毕业论文基于89c52单片机的数字电压表设计

1、毕业论文-基于89C52单片机的数字电压表设计 摘 要本文介绍一种以89C52单片机为主要控制器件,采用ICL7135高精度、双积分A/D转换器的一种电压测量电路。主要包括硬件电路设计和系统程序设计。硬件电路主要包括数据采集模块，数据处理模块单片机系统和输出显示模块。在数据采集模块中，主要是在对电压信号采样前，用放大器进行预处理，后采用双积型A/D转换器ICL7135进行转换，将转换得到的信号送入单片机中。在数据处理模块单片机系统中，主要是通过89C52单片机将A/D转换后得到的信号进行处理。显示模块中，采用LCD液晶模块1602显示。在软件设计方面，主要包括初始化程序，中断程序，档位选择程序

2、和显示程序等几个子程序模块。正文着重给出了软硬件系统的各局部电路，介绍了双积分电路的原理，89C52的特点，ICL7135的功能和应用，LCD1602的功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。适用于人们的日常生活及工农业生产中用于电压的检测。关键词：单片机，A/D转换器，液晶模块AbstractThe?paper?introduced one kind?new? method about digital voltmeter that take the Micro Controller Unit 89C52 as the primary control component and us

3、ing high-precision ,double integral A/D converter ICL7135 circuit?. Mainly?included the design of the hardware electric circuit and the design of the software system. Hardware circuit including data acquisition module, data-processing module MCU System and output display module. In data acquisition

4、modules, before sample the voltage signal, pretreatment with amplifier, after through double integrating A / D converter ICL7135 conversion, the signal has been converted was take into the Micro Controller Unit 89C52. In the data processing module MCU System , mainly through the Micro Controller Uni

5、t 89C52 process the signal which after A / D converter. In the display module, using LCD module 1602 display the voltages. In software system design, including the initialization procedures, the interrupt procedures, the selection of the range of voltage procedures and the display procedures, and se

6、veral other subroutine modules.Key words: Finance director general system Chief financial official state-owned business enterprise目录前 言11 设计任务与分析31.1 设计任务简介及背景3 单片机简介3 背景及开展情况31.2 设计任务及要求51.3 设计总体方案及方案论证51.4 数据输入模块的方案与分析6 芯片选择6 实现方法介绍6 输入模块流程图101.5 A/D模块的方案与分析10 芯片的选择10 实现方法介绍11 A/D模块流程图131.6 数据处理及控

7、制模块13 芯片选择13 实现方法介绍14 数据处理及控制模块流程图151.7 显示模块15 芯片选择15 实现方法介绍152 硬件设计172.1 数据输入模块原理图172.2 A/D模块原理图192.3 控制模块原理图202.4 显示模块原理图213 软件设计233.1 主程序流程图243.2 子程序介绍24 初始化程序24 中断子程序24 档位选择子程序254 主要芯片294.1 AT89C52的功能简介29 AT89C52芯片简介29 引脚功能说明294.2 ICL7135功能简介31 ICL7135 芯片简介31 引脚功能说明324.3 LCD1602功能简介35 LCD1602芯片简

8、介35 引脚功能说明354.4 CD4052的功能介绍38 CD4052芯片简介38 引脚功能说明394.5 CD4024的功能介绍39 CD4024芯片简介39 引脚功能说明404.6 OP07的功能介绍40 OP07的功能简介40 引脚功能说明41结 论42致 谢44参考文献45前 言数字电压表Digital Voltmeter简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。众所周知，在当今的社会中电已成为人们日常生产，生活中一个必不可缺的因素。电的发现和应用极大的节省了人类的体力劳动和脑力劳动，使人类的力量长上了翅膀，使人类的信息触角不断延

9、伸。而在这其中，电压，电流等已成为描述电的一些重要参数。在电气测量中，电压是一个很重要的参数。如何准确地测量模拟信号的电压值，一直是电测仪器研究的内容之一。目前，市场上的主要使用的电压表有：指针式电压表和数字电压表两种。由于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，因此，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，还可与PC进行实时通信等优点已使数字电压表成为现在电子测量的主要应用产品。数字电压表是通用仪器中使用较广泛的一种测试仪器，很多电量或非电量经变化后都用可数字电压表完成测试。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

