单片机课程设计数字电压表

1、目 录第一章 前言- 3 -1.1概述- 3 -1.2系统原理及基本框图- 3 -第二章 硬件设计- 4 -2.1 背景介绍- 4 -2.1.1、预备知识- 4 -2.1.2、单片机测量电压原理- 4 -2.2 设计目的- 4 -2.3 设计题目- 4 -2.4 设计说明- 5 -2.4.1、系统设计- 5 -2.4.2、硬件原理- 5 -2.4.3、系统连接- 6 -2.5 软件流程图- 7 -2.6 系统各模块原理图- 9 -第三章 程序设计- 15 -第四章总结- 19 -第一章 前言1.1概述数字电压表（digital voltmeter）简称dvm，它是采用数字化测量技术，把连续的模

2、拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便。目前，由各种单片a/d 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由dvm扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本章重点介绍单片a/d 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。1.2系统原理及基本框图如图1.1所示，模拟电压经过档位切换到不同的分压电路衰减后，经

3、隔离干扰送到a/d转换器进行a/d转换，然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到led中显示，同时通过串行通讯与上位机通信.输入电路a/d转换spce061a芯片led显示第二章 硬件设计2.1 背景介绍2.1.1、预备知识 1. 熟悉凌阳单片机工作原理。 1）凌阳单片机的i/o口的使用原理和设置； 2）凌阳单片机的中断功能； 3）凌阳单片机的adc的了解。 2. 熟悉凌阳汇编语言及c语言。 2.1.2、单片机测量电压原理 单片机实现电压测量，首先要把输入的电信号转换为数字量，这一转换过程称为a/d转换，又称为量化过程，需要用到a/d转换器。 2.2 设计目的本课程设计的基本要求是： 1

4、. 熟悉凌阳十六位单片机系统板61板的基本构成。 2. 掌握led数码管原理及使用方法。 3. 掌握61板的使用方法。 4. 初步掌握spce061a单片机汇编语言一般编程技巧。 5. 初步掌握61板系统调试的一般步骤及方法。 6. 掌握adc的使用。 2.3 设计题目本装置将实现0-3.3v的电压测量，ioa6接要测量的电压，经ad转换后，计算出当前电压值，在数码管上显示当前电压。具体要求如下： 1. 通过ioa6接入要测量的电压，单片机自动检测。 2. 在数码管上实时显示当前电压值。 2.4 设计说明2.4.1、系统设计 根据设计题目的要求分析，并考虑到题目的可扩展性，系统分成两大部分：

5、1. 模拟电压输入。 2. 数码管显示。 根据系统的功能现选择61板作为单片机控制处理部分，利用4位led数码管作为显示部分，如图 4.36所示。 03.3v电压输入spce061a精简开发板ioa815led数码管iob89ioa6 2.1 系统框图2.4.2、硬件原理 61板电路原理图请参考附录。 关于led数码管可参考第一章内容。 03.3v可调的电压可以通过在vdd与gnd之间接一电位器获得，其电路如下图所示。 vdd（3.3v）gndr（10k）ioa6 2.2 显示部分原理图2.4.3、系统连接 采用凌阳大学计划的led键盘模组和61板搭配可以很容易的完成这个课程设计的题目。它的连

6、结图如图 4.38所示，iob的低八位控制数码管显示段位，iob高八位控制点亮哪一个数码管，ioa6连接模拟电压输入端av（图中并没有画出具体连线）。led键盘模组的左上角有一个可变电阻，调整它的阻值即可在ioa6获得不同电压。 2.3 led键盘膜组和61板连接图发光二极管数码管1数码管2数码管3数码管4数码管5数码管6key1key2key3key4key5key6key7key8按键状态跳线2*4key2.5 软件流程图在主程序中，首先初始化ad和数码管驱动程序，然后不断执行ad采集，将采到的数字量换算成03.3v区间的电压值，在数码管上显示出来。其流程如下： 开始初始化ad及数码管驱动

7、程序获压值在数码管上显示 显示器片选 1*8key 显示器段选 ioa8-15 ioa0-7 iob0-7 iob8-15 2.4 主程序流程图ad转换程序连续采集8个数字量，取其平均值，返回给主程序。 yn开始adc_sum = 0ad转换完成?将ad转换值累加至adc_sum已执行8次转换?adc_sum=adc_sum/8返回adc_sumyn 2.5 ad转换程序流程2.6 系统各模块原理图原理与框图：（1）电源区原理框图 （2）下载区原理框图ice 基本运作方式是通过控制 clock 及通过 ice 喂入指令方式，来控制cpu 的运行及缓存器资料和内存资料的存取，因此必须透过控制缓存

