智能双路数字电压表

1、微机原理及接口技术微机原理及接口技术课程设计指导课程设计指导设计内容：设计内容：智能双路数字电压表智能双路数字电压表计算机科学与技术教研室计算机科学与技术教研室20152015年年1212月月设计任务设计任务设计课题设计课题智能双路数字电压表智能双路数字电压表设计目的：设计目的：通过小型微机应用产品的设计与调试过程，运用通过小型微机应用产品的设计与调试过程，运用微机原理及接口技术课程所学的基本知识，在设计中加以应用，微机原理及接口技术课程所学的基本知识，在设计中加以应用，进而得到理解、巩固和提高发展，通过实践的过程学习与掌握进而得到理解、巩固和提高发展，通过实践的过程学习与掌握分析与解决实际问

2、题的方法与手段，提高设计、编程与调试的分析与解决实际问题的方法与手段，提高设计、编程与调试的实际动手能力，作为工程技术工作的一次基本训练。实际动手能力，作为工程技术工作的一次基本训练。设计任务：设计任务：设计一个以单片机为核心的智能双路数字电压表，设计一个以单片机为核心的智能双路数字电压表，通过多选一电子模拟开关及通过多选一电子模拟开关及A/DA/D转换器巡回采集两路被测电压的转换器巡回采集两路被测电压的数据，进行信号处理及标度变换，以一定的节拍时间交替显示，数据，进行信号处理及标度变换，以一定的节拍时间交替显示，应有显见的符号标示被测信号源回路，并可通过按钮开关操控应有显见的符号标示被测信号

3、源回路，并可通过按钮开关操控冻结或切换显示，可通过键盘进行参数设定，编程并在单片机冻结或切换显示，可通过键盘进行参数设定，编程并在单片机实验板上模拟调试实现。实验板上模拟调试实现。基本设计要求基本设计要求1 1、八位、八位LED 7LED 7段数码管显示当前检测回路的标识、电压值及其单段数码管显示当前检测回路的标识、电压值及其单位或其他界面信息。位或其他界面信息。2 2、电压测量范围、电压测量范围0V4.96V0V4.96V，应有输入被测电压超量程判断及提，应有输入被测电压超量程判断及提示。示。3 3、应采取数字滤波技术提高测量与显示的稳定性。、应采取数字滤波技术提高测量与显示的稳定性。4 4

4、、基本显示模式为：两路被测电压值按设定的节拍交替测量与、基本显示模式为：两路被测电压值按设定的节拍交替测量与显示，电压值保留二位小数。显示，电压值保留二位小数。5 5、设置一个、设置一个“冻结冻结”按钮开关以操控进入或退出当前回路的冻按钮开关以操控进入或退出当前回路的冻结显示方式，冻结显示期间每约结显示方式，冻结显示期间每约0.5S0.5S更新一次测量值更新一次测量值 。6 6、设置一个、设置一个“切换切换”按钮开关以操控强行切换显示下一检按钮开关以操控强行切换显示下一检测回路数据。测回路数据。7 7、对开关量输入信号须进行软件消抖动处理。、对开关量输入信号须进行软件消抖动处理。8 8、键盘设

5、定交替测量显示的节拍范围为、键盘设定交替测量显示的节拍范围为0.5S5.0 S0.5S5.0 S，设定，设定分辨率分辨率0.1V0.1V，设定界面应有醒目的当前修改位提示。，设定界面应有醒目的当前修改位提示。9 9、无操作时间超过、无操作时间超过3030秒钟后自动恢复为基本的运行状态。秒钟后自动恢复为基本的运行状态。功能扩展提示：功能扩展提示：( (选做选做) )1 1、开机进行接口部件及数码显示器、指示灯、讯响器等自检。、开机进行接口部件及数码显示器、指示灯、讯响器等自检。2 2、每隔一定的时间，穿插显示实时钟信息一定的时间，通过、每隔一定的时间，穿插显示实时钟信息一定的时间，通过键盘设定其

6、间隔参数。键盘设定其间隔参数。3 3、扩展显示模式二：同时显示两路电压测量数据，每约、扩展显示模式二：同时显示两路电压测量数据，每约0.5S0.5S更新一次测量值，电压值保留一位小数。设置一个更新一次测量值，电压值保留一位小数。设置一个“模式模式”拨动开关以选择两种显示模式之一。拨动开关以选择两种显示模式之一。4 4、超上限告警功能，通过键盘设定电压上限值范围为、超上限告警功能，通过键盘设定电压上限值范围为0V4.96V 0V4.96V ，监测到某回路电压超上限时有相应显示内容的，监测到某回路电压超上限时有相应显示内容的闪烁提示、超上限闪烁提示、超上限LEDLED指示灯亮、讯响告警及继电器触点