10、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，显示出强大的生命力。本设计主要研究的是以51系列单片机为核心的电压测量系统，能够在单片机的控制下完成对电压信号采集，能够根据采样值进行毫伏值与伏值量程自动转换。采用4位半双积分A/D转换器，在20000字2V满量程范围内，保证转换精度1字，相当于14bitA/D转换器，相比于其他数字电压表使用的A/D转换器，具有精度高的特点。并且测量结果可通过液晶屏显示出来，使用液晶屏显示具有功耗低，使用简单，焊接电路方便等特点。显示准确可靠，误差小。根本能够满足生产的要求。另外由于本学院一些的实验室，如电工电子实验室，电路实验室的一些数字电压表已经损坏

11、，如果本设计能够实现，可改良或者维修实验室的数字电压表。因此，本次设计具有非常实际的意义。1 设计任务与分析 1.1 设计任务简介及背景 单片机简介 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术将具有数据处理能力的中央处理器. 背景及开展情况数字电压表Digital Voltmeter出现在50年代初，60年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。这种电子测量的仪表之所以出现，一方面是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制信实验研究的领域，提出了将各种被观察量或被控制

12、量转换成数码的要求，即为了实时控制及数据处理的需要；另一方面，也是电子计算机的开展，带动了脉冲数字电路技术的进步，为数字化仪表的出现提供了条件。所以，数字化测理仪表的产生与开展与电子计算机的开展是密切相关的；同时，为革新电子测量中的烦锁和陈旧方式也催促了它的飞速开展，如今，它又成为向智能化仪表开展的必要桥梁。如今，数字电压表已绝大局部已取代了传统的模拟指针式电压表。因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量，工业自动化仪表，自动

13、测试系统等智能化测量领域。显示出强大的生命力。数字电压表最初是伺服步进电子管比拟式，其优点是准确度比拟高，但是采样速度慢，重量达几十公斤，体积大。继之出现了斜波式电压表，它的速度方面稍有提高，但是准确度低，稳定性差，再后来出现了比拟式仪表改良逐次渐近式结构，它不仅保持了比拟式准确度高的优点，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺点是抗干扰能力差，很容易受到外界各种因素的影响。随后，在斜波式的根底上双引伸出阶梯波式，它的唯一的进步是本钱降低了，可是准确宽，速以及抗干扰能力都未能提高。而现在，数字电压表的开展已经是非常的成熟，就原理来讲，它从原来的一，二种已开展到多种，在功能上讲，那么从测单一参数开

14、展到能测多种参数；从制作元件来看，开展到了集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度高达1NV；读数每秒几万次，而相对以前，它的价格也有了降低了很多。目前实现电压数字化测量的方法仍然模-数A/D转换的方法。而数字电压表种类繁多，型号新异，目前国际仍未有统一的分类方法。而常用的分类方法有如下几种：1.按用途来分：有直流数字电压表，交、直流数字电压表，交直流万用表等。2.按显示位数来分：有4位，5位，6位，7位，8位等。3.按测量速度来分：有低准确度，中准确度，高准确度等。4.按测量速度来分：有低速，中速，高速，超高速等。5.但在日常生活中，数字电压表一般是按照原理不同进行分类的，目前大致分为以下几

15、类：比拟式，电压时间变换式，积分式等。在电量的测量中，电压、电流和频率是最根本的三个被测量。其中，电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的开展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。另外，由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式电压表就是基于这种需求而开展起来的.1.2 设计任务及要求设计一个以单片机为核心的电压测量系统，可实现的功能为： 1 实现输入电压值的测量； 2 液晶屏显示电压数据,准确可靠，误差小； 3 通过单片机控制来实现毫伏值与伏值自动切换；1.3 设计总体方案及方案论证由于传统

16、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，因此，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，还可与PC进行实时通信等优点已使数字电压表成为现在电子测量的主要应用产品。同时，由数字电压表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。在由单片机构成的数字电压表中，一般包含三种模块：数据采集保持模块，数据处理模块单片机系统和输出显示模块。在本次设计中，可将这几个模块进行更细的划分，可分为数据输入模块，A/D转换模块，数据处理及控制模块，显示模块。在数据输入模块中，采用放大器电路。先将输入的电压值送入由两个集成运放构成的电压跟随