8、器值的设定来控制目前 cpu 的动作. 每个相连接的不同ice模块都拥有自己独特的3-bit id，当pc在传送control信号时都会先传送该 3-bit id，只有ice本身的id和control信号的id 相同时才会执行该命令或回传资料。61板上的74hc244主要在我们选用下载线的时候起作用，主要奇缓存的作用和完成sda是作为数据回送还是数据下传的选择。 （3）音频输入部分如下图所示电路， micp和micn将随着mic产生的波形变化，并在两个端口处形成两路反相的波形，再经过两级运放放大，把放大的语音信号交给adc转换为数字量，这个时候我们就可以通过单片机编程对这些数据进行处理，比如说

9、语音数据压缩、语音识别样本处理。音频输入外围电路如下：2.3.5音频输出部分spy0030是凌阳公司开发的专门用于语音信号放大的芯片，它的增益如下所示： gain=2*5000/(5000+r1) spy0030工作原理图2.3.6按键部分按键是通过通断控制来实现它的功能，61板上的按键在没按下时，它的1、3脚是断开的，当按下时这两个脚是连通的。若此时我们在1脚接一个高电平，把第三脚连到一个i/o口上，这就形成了一个人机操作界面，通过编程对i/o扫描，单片机就能识别到我们的按键命令。第三章 程序设计3.1 程序名称为voltagetest。 工程名称：voltagetest 功能描述：03.3

10、v电压表参考程序 实现0-3.3v的电压测量，ioa6接要测量的电压，经ad转换后，计算出当前电压值，在数码管上显示当前电压。具体要求如下：1. 通过ioa6接入要测量的电压，单片机自动检测。2. 在数码管上实时显示当前电压值。 涉及的库：cmacro.lib组成文件：main.c, ad.cdig.asmad.h, dig.h硬件连接：led键盘模组的2*4key接ioa低8位，dig接iob高8位，seg接iob低8位，61板的电压选择跳线j5跳至3v位（1）主程序文件名称：main.c 功能描述：03.3v电压的程序#include ad.h/ ad采集程序头文件#include dig

11、.h/ 包含数码管驱动头文件#define clr_wdt()*(unsigned *)0x7012=1/ 清看门狗 语法格式：void dispfloat(float fnum) 实现功能：显示10以内浮点数，保留2位小数 参数：fnum - 要显示的数值，范围0.009.99 返回值：无const unsigned dignum=/ 09十个数字对应的数码管显示编码0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x27,0x7f,0x6f;void dispfloat(float fnum)unsigned int tempnum, i;if(fnum10)retu

12、rn;tempnum = (unsigned int)fnum;/ 获得整数部分dig_set(1, dignumtempnum | 0x80);/ 在第1位上显示整数部分（以及小数点）for(i=2; i=3; i+)fnum = (fnum - tempnum) * 10;tempnum = (unsigned int)fnum;dig_set(i, dignumtempnum);/ 在第i位上显示第i-1位小数 语法格式：int main(void) 实现功能：主函数 参数：无 返回值：无int main()unsigned int ad_data;float ad_result;adc

13、_init();dig_init();while(1)clr_wdt();ad_data = adc_get();ad_result = (float)ad_data/0xffc0)*4.0;dispfloat(ad_result);#define p_int_ctrl(unsigned int*)0x7010/ 硬件端口定义#define p_int_clear(unsigned int*)0x7011/ 硬件端口定义#define c_irq4_4khz0x0040/ 常数助记符定义void irq4(void)_attribute_(isr);/ 将irq4函数声明为中断服务函数/ 语法

14、格式：void irq4(void) 实现功能：irq4中断服务函数，用于led数码管驱动 参数：无 返回值：无void irq4(void)/ irq4函数体if(*p_int_ctrl&c_irq4_4khz)!=0x0000)/ 如果是4khz中断*p_int_clear = c_irq4_4khz;/ 清中断标志位dig_drive();（2）顶头文件void adc_init(void);unsigned int adc_get(void);#endif;实验显示结果：3.2 可扩展题目3.2.1、功能描述： 1）、改进为两路电压数据采集； 2）、用61板的key1与key2切换采集通道； 3）、按下key3键语音播报当前电压值。 3.2.2、方案论证： 1）、多路ad采集； 2）、61板播放语音； 3）、按键扫描. 第四章总结1.电压测量通过不同的接口电路可实现温度、湿度、压力等测量，广泛应用于工业领域。本电路设计别具一格，是一种高精度、低功耗、宽量程、智能化的电压表。