基于单片机实现的数字电压表毕业论文

基于单片机实现的数字电压表毕业论文内容摘要：

式设制 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 显示状态设制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 无标画面滚动 0 0 0 0 0 1 S/C RL * * 功能设置 0 0 0 0 1 DL N F * * CGRAM 地址设制 0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 DDRAM 地址设制 0 0 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 读 BF 和 AC 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 写数据 1 0 数 据 读数据 1 1 数 据 (3)写命令字 由表 32 可知当 RS=0， R/W=0 时，才可以通过单片机或用户指令把数据写到 LCD模块，此时就对 LCD 进行调制。 可采用查询方式：先读入状态字，再判断忙标志位，最后写命令字。 图 310 所示 为写命令字的流程图。 重庆电子工 程职业学院毕业论文 第 12 页 共 31 页 图 310 写命令字流程图 1） 定义光标位置 显示数据的某位，就是把显示数据写在相应的 DDRAM 地址中， DDRAM 地址占 7 位。 Set DDRAM address 命令如表 33 所示。 光标定位，写入一个显示字符后，DDRAM 地址会自动加 1 或减 1，加或减由输入方式设置。 表 33 Set DDRAM address 命令 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 第 1 行 DDRAM 地址与第 2 行 DDRAM 地址并不连续 ， 如表 34 所示。 表 34 DDRAM 地址 row 1 2 3 4 5 … 14 15 16 line1 80H 81H 82H 83H 84H … 8dH 8eH 8fH line2 0c0H 0c1H 0c2H 0c3H 0c4H … 0cdH 0ceH 0cfH 2） LCD 初始化 从通电开始延时，先经过判忙后再进行功能设置，过一段时间后可以设制显示状态（如设制行、位或阵列）再经过延时清屏后才可以设置输入方式，具体实现过程如图 311 所示。 重庆电子工 程职业学院毕业论文 第 13 页 共 31 页 图 311 LCD 初始化流程图 2． LCD 显示程序设计 LCD 显示程序的设计一般先要确定 LCD 的初始化、光标定位、确定显示字符后，显示流程 如图 312 显示。 图 312 LCD 显示程序流程图重庆电子工 程职业学院毕业论文 第 14 页 共 31 页 第 4 章 系统软件设计 根据需要，可将系统软件按照功能划分为 4 个模块，分别是主程序模块、 A/D 转换模块、液晶显示模块、中断服务程序模块 (改变显示的小数点位置 )，各模块的功能关系如图 41 所示。 编写系统软件时，可首先编写各模块的底层驱动程序，而后是系统联机调试，编写上层主程序。 图 41 系统软件框图 主程序设计 图 42 主程序流程图 系统主程序 液晶管显示 A/D转换 中断服务 . 重庆电子工 程职业学院毕业论文 第 15 页 共 31 页 主程序主要负责各个模块的初始化工作：设置定时器、寄存器的初值，启动 A/D转 换，读取转换结果，处理量程转换响应，控制液晶实时显示等，其流程图如图 42所示。 A/D 转换程序 A/D 转换程序的功能是采集数据，在整个系统设计中占有很高的地位。 当系统设置好后，单片机扫描转换结束管脚 的输入电平状态，当输入为高电平则转换完成，将转换的数值转换并显示输出。 若输入为低电平，则继续扫描。 程序流程图如图43 所示。 图 43 A/D 转换程序流程图 中断服务程序 中断服务程序的功能是为 ADC0808 提供时钟信号，当中断发生时将 AT89C51单片机的 管脚将输出信号取反 ，为 ADC0808 提供 12kHz 时钟信号。 重庆电子工 程职业学院毕业论文 第 16 页 共 31 页 第 5 章 系统仿真与调试 在进行电路的局部调试之后，我又进行了系统整机调试。 首先为 ADC0808 接上+12V 的电压，为其它芯片接上 +5V 的工作电压。 另外还要输入待测的模拟电压，该电压从 200mV 以下的电压开始输起，依次增大，直到达到待测电压的上限 50V 为止，记录测量数据并分析系统性能。 分局部调试 1． 检查 ADC0808 是否工作 ADC0808 集成了三个控制端。 