17、器中，后由于分为四个档位，所以将送出的信号分为四路，送到不同放大倍数的四个集成运算放大器中，后将放大后的四个信号送到一个四选一的模拟开关中，这个开关由单片机根据输入电压大小选择一个适宜信号送入A/D转换器中。在A/D转换模块中， A/D 转换器的转换精度对测量电路极其重要，它的参数关系到测量电路性能。本设计采用双积A/D 转换器ICL7135，它的性能比拟稳定，转换精度高，具有很高的抗干扰能力，电路结构简单，其缺点是工作速度较低。在对转换精度要求较高，而对转换速度要求不高的场合如电压测量有广泛的应用。另外，ICL7135有过量程OR和欠量程UR标志信号输出，可用作自动量程转换的控制信号。在数据

18、处理及控制模块中，主要通过89C52将A/D 转换后的信号处理，送到单片机某一端口中，用于显示。同时单片机判断输入的信号，用于控制模拟开关自动换档。在输出显示模块中，采用LCD1602液晶屏，本次设计开始时选用数码管和发光二极管用于显示输入电压值，但是实际焊接电路时，发现连接线较多，焊接过于复杂，故改用LCD1602液晶屏。采用LCD1602液晶屏显示，连接线较少，控制较方便。整体框图如图1-1所示： 图1-1 设计整体框图1.4 数据输入模块的方案与分析 芯片选择在数据输入模块中，也就是对输入电压信号的预处理阶段，需要用到由集成运放够成的仪器放大器中。在本次设计中，我们采用集成运算放大器OP

19、07。OP07 是高精度运算放大器，具有极低的输入失调电压，极低的失调电压温漂，非常低的输入噪声电压幅度及长期稳定等特点。可广泛应用于稳定积分、精密绝对值电路、比拟器及微弱信号的精确放大，尤其适应于要求可靠性高的精密仪器仪表中。另外模拟开关选用仙童公司生产的CD4052，CD4052双四通道模拟开关，有两位控制输入A和B，这两位信号选择四路输入信号的其中一路送到输出。其详细芯片信息见第四章相关介绍。 实现方法介绍在这个设计模块中，现将输入的电压值送入由集成运放构成的电压跟随器中，后送的集成运算放大器中，对信号进行处理。在下面我将介绍集成运放构成的电压跟随器的电路组成和作用，以及集成运算放大器的

20、相关知识。1电压跟随器电压跟随器是用一个三极管构成的共集电路，它的电压增益是一，所以叫做电压跟随器。电压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。电路的特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，因此它可以电压跟随的作用。电压跟随器具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点，你可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路，当输出阻抗很低时，对后级电路就 相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之 间互不

21、影响，能够使得后一级的放大电路更好的工作。由集成运放构成的电压跟随器电路如图1-2所示：图1-2同相放大器 上图1-2为由集成运放构成的同相放大器，其特点是输入信号加在同相输入端，而反应信号加在反相输入端。根据理想化条件，由于V+ Vs，而V-Vs。故，放大器的增益为： 1-1假设令Rf 0，R1，如图1-2所示，那么由于V-Vs，V- Vo，因而电压增益约等于1，说明Vo跟随Vs而变化，类似于共集放大器，故有跟随器之称，显然，它的性能远比共集放大器好。2差值放大器而在本次设计中，我们采用的放大电路是用集成运放构成的差值放大器，其原理图如图1-3所示：图1-3 差值放大器上图为集成运放组成的差

22、值放大器1，其中V1加在反相输入端，V2加在同相输入端，并且R1 R3,R2 R4，利用叠加定理，合成输出电压： 1-2由于R1 R3，R2 R4，因而 1-3 从上公式可见，输出电压为输入电压差值的R2/R1倍，输入电压一端为参考电压，故输出电压为输入的R2/R1倍。通过这个电路，我们将经电阻衰减后的信号，放大为不同的倍数。例如，将输入为200V档位的信号，衰减为原信号的1/200，那么得到的信号最大值为1V，而A/D的输入为2V，故要将此信号放大2倍，通过设定适宜的电阻值，来获得适宜的放大倍数。同样20V,2V档也这样计算。但是，200MV档不经过电阻衰减，直接加到放大器的输入端即可，由于

