6當(dāng)前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值STA7讀寫操作使能1：禁止 0：允許 4指令的說明。 顯示模式設(shè)置 指令碼 功能00111000設(shè)置16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，

13、8位數(shù)據(jù)口 顯示開/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置 指令碼 功能00001DCBD=1開顯示；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)讀寫一個(gè)字條款后地址指針加一，且光標(biāo)加一。N=0當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減一，且光標(biāo)減一。S=1當(dāng)寫一個(gè)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)的效果。S=0當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示不移動(dòng)。數(shù)據(jù)控制： 指令碼 功能80H+地址碼（0-27H，40H-67H）設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針01H顯示清屏：1，數(shù)據(jù)指針清0 2，所有顯示清002H顯示回車：數(shù)據(jù)指針清0五模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片的選擇在本設(shè)

14、計(jì)中，模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換模塊是一個(gè)重要的模塊，它關(guān)系到最后數(shù)電壓表電壓值的精確度。所以，A/D芯片的選擇是設(shè)計(jì)過程中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。1常用的A/D芯片簡(jiǎn)介常用的A/D芯片有AD0809，AD0832，TLC2543C等幾種。下面簡(jiǎn)單介紹一下這三種芯片。AD0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它是由一個(gè)8路的模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8 路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。些A/D轉(zhuǎn)換器是的特點(diǎn)是8位精度，屬于并行口，如果輸入的模擬量變化大快，必須在輸入之前增加采樣電路。AD0832也是8位逐次逼近型A

15、/D轉(zhuǎn)換器，可支持致命傷個(gè)單端輸入通道和一個(gè)差分輸入通道。它易于和微處理器接口或獨(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)高速傳輸轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。它有高速的轉(zhuǎn)換，通用的控制能力，具有簡(jiǎn)化比率轉(zhuǎn)換，刻度以及模擬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)換芯片的特點(diǎn)，前兩種芯片的性能和精度都不如第三種芯片。在本設(shè)計(jì)中，我們的目標(biāo)是設(shè)計(jì)高精度的電壓表，因此在此，我們選擇精度為12位的TLC2543芯片。2模數(shù)（A/D）芯片TLC2543的資料綜

16、合本設(shè)計(jì)的各方面考慮，我們選了TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。下面就介紹此芯片的各方面資料。TLC2543芯片的封裝引腳圖和引腳說明如下： 引腳說明：引腳號(hào)名稱I/O說明1-9，11，12AIN0-AIN10I模擬輸入端。15CSI片選端。17Data inputI串行數(shù)據(jù)輸入端。16Data outO用于A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸也的3態(tài)串行輸出端19EOCO轉(zhuǎn)換結(jié)束端10GND接地端18I/O clkI輸入/輸出時(shí)鐘端14REF+I正基準(zhǔn)電壓端13REF-I負(fù)基準(zhǔn)電壓端20VCC正電壓端。各引腳的使用詳細(xì)介紹。1 AIN0-AIN10這11個(gè)模擬信號(hào)輸入由內(nèi)部多路選器選擇。對(duì)4.1MHZ的I/O clk

17、，驅(qū)動(dòng)源阻抗必須小于或等于50歐并且能夠?qū)⒛M電壓由60PF的電容來限制其斜率。2 在CS端的一個(gè)由高低低變化將復(fù)位內(nèi)部計(jì)數(shù)器并控制使能data out,data input和I/O clk。一個(gè)由低至高的變化將在一個(gè)設(shè)置時(shí)間內(nèi)禁止data input和I/O clk.3 串行數(shù)據(jù)輸入端data input是一個(gè)4位的串行地址選擇下一個(gè)即將被轉(zhuǎn)換的所需的模擬輸入或測(cè)試電壓。串行數(shù)據(jù)以MSB為前導(dǎo)并在I/O clk的前4個(gè)上升沿被移入。在4個(gè)地址位被讀入地址寄存器后，I/O clk 將剩下的幾位依次輸入。4 Data out在CS為高時(shí)處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，而當(dāng)CS為低時(shí)處于激活狀態(tài)。CS一旦有效，按

18、照前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB/LSB值將data out從高阻抗?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的邏輯電平，I/O clk 的下一個(gè)下降沿將根據(jù)下一個(gè)MSB/LSB將data out驅(qū)動(dòng)成相應(yīng)的邏輯電平，剩下的各位依次移出。5 EOC在最后的I/O clk 下降沿之后，從高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值椭钡睫D(zhuǎn)換完成及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸。6 GND端是內(nèi)部電路的地回路端，除加有說明外，所有電壓測(cè)量都相對(duì)于GND7 I/O clk端串行輸入并完成以下四個(gè)功能：第一，在I/O clk的前8個(gè)上升沿，它將8個(gè)輸入數(shù)據(jù)信鍵入輸入數(shù)據(jù)寄存器。在第4個(gè)上升沿之后為多路器的地址。第二，在I/O clk的第4個(gè)下降沿，在選定的多路器的輸入端上的模