7、输指示灯亮、讯响告警及继电器触点输出控制功能。出控制功能。 5、实现带有回差的超上限告警功能，通过键盘设定回差、实现带有回差的超上限告警功能，通过键盘设定回差值的范围为值的范围为0 .10V0.50V，设定回差分辨率，设定回差分辨率0.01V。6、添加超下限告警功能。、添加超下限告警功能。6、添加多挡量程功能，如、添加多挡量程功能，如1.24V量程、量程、0.31V量程。量程。8、其他功能扩展。、其他功能扩展。 1 1、布置课题，明确任务、总体方案设计、布置课题，明确任务、总体方案设计 2.52.5天天2 2、基本功能控制程序设计及调试、基本功能控制程序设计及调试 3 3天天3 3、程序功能完

8、善、改进、扩展、程序功能完善、改进、扩展 2 2天天4 4、答辩及编写设计说明书、答辩及编写设计说明书 2.52.5天天 设计环节及进程安排：设计环节及进程安排： 设计说明书内容纲要：设计说明书内容纲要：设计任务设计任务总体方案设计与方案论证总体方案设计与方案论证总框图及总体软件设计说明总框图及总体软件设计说明系统资源分配说明系统资源分配说明局部程序设计说明局部程序设计说明系统功能与操作说明系统功能与操作说明调试记录及调试结果调试记录及调试结果课程设计总结课程设计总结1. 源程序清单（详细注释）源程序清单（详细注释） 显示格式显示格式1.交替显示或交替显示或 冻结显示冻结显示回路回路电压值电压

9、值04，2位小数位小数122、实时钟、实时钟分分时时秒秒3、待定、待定闪烁闪烁4、调节拍、调节拍0509当前位快闪待输入轮回可修改当前位快闪待输入轮回可修改5、调上限、调上限6、调下限、调下限进程码：进程码：01H 02H 03H 04H 05H 06H交替显示交替显示 F? F1 F2 F3 F4常态常态 待定待定 设节拍设节拍 设上限设上限 设下限设下限 设时钟设时钟电压数据格式：电压数据格式： 0 5V信号放大信号放大 255/256倍倍 0 4.98V 8位位A/D 00H FFH 数字滤波数字滤波 要电压值时要电压值时 电压值内码电压值内码 T内内 标度变换标度变换 双字节双字节 (

10、 0 498 )2 00 00H 01 F2H （498） 0 4.98V 数据采集：数据采集：每每8ms采一路，采一路，4遍遍/路路2路路 8ms=256 ms 421B=8字节单元字节单元 转内码（上限、下限以转内码（上限、下限以BCD码设定后码设定后 转内码，易于加减、比较）转内码，易于加减、比较） 要显示时（便于送显缓）要显示时（便于送显缓） 0 4.98V T内内除除100得百位，余数除得百位，余数除10得得 十十 位，余数即个位位，余数即个位 电压值电压值 （含上下限设定）（含上下限设定） 2.96V : 02H 09H 06H TBCD：十位十位 个位个位 小数小数存储单元安排存

11、储单元安排10H13H：2路电压内码（二进制）路电压内码（二进制）27H27H28H28H：上、下限告警标志位：上、下限告警标志位29H29H2FH2FH：开关量及消抖动：开关量及消抖动30H30H37H:37H:显缓显缓38H38H3CH:3CH:实时钟实时钟3DH3DH3FH:3FH:电压电压BCDBCD码码40H40H47H:247H:2路路4 4次次/ /路的路的A/DA/D转换数据（二进）转换数据（二进）60H60H63H:63H:上限上限T T内内、下限、下限T T内内另自行安排如下单元：另自行安排如下单元：进程进程 、路次、位次、节拍设定、节拍计时、无操作计时、路次、位次、节拍设

12、定、节拍计时、无操作计时 （2字字节）、暂存单元等单元，以及一些标志位节）、暂存单元等单元，以及一些标志位总流程方案总流程方案开始开始延时等待各芯片退出复位延时等待各芯片退出复位基本初始化基本初始化设备自检设备自检工作初始化工作初始化延时延时3050mSI/O接口芯片（接口芯片（8255）及）及I/O初值初态初值初态数码管、指示灯、讯响器，可自检接口芯片等数码管、指示灯、讯响器，可自检接口芯片等各模块所用资源初值初态各模块所用资源初值初态(中断、定时、存储单元等）中断、定时、存储单元等）开关量输入及消抖动开关量输入及消抖动显示内容送显缓显示内容送显缓显示更新驱动显示更新驱动开关、单按键开关、单

13、按键判当前界面，取相应内容按格式送显缓判当前界面，取相应内容按格式送显缓电压滚动采集存储电压滚动采集存储约每约每8mS采一路，采一路，2路轮流，路轮流，每路缓存每路缓存4次，按队列滚存次，按队列滚存节拍控制及显示数据处理节拍控制及显示数据处理判节拍到，更改当前显示路次及判节拍到，更改当前显示路次及电压数据处理（滤波标度），以电压数据处理（滤波标度），以节拍或每节拍或每0.5S计算一次计算一次2路路T内内应增加小数点和闪烁的判断显示应增加小数点和闪烁的判断显示冻结显示控制冻结显示控制手动切换控制手动切换控制*长时间无操作处理长时间无操作处理非常态（交替显示）下，非常态（交替显示）下，1分钟无发生