23、该放大器直接加到输入端，可能造成该放大器的损坏，因此我们在放大器和输入端参加一个由单片机控制的继电器，中选择200mv档位时，将其闭合，使用该放大器。到此，我们输出了四路电压信号，将这四路信号接到双四选一模拟开关的四个端口上，控制端口A和B接到单片，用单片机控制两个端口的上下电平，来选择让那一路信号通过。其具体端口控制情况见第四章该芯片的介绍。 输入模块流程图 如图1-4所示：图1-4 输入模块流程图1.5 A/D模块的方案与分析 芯片的选择A/D 转换器的转换精度对测量电路极其重要，它的参数关系到测量电路性能。本设计采用双积分A/D 转换器ICL7135，它的性能比拟稳定，转换精度高，具有很

24、高的抗干扰能力，电路结构简单，其缺点是工作速度较低。在对转换精度要求较高，而对转换速度要求不高的场合如电压测量有广泛的应用。 实现方法介绍ICL7135为双积分A/D 转换器，双积分A/D 转换器3的特点是在一次测量过程中用同一积分器先后进行两次积分。首先对被测电压Vi定时积分，然后对基准电压VREF定值积分。通过两次积分的比拟，将Vi变换成与之成正比的时间间隔，这种变换属于VT变换。下列图1-4为双积分A/D 转换器根本结构： 在下列图中，我们可以看到，采样周期开始时，逻辑控制电路发出采样指令，使开关S1置于上端，把被测电压Vi接到积分器的输入端，这时开始积分，当输出电压Vo小于零，比拟器输

25、出从低电平跳到高电平，翻开时钟输入控制门，开始计数即计时。我们可以看到，当经过预定时间T1，即t t2时，计数器溢出，使S1置于基准电压端，采样阶段结束，积分器的电压充到Vom。t2开始为比拟阶段，这时基准电压被接到积分器输入，开始反相积分，是输出电压Vo从Vom开始线性下降。同时，计数器继续计数，直到t t3时Vom 到零，比拟器从高电平变到低电平，计数停止。由于反相积分时Vo下降的斜率是常数，故Vo从Vom下降到零的时间T2正比于Vom，而Vom有正比于输入电压，所以T2正比于输入电压Vi。完成VT的变换作用。 在常用的A/D转换芯片如ADC -0809、ICL7135、ICL7109等中

26、，ICL7135与其余几种有所不同，它是一种四位半的双积分A/D转换器，具有精度高精度相当于14位二进制数、价格低廉、抗干扰能力强等优点。本文介绍用单片机并行方式采集ICL7135的数据以实现单片机电压表和小型智能仪表的设计方案。上面介绍了双积分的根本原理，下面我介绍ICL7135的一些管脚情况，有利于原理的表达，其具体芯片介绍见第四章。7135是采用CMOS工艺制作的单片4位半A/D转换器，其所转换的数字值以多工扫描的方式输出，只要附加译码器，数码显示器，驱动器及电阻电容等元件，就可组成一个满量程为2V的数字电压表。在这里介绍它与单片机连接管脚的一些情况：B8、B4、B2、B116、15、1

27、4、13脚该四端为转换结果BCD码输出。通过这几个端口我们可以得到电压的数值。POL23脚该信号用来指示输入电压的极性。UR28脚当输入电压等于或低于满量程的9%读数为1800，那么一当BUST信号结束，UR将会变高。OR27脚当输入电压超出量程范围20000，OR将会变高。该信号在BUSY信号结束时变高。在DE阶段开始时变低。可判断是否过量程。R/H25脚当R/H “1该端悬空时为“1时，7135处于连续转换状态，每40002个时钟周期完成一次A/D转换。假设R/H由“1变“0，那么7135在完本钱次A/D转换后进入保持状态，此时输出为最后一次转换结果，不受输入电压变化的影响。用单片机控制该

28、端口，可控制A/D的工作。/ST26脚每次A/D转换周期结束后，ST端都输出5个负脉冲，其输出时间对应在每个周期开始时的5个位选信号正脉冲的中间，ST负脉冲宽度等于1/2时钟周期。ST信号主要用来控制将转换结果向外部锁存器或微处理器进行传送。我们把这个端口接到单片机的外部中断INT0，当每接收到一个负脉冲时，使单片机产生一个中断，在这个中断中，把对应该位的四位BCD码，传送到单片机的内存中，存储起来，用于液晶屏的显示。另外，clk时钟端口22脚接外部的时钟信号。本设计采用程度CD4024来对单片机的ALE端分频得到125KHz的时钟信号。单片机的ALE端，为单片机的地址锁存允许信号端，当单片机