19、擬輸入電壓開始和電容器充電并繼續(xù)到I/O clk的最后一個(gè)下降沿。第三，它將前一次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)的其余11位移出data out端。在I/O clk的下降沿時(shí)數(shù)據(jù)變化。第四，在I/O clk的最后一個(gè)下降沿它將轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)傳送到內(nèi)部的狀態(tài)控制位。8 REF+端通常接VCC，最大輸入電壓范圍取決于加于本端與加于REF-端的電壓差。9 REF-端通常接地。六總體設(shè)計(jì)1技術(shù)要求：1） 最高量程為：200V。2） 分為三檔量程：2V，20V，200V?？梢酝ㄟ^調(diào)檔開關(guān)實(shí)現(xiàn)各檔位。最高精度為0.01mv。3） 被測(cè)電壓的電壓值小于1V時(shí)，有自動(dòng)換以MV為單位顯示。4） 通過按鍵可以顯示5秒的平均電壓的電壓

20、值。2設(shè)計(jì)方案：根據(jù)上述，我們選擇單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。使用的基本元器件是：AT89C51單片機(jī)，TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，1602液晶顯示器，開關(guān)，按鍵，電容，電阻，晶振，標(biāo)準(zhǔn)電源等等。設(shè)計(jì)的基本框圖如下：?jiǎn)纹瑱C(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七硬件電路系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)根據(jù)上述選擇的各元器件，各電路模塊的電路圖如下描述。1單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路，復(fù)位電路，電源。其原理圖如下： 此模塊中，單片機(jī)的晶振是12MHZ，C1和C2的電容是10UF，C3可選1-10UF。R1電阻為1K。2輸入電路由于輸入電路的電壓比基準(zhǔn)電壓（2V）高很

21、多，因此在輸入電路必須加電壓衰減器。衰減電路可由開關(guān)來選擇不同的衰減率，從而切換檔位。則完整輸入電路如下： 通過計(jì)算，可知設(shè)計(jì)衰減器用的電阻R2，R3和R4分別為：9M，900K，100K控制檔位的開關(guān)是雙開關(guān)的，目地是能夠使單片機(jī)CPU自動(dòng)識(shí)別檔位，即可用相應(yīng)的檔位的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的算法計(jì)算出正確的電壓值。被測(cè)電壓輸入端、整理過的模擬電壓輸入端，開關(guān)與單片機(jī)的連接如圖所示。3A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的連接此設(shè)計(jì)中選擇的是A/D轉(zhuǎn)換芯片的通道0，A/D芯片的數(shù)據(jù)輸入口連接單片機(jī)的P1.3口，數(shù)據(jù)輸出口連接單片機(jī)的P1.4口，芯片使能端連接單片機(jī)的P1.5口，脈沖端連接單片機(jī)的P1.6口。模塊連接如下圖

22、所示。41602液晶與單片機(jī)連接此模塊液晶的RS，RW和E端分別連接單片機(jī)的P1.2，P1.1和P1.0口；液晶的數(shù)據(jù)各端口連接單片機(jī)的P0口。具體如下圖所示。5 鍵盤與單片機(jī)的連接如下。此鍵盤的一端與單片機(jī)的P2.0口連接，另一端接地。原理圖如下所示。 該鍵盤的功能：當(dāng)鍵盤被按下時(shí)，即可計(jì)算后5秒的平均電壓值。八系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)1匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的特點(diǎn)及選擇本設(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

23、。而C語(yǔ)言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語(yǔ)言高，但語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用方便，靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(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的處理速度非常的快。用C語(yǔ)言來控制單片機(jī)無疑是一個(gè)理想的選擇。所以在本設(shè)計(jì)中采用C語(yǔ)言編寫軟件程序。2主程序設(shè)計(jì)主程序設(shè)計(jì)包括以下方面：按照硬件電路對(duì)單片機(jī)位定義。編寫延時(shí)模塊程序。編寫驅(qū)動(dòng)1602液晶顯示模塊程序。編寫驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換模塊程序。編寫鍵盤掃描模塊程序。主程序的總體流程如下圖： 開始對(duì)液晶，定時(shí)器初始化A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示瞬

24、時(shí)電壓值鍵盤判斷顯示5秒的平均電壓值3秒后清屏全部軟件程序如下：#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define key_state0 0 /鍵盤掃描的各個(gè)狀態(tài)#define key_state1 1#define key_state2 2#define key_state3 3sbit rs=P12;/1602液晶寫命令/數(shù)據(jù)標(biāo)志,0時(shí)寫命令sbit rw=P11;/1602液晶寫入/讀出標(biāo)志,0時(shí)寫入數(shù)據(jù)sbit ep=P10;sbit input=P14;sbit output=P13;sbit cs=