14、分钟无发生键盘、按钮动作则更改进程为常态键盘、按钮动作则更改进程为常态*超上限告警处理超上限告警处理判按钮动作，建标志信息，令节拍到判按钮动作，建标志信息，令节拍到也不切换，每也不切换，每0.5S0.5S更新温度显示数据更新温度显示数据判各路当前温度，超上限则置标志（每判各路当前温度，超上限则置标志（每路一个位），驱动相应指示灯，及讯响路一个位），驱动相应指示灯，及讯响判按钮动作，按节拍到执行相应工作或判按钮动作，按节拍到执行相应工作或更改节拍计时数据，令随后节拍即到更改节拍计时数据，令随后节拍即到*超上限告警处理超上限告警处理类上类上键盘扫描键盘扫描数字键或功能键的参数设定处理数字键或功能键

15、的参数设定处理判当前有意义操作，如判当前有意义操作，如 F F （功能键）、（功能键）、S S（确认键）、（确认键）、C C（撤销键）、（撤销键）、0 09 9置相应置相应操作信息或执行相应工作操作信息或执行相应工作返回主流程返回主流程节拍控制及显示数据处理节拍控制及显示数据处理开始开始节拍计时值节拍计时值=节拍设定值？节拍设定值？Y Y节拍计时单元清节拍计时单元清0冻结？冻结？N N路次单元加路次单元加1路次路次=3？Y Y路次置路次置12路路T内内计算一遍计算一遍N N取当前路取当前路T内内转换转换 温度温度BCD单元单元Y Y返回返回N N0.5S时间到？时间到？Y YN N冻结显示控制

16、冻结显示控制开始开始巡显进程？巡显进程？Y Y冻结键？冻结键？Y Y冻结标志取反冻结标志取反返回返回N N可用一个单按键作冻结控制可用一个单按键作冻结控制N N长时间（假设长时间（假设2分钟）无操作处理分钟）无操作处理开始开始巡显进程？巡显进程？N N有键按下？有键按下？N N无操作计时单元加无操作计时单元加1超过一定超过一定时间？时间？置为巡显进程置为巡显进程返回返回无操作计时单元清无操作计时单元清0Y YN NY YY Y要判单按键及键盘要判单按键及键盘可计主流程次数可计主流程次数超上限告警超上限告警开始开始上限上限T内内逐一与逐一与各路各路T内内比较比较T内内T上限？上限？告警告警返回返

17、回字节单元字节单元20H20H28H28H中某两个作上、下限告警单元中某两个作上、下限告警单元 如：如：27H27H（用（用2bit,2bit,对应对应2 2路）路）- -上限告警，上限告警， 某一路超限时，置相应标志位；某一路超限时，置相应标志位；1 1、(27H)(27H)输出控制输出控制PB1PB1PB0PB0，上限告警指示，上限告警指示 (28H)(28H)输出控制输出控制PB9PB9PB8PB8，下限告警指示；，下限告警指示；2 2、蜂鸣器响；、蜂鸣器响；3 3、超限的该路数据闪烁提示。、超限的该路数据闪烁提示。Y YN N按键处理按键处理（示范）（示范）开始开始F键？键？Y Y巡显

18、进程？巡显进程？置为待定进程置为待定进程即进程码即进程码=2位次位次=6返回返回N NY YN N撤销键？撤销键？Y Y置为巡显进程置为巡显进程即进程码即进程码=1N N确认键？确认键？Y Y巡显或巡显或待定进程？待定进程？设节拍进程？设节拍进程？N NY Y暂存单元数据暂存单元数据 节拍设定单元节拍设定单元置为巡显进程置为巡显进程N NY YN NA AB B设上限进程？设上限进程？Y Y暂存单元值暂存单元值下限下限T内内？N N暂存单元数据暂存单元数据 上限上限T内内单元单元Y Y置为巡显进程置为巡显进程返回返回N N设下限进程？设下限进程？A AY Y类设上限类设上限N N设时钟进程？设

19、时钟进程？暂存单元数据暂存单元数据 实时钟单元实时钟单元返回返回数字键数字键09？Y Y待定进程？待定进程？Y Y数字数字14？Y Y进程进程=2+数字数字设节拍进程？设节拍进程？Y Y位次置为位次置为1原节拍单元数据原节拍单元数据 暂存单元暂存单元B BN NN NC CN ND DN NY Y设上下限进程？设上下限进程？位次置为位次置为3上限上限T内内转换转换BCD暂存单元暂存单元返回返回C CN N位次置为位次置为7时、分、秒时、分、秒暂存单元暂存单元设时钟进程设时钟进程键号键号 30H单元单元D D设节拍进程？设节拍进程？Y Y位次位次=1？数字数字05？Y YY Y键号键号 31H单元单元位次位次1返回返回N N(31H)=5？Y Y数字数字0？Y Y位次位次+1N NN NE EN N键号键号 31H单元单元键号键号 32H单元单元E E设上下限进程？设上下限进程？Y Y位次位次