29、上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6，在这里单片机的晶振采用12MHZ，所以ALE端的频率为2MHZ，将这个信号接到CD4024的CLK端，CD4024为一个7为二进制计数器，Q1端输出信号相当于输入信号的二分频，而Q4端相当于输入信号的2的4次方分频，也就是16分频，得到125KHZ信号。CD4024芯片介绍详见第四章介绍。 A/D模块流程图 INT0 125KHZ 图1-5 A/D转换流程图1.6 数据处理及控制模块 芯片选择本设计的无线接收模块采用芯片AT89C52。 AT89C52是一种低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含有8KB的可反复写

30、的只读程序存储器和256KB的随机存取数据存储器RAM，器件采用ATMEL 公司高密度、非易失性存储器技术制造兼容MCS-51 产品指令系统。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和Flash存储单元，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 实现方法介绍在这个模块中，主要应用89C52将A/D转换器送来的4位BCD码进行处理，根据A/D转换器的数据及溢出位等信号，来控制模拟开关进行自动换档。同时控制液晶屏显示电压值。在这里，我们采用LCD1602液晶显示屏，它内带一定字符的字库，我们只要把对应数字的AS

31、C值，送到它的8位数据端，即可显示对应字符。因此，我们将得到的四位BCD码进行处理转换，例如：数字1的BCD码为0001，而ASC值为49，即为31H，我们只要将采集得到的BCD码加上30H，即可得到对应ASC值。我们利用A/D模块的溢出位可以判断，输入电压是否过量程。另外，我们可以利用刚刚采集的数据，进行档位判断，例如：首先我们选择最高档200V，当测的电压小于20V，我们可以换到20V档，以此类推。因此，我们可以利用这两个信号同时判断，快速选择一个适宜的量程，显示数据。单片机控制液晶屏显示，我们将在下一模块中详细表达。 数据处理及控制模块流程图 控制模拟开关 控制液晶屏 图1-6 数据处理

32、控制流程图1.7 显示模块 芯片选择显示接口用来显示系统的状态，命令或采集的电压数据。本系统显示局部用的是LCD液晶模块，采用一个162的字符型液晶显示模块LCD16025 。它具有重量轻，体积小，功耗低，可显示192种字符5*7点字型，32种字符5*10点字符，可自编8种字符5*7或5*10，指令功能强，可组合成各种输入，显示，移位方式以满足不同的要求，接口简单方便可靠性高等优点。 实现方法介绍点阵图形式液晶由 M 行N 列个显示单元组成，假设 LCD 显示屏有64行，每行有 128列，每 8列对应 1 个字节的 8 个位，即每行由 16 字节，共 168 128个点组成，屏上 6416 个

33、显示单元和显示 RAM 区 1024 个字节相对应，每一字节的内容和屏上相应位置的亮暗对应。一个字符由 68 或 88点阵组成，即要找到和屏上某几个位置对应的显示 RAM区的 8 个字节，并且要使每个字节的不同的位为1，其它的为0，为1的点亮，为0的点暗，这样一来就组成某个字符。但对于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比拟简单了，可让控制器工作在文本方式，根据在LCD 上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。LCD1602内置有英文字符，数字的字库，只要输入对应的ASC值，在利用适宜的控制指令就可显示，下表为它的根本控制指令。详细见

34、第四章介绍。2 硬件设计2.1 数据输入模块原理图 图2-1 输入模块原理图在上图中的主要元件有：集成运放OP07和模拟开关CD4052。在上图中我们可以看到，输入测量电压从最左端的CON2口输入，先经过电阻分压，在这里我们选择1M，5K阻值的电阻，可以计算知道通过这两个电阻的分压，可将输入信号衰减到原信号的5K/1M 1/200,即将原来200V的电压值变为1V，其他几个档位的电压值也以此计算。但是由于档位为200MV档时，要是经过电阻衰减后，电压值相当小，要是再用放大器放大到可以检测的电压信号，放大倍数需要很大，可能存在较严重的失真，考虑到这个原因，我们在选择200MV档位时，直接把信号接