如果某一控制端为高电平则对应的开关将接通。 为测量其是否工作，我们将它的三个控制端用导线引出分别接高 低电平，发现测量结果与理论分析结果一致， ADC0808 工作正常。 2． 各量程调节 这一步调试是建立在上述两步调试的基础上的。 针对不同的档位，我们通过接入不同待测的模拟量来调节电压。 整机调试 本系统的测试采用 Proteus 软件，系统在 Proteus 软件中仿真时使用的元件如表51 所示。 测试表明，系统运行正常，能准确将直流模拟信号的电压转换成数值显示，并能精确到 5 位有效数字，达到了设计的要求。 表 51 元件 名称 及属性 序号 元件名 属性 序号 元件名 属性 1 AT89C51 单片机 7 LM016L LCD1602 3 CAP 电容 8 ADC0808 8 位 A/D 转换器 4 CAPELEC 电解电容 9 PULLUP 上拉电阻 5 CRYSTAL 晶振 10 SWPOT4 4 路模拟开关 6 RES 电阻 11 74LS02 与非门 重庆电子工 程职业学院毕业论文 第 17 页 共 31 页 系统仿真 采用 Keil编译器进行源程序编译及仿真调试，调好程序后将目标程序导入 Proteus进行软硬件调试，基于单片机实现的数字电压表测试值见表 52 所示。 表 52 测试值与真实值 电压表测得值 /V 绝对误差 /V + + + + + + + + 电压表测得值 /V 绝对误差 /V + + + + + + + + + 从表中可以看出，电压表测得值误差均在 以内，这与采用 8 位 A/D 转换器所能达 到的理论误差精度相比较接近，因此在一般的应用场合都可以满足要求。 重庆电子工 程职业学院毕业论文 第 18 页 共 31 页 结 论 本设计以 AT89C51 单片机为控制核心，通过集成摸数转换芯片 ADC0808 将被测信号转换成数字信号，经单片机内部程序处理后，由液晶显示器 LCD1602 显示测量结果。 仿真测试表明，系统性能良好，测量读数稳定易读、更新速度合理，直流电压测量范围为 0～ 50V，最小分辨率为 ，满足任务书指标要求。 但是，该系统也存在一定程度的不足，例如： 输入电压易发生干扰不稳定，且驱动能力可能存在不足，需在被测信号的输入端加上一部分驱动电路，比 如将量程转换电路改成带放大能力的自动量程转换电路，将幅值较小的信号经适当放大后再测量，可显著提高精度； 输出量可用平均值算法来改善，使测量准确度更高。 若能将测量的电压值实时保存，使用时将更方便。 ADC0808 可实现对 8 个通道的输入信号轮流转换，本设计仅仅使用了其中一个通道，造成了较大的资源浪费。 若能对电路稍加改进，实现对多路信号的轮流测量并自动保存相应结果，其应用价值将会更大。 重庆电子工 程职业学院毕业论文 第 19 页 共 31 页 致 谢 本文是在 赵阔 老师的精心指导下完成的。 在此向他表示衷心的感谢。 感谢同学的鼓励和帮助，让我顺利完成本次设计任务。 通过短暂的毕业设计，从而提高了我的理论水平，真正做到学有所用，虽然在其过程中我也遇到一些困难，但是从中我也得到了很多的帮助，没有半途而废，没有灰心丧气，我都一一克服了，这些都是一种收获，最让我感到高兴的是终于按质按量的完成了毕业设计。 感谢我的指导老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽启迪。 本次毕业设计的每一个细节都离不开您的细心指导。 感谢同学、朋友的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。 重庆电子工 程职业学院毕业论文 第 20 页 共 31 页 参考文献 [1] 徐爱钧 ． 智能化测量控制仪表原理与设计（ 第二版） ． 北京：北京航空航天大学出版社， 2020 [2] 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉 ． 8051 单片机实践与应用 ． 北京：清华大学出版社，2020 [3] 黄智伟 ． 全国大学生电子设计竞赛训练教程 ． 北京：电子工业出版社， 2020 [4] 汪德彪 ． MCS51 单片机原理及接口技术 （ 第一版 ）． 北京：电子工业出版社，2020重庆电子工 程职业学院毕业论文 第 21 页 共 31 页 附录１ 系统源程序 COM EQU 50H DAT EQU 51H RS EQU。 LCD 寄 存器选择信号 RW EQU。 LCD 读 /写选择信号 E EQU。 LCD 使能信号 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP BT0。 T0 中断入口 ORG 0030H。 主程序初始化 MAIN： MOV SP，。