25、P15;sbit clk=P16;sbit key=P20;sbit flag_1=P21;/定義電壓表檔位相關(guān)標(biāo)志sbit flag_2=P22;sbit flag_3=P23;sbit flag_4=P24;uchar code tab0=V ; /顯示的單位及有關(guān)的字符uchar code tab1=MV;uchar code tab2=Power:;uchar code tab3=Aver_V:;/平均電壓值標(biāo)志符uchar t;void delay(int z)/延時(shí)函數(shù)int x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=10;y0;y-);void write_com(ucha

26、r com)/往1602液晶寫命令函數(shù)rs=0;P0=com;delay(5);ep=1;delay(5);ep=0;void write_dat(uchar dat)/往1602液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù)rs=1;P0=dat;delay(5);ep=1;delay(5);ep=0;void init_1602()/對(duì)1602液晶的初始化函數(shù)rs=0;rw=0;write_com(0x38);delay(1);write_com(0x0c);delay(1);write_com(0x06);delay(1);write_com(0x01);delay(1);void init_timer0()/定時(shí)計(jì)數(shù)

27、器0初值化函數(shù)，TMOD=0x01;/方式一TH0=(65536-50000)/256;/每50ms中斷一次TL0=(65536-50000)%256;IE=0x82;/打開中斷TR0=0;/定時(shí)器首先不可工作void display(uchar x,uchar y,uint dat)/顯示電壓值的函數(shù),x行y列開始顯示uint add;uchar i,a5;switch(x)case 0:add=0x80;break;case 1:add=0x80+0x40;break; add=add+y; write_com(add); for(i=0;i5;i+)ai=dat%10;dat=dat/1

28、0; write_dat(a4+0x30); write_dat(a3+0x30); write_dat(a2+0x30); write_dat(.); write_dat(a1+0x30); write_dat(a0+0x30);void display_zifu(uchar x,uchar y,uchar *str)/顯示字符函數(shù),x行y列開始顯示uint add;switch(x)case 0:add=0x80;break;case 1:add=0x80+0x40;break; add=add+y;write_com(add);while(*str!=0)write_dat(*str);

29、str+;uint read_AD(uchar con_way)/讀取AD轉(zhuǎn)換值操作函數(shù)uint dat=0;uchar i;cs=0;clk=0;con_way=4;for(i=0;i12;i+)con_way=1;/*選擇0通道，在輸入該控制數(shù)據(jù)的同時(shí)輸出前一次AD轉(zhuǎn)結(jié)果*/ input=CY;dat=100)/當(dāng)電壓值大于1V時(shí),用V顯示,否則用mV顯示display_zifu(0,1,tab2);display(0,7,dat);display_zifu(0,13,tab0);elsedisplay_zifu(0,1,tab2);display(0,7,dat*1000);displa

30、y_zifu(0,13,tab1); read_key(); /當(dāng)鍵盤按下時(shí)，計(jì)算后五秒的平均電壓值if(t=20)t=0;flag+;if(flag=1)dat1=dat;if(flag=2)dat2=dat;if(flag=3)dat3=dat;if(flag=4)dat4=dat;if(flag=5)dat5=dat;dat_aver=(dat1+dat2+dat3+dat4+dat5)/5;display(1,7,dat_aver);display_zifu(1,13,tab0);dat_aver=0; if(flag=8)flag=0;write_com(0x01);TR0=0; v

31、oid timer0() interrupt 1/定時(shí)器中斷函數(shù)TH0=(65536-50000)/256;/重新放入初始值TL0=(65536-50000)%256;t+;九系統(tǒng)的調(diào)試完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)行，必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試分了硬件和軟件調(diào)試。1 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除硬件故障，其中包括設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤和工藝性故障等。1） 檢查所設(shè)計(jì)的硬件電路板所有的器件和引腳是否正確，尤其是電源的連接是否正確；檢查各總線是否有短路的故障。檢查開關(guān)/按鍵是否正常，是否連接正確，為了保護(hù)芯片，應(yīng)先對(duì)各IC座電位進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后再插入芯片。2） 將40芯片的仿真插頭插入單片機(jī)插座進(jìn)行調(diào)試，檢查各接口是否滿足設(shè)計(jì)的要求，有正常的程序測(cè)試硬件電路的好壞。2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序的錯(cuò)誤，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)硬件的故障。軟件調(diào)試是一個(gè)模塊一個(gè)模塊進(jìn)行的。首先單獨(dú)調(diào)試各子程序是否能夠按照預(yù)期的功能，接口電路的控制是否正常。最后調(diào)試整個(gè)程序。尤其注意的是各模塊間能否正確的傳遞參數(shù)。1） 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)，觀察在1602液晶上是否能夠顯示相應(yīng)的字符。如果不能，則在相關(guān)的子程序中設(shè)計(jì)斷點(diǎn)，反復(fù)調(diào)試直到能