35、到放大器中放大，不经过电阻衰减。把200V，20V,2V档位的信号，经过电阻衰减后，要得到适宜的信号接到A/D输入端检测，我们必须把刚刚电阻衰减的信号经过不同倍数的放大。放大器的根本原理已经在前面介绍，根据相应公式的计算，我们可以得到我们要使用的电阻的阻值。假设为200V时，衰减后最大值为1V，而A/D的输入范围为2V，可将此信号放大2倍，因此我们选择的输入电阻为1K，那么反应电阻应为2K。以此我们可以计算得到20V和2V档位的放大倍数，分别为20，200。这样20V档位的电阻应为1K和20K，而2V档位的电阻为1K和200K。而200MV档位，我们没用经过电阻衰减，只要放大10倍就可以了，所

36、以它的电阻值为1K和10K，并且我们可以在它的输入端看到一个由单片机控制的继电器电路，它主要起到一个保护该放大器的作用，因为如果我们直接把它接到输入端，可能由于输入端电压过高造成该放大器的损坏，所以我们加一个继电器，在可以判定输入端为200MV档时，关闭继电器接通电路，用于200MV档电压的测量。上面我们介绍了，放大器倍数的选择和相应电阻的选择。此时，我们得到了4路不同的输入信号，这4路信号接到模拟开关CD4052的4个输入端口，而模拟开关的控制端接到单片机的P1.0,P1.1端口，我们通过对单片机测定信号的比拟，来控制P1.0,P1.1选择不同的输入信号，而模拟开关的输出端接到Y双积分A/D

37、 ICL7135的输入端。 2.2 A/D模块原理图 如图2-2所示图2-2 A/D模块原理图在图2-2中，我们可以看到3个主要芯片，其中ICL7660S,ICL7135,CD4024。其中ICL7660S为一个反相电压提供芯片，当它的8号引脚接+5V电压时，按上面的电路接，在5号引脚可输出-5V电压。这个-5V电压，为供ICL7135，OP07等芯片使用。CD4024芯片主要为ICL7135提供时钟脉冲，可见它的1号引脚CLK接单片机的ALE端，输入信号频率为2MHZ，而CD4024芯片为一个7段的二进制计数器，Q1输出相当于输入的二分频，而Q4端相当于输入信号的16分频，2MHZ/16 1

38、25KHZ,将此频率为125KHZ的信号接到ICL7135的时钟端。ICL7135芯片为双积分A/D转换器。其中1号引脚接-5V电压；2号引脚为基准电压输入端接1V电压，有5V分压，接稳压二极管得到；4脚为积分器输入端，接积分电容；5脚接自零电容； 6脚为缓冲器输出端，接积分电阻；7，8脚接基准电容； 9脚被测信号负输入端； 10脚被测信号正输入端；11脚+5V电源端； 1316脚B1P0.7口； 22脚CLK时钟信号输入端；23脚POL负极性信号输出端接单片机的P1.5口；24脚DGND数字地端；25脚为运行读数控制端接单片机的P0.3口；26脚STR数据选通输出端接单片机的INT0口；27

39、脚OR超量程状态输出端接单片机的P1.6口；28脚UR欠量程状态输出端接单片机的P1.7口。此处需要注意的是，2号引脚为基准电压输入端，必须保证是标准的1V电压输入，而且必须稳定，由于此信号的轻微变化，都可以时输出有较大的变化，产生较大的误差。2.3 控制模块原理图 如图2-3所示：图 2-3 控制模块原理图P0.2分别接LCD1602的3个控制端。2.4 显示模块原理图 如图2-4所示：图2-4 LCD1602原理图 上图是用于显示的液晶屏LCD1602，其中3脚VL用于调节显示的比照度，接1K电阻接地；4脚RS为它的数据，指令选择端接单片机的P0.0口；5脚RW为它的读写控制端，接单片机的

40、P0.1口；6脚E为它的使能端，接单片机的P0.2口；714脚为它的数据，指令传送端；15，16脚接+5V和地提供背光灯。3 软件设计3.1 主程序流程图 如图3-1所示 图3-1 主程序流程图3.2 子程序介绍 初始化程序初始化程序主要包括下面几个局部：设置中断，开启A/D转换器，对液晶屏的初始化以及对一些中间变量的初始化。由于本次设计将A/D的STB端接到外部中断0上，每来一个下降脉冲，产生一次中断，因此需要开启外部中断0.局部程序如下：EA 1;IT0 1;EX0 1; /开启外部中断，下降延触发adstart 1; /开启A/Dlcden 0; /液晶使能端lcdrw 0; /液晶读写

41、控制端write_com 0x38 ; /液晶写指令子程序 设置162显示write_com 0x0e ; /开显示，显示光标且不闪烁write_com 0x06 ; /写一个字符，地址加一write_com 0x01 ; /显示清屏 中断子程序ICL7135每一分钟完成3次据的采集工作，1/3秒完成后向CPU申请中断,CPU这时暂停工作，为中断效劳.中断响应后判断是否首次中断，如果是首次中断，那么把万位置入相应数据中，如果不是首次中断，如果是第二次中断，那么将千位数置入相应数据中，以此进行。当5次中断结束，将中断标志位清零。由于每次下降脉冲，到来时输入为BCD码表示一位数据，需要将它转换为用

42、于显示的ASCII码，因此可在中断中转换数据。局部程序如下：uchar redata uchar a,uchar b,uchar c,uchar d /数据转换程序 value a?1:0+b?2:0+c?4:0+d?8:0;return value+0x30 ; void int0 interrupt 0 /中断程序 switch i case 0:data5 redata d_1,d_2,d_4,d_8 ;break;case 1:data4 redata d_1,d_2,d_4,d_8 ;break;case 2:data3 redata d_1,d_2,d_4,d_8 ;break;c

43、ase 3:data2 redata d_1,d_2,d_4,d_8 ;break;case 4:data1 redata d_1,d_2,d_4,d_8 ;i 0;break; i+; 档位选择子程序档位选择时，我们可将输入信号先接到200V档位，当测的数据小于20V时，更换档位后，设置小数点位，设置单位。以此类推.在显示局部中，要注意消隐的思想，每次电压采集后，CPU将数据送到LCD显示，将可能出现以下几种需要消隐的情况。例如：200V档量程：040.00此时万位的值0不符合人们的视觉习惯，需要把万位的值消隐掉，编程是将空格送入万位对应数据中，使其在LCD中不显示任何字符即可。显示局部流程

44、如图3-2所示： 图3-2 显示流程图局部程序如下：void delay uint z /延时程序 uint x,y;for x z;x 0;x- for y 110;y 0;y- ; void write_com uchar com /LCD写指令 lcdrs 0;lcdrw 0;P2 com;delay 1 ;lcden 1;delay 1 ;lcden 0; void write_data uchar date /LCD写数据 lcdrs 1;lcdrw 0;P2 date;delay 1 ;lcden 1;delay 1 ;lcden 0; void display uchar tab

45、le8 /显示字符串 for num 0;num 8;num+ write_data tablenum ; ;4 主要芯片功能介绍4.1 AT89C52的功能简介 AT89C52芯片简介AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电平，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器 PEROM 和256 bytes的随机存取数据存储器 RAM ,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器 CPU 和Flash存储单元，32个可编程I/O口线, 3个16位定时/计数器, 低功耗空闲

46、和掉电模式。功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。 引脚功能说明 如图4-1所示：图4-1AT89C52管脚图1VCC:电源电压2GND:地3 P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1时可作为高阻抗输入端用。4P1口:P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动 吸收或输出电流 4个TTE逻辑门电路。对端口写“1，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电

47、流 ILL 。5P2口:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动 吸收或输出电流 4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流 ILL 。6P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动 吸收或输出电流 4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流 ILL 。7RST:复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将

48、使单片机复位。8/VPP:外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器。9XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。10XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。11数据存储器：AT89C52有256个字节的内部RAM,80H-FFH高128个字节与特殊功能存放器 SFR 地址是重叠的，也就是高128字节的RAM和特殊功能存放器的地址是相同的，但在物理上它们是分开的。12中断：AT89C52共有6个中断向量:两个外中断INT0和INT1，3个定时器中断 定时器0, 1, 2 和串行口中断。13时钟振荡器:AT89C52中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XT

49、AL2分别是该放大器的输入端和输出端。4.2 ICL7135功能简介 ICL7135 芯片简介7135是采用CMOS工艺制作的单片4位半A/D转换器，其所转换的数字值以多工扫描的方式输出，只要附加译码器，数码显示器，驱动器及电阻电容等元件，就可组成一个满量程为2V的数字电压表。7135主要特点如下：双积型A/D转换器，转换速度慢。在每次A/D转换前，内部电路都自动进行调零操作，可保证零点在常温下的长期稳定。在20000字2V满量程范围内，保证转换精度1字相当于14bitA/D转换器。具有自动极性转换功能。能在但极性参考电压下对双极性模拟输入电压进行A/D转换，模拟电压的范围为01.9999V。

50、模拟出入可以是差动信号，输入电阻极高，输入电流典型值1PA。所有输出端和TTL电路相容。有过量程OR和欠量程UR标志信号输出，可用作自动量程转换的控制信号。输出为动态扫描BCD码。对外提供六个输入,输出控制信号 R/H,BUSH,ST,POL,OR,UR ,因此除用于数字电压表外,还能与异步接收 /发送器,微处理器或其它控制电路连接使用。采用28外引线双列直插式封装，外引线功能端排列如图4-2所示。图4-2 ICL7135管脚图 引脚功能说明7135一次A/D转换周期分为四个阶段：1、自动调零AZ；2、被测电压积分INT；3、基准电压反积分DE；4、积分回零ZI。具体内部转换过程这里不做详细介

51、绍，主要介绍引脚的使用。V- 1脚负电源端，接-5V电压REF2脚外接基准电压输入端，1VAGND3脚模拟地INT4脚积分器输出，外接积分电容Cint 端AZ5脚外接调零电容Caz 端BUF6脚缓冲器输出，外接积分电阻Rint 端Rr+、Rr-7，8脚外接基准电压电容Cr 端INTO、INHI9，10脚被测电压低、高输入端V+11脚正电源端D5、D4、D3、D2、D112，17，18，19，20脚位扫描选通信号输出端，其中D5MSD对应万位数选通，其余依次为D4、D3、D2、D1LSD，个位B8、B4、B2、B113，14，15，16脚BCD码输出端，采用动态扫描方式输出BUSY21脚指示积分

52、器处于积分状态的标志信号输出端CLK22脚时钟信号输入端，输入频率125KHZDGNG24脚数字电路接地端R/H25脚转换/保持控制信号输入端ST26脚选通信号输出端，主要用作外部存放器存放转换结果的选通控制信号OR27脚过量程信号输出端UR28脚欠量程信号输出端下面我详细介绍一些管脚的功能：1、R/H25脚当R/H “1该端悬空时为“1时，7135处于连续转换状态，每40002个时钟周期完成一次A/D转换。假设R/H由“1变“0，那么7135在完本钱次A/D转换后进入保持状态，此时输出为最后一次转换结果，不受输入电压变化的影响。因此利用R/H端的功能可以使数据有保持功能。假设把R/H端用作启

53、动功能时，只要在该端输入一个正脉冲宽度?300NS，转换器就从AZ阶段开始进行A/D转换。2、/ST26脚每次A/D转换周期结束后，ST端都输出5个负脉冲，其输出时间对应在每个周期开始时的5个位选信号正脉冲的中间，ST负脉冲宽度等于1/2时钟周期，第一个ST负脉冲在上次转换周期结束后101个时钟周期产生。因为每个选信号D5-D1的正脉冲宽度为200个时钟周期*只有AZ和DE阶段开始时的第一个D5的脉冲宽度为201个CLK周期，所以ST负脉冲之间相隔也是200个时钟周期。需要注意的是，假设上一周期为保持状态R/H “0那么ST无脉冲信号输出。ST信号主要用来控制将转换结果向外部锁存器或微处理器进行传送。3、BUSY21脚在双积分阶段INT+DE，BUSY为高电平，其余时为低电平。因此利用BUSY功能，可以实现A/D转换结果的远距离双线传送，其复原方法是将BUSY和CLK“与后来计数器，再减去10001就可得到原来的转换结果。4、OR27脚当输入电压超出量程范围20000，OR将会变高。该信号在BUSY信号结束时变高。在DE阶段开始时变低。5、UR28脚当输入电压等于或低于满量程的9%读数为1800，那么一当BUST信号结束，UR将会变