智能双路数字电压表

《微机原理及接口技术》课程设计指导设计内容：智能双路数字电压表计算机科学与技术教研室2015年12月设计任务设计课题智能双路数字电压表设计目的：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，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。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，通过多选一电子模拟开关及A/D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，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。基本设计要求1、八位LED7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。2、电压测量范围0V~4.96V，应有输入被测电压超量程判断及提示。3、应采取数字滤波技术提高测量与显示的稳定性。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显示，电压值保留二位小数。5、设置一个“冻结”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0.5S更新一次测量值。6、设置一个“切换”按钮开关以操控强行切换显示下一检测回路数据。7、对开关量输入信号须进行软件消抖动处理。8、键盘设定交替测量显示的节拍范围为0.5S~5.0S，设定分辨率0.1V，设定界面应有醒目的当前修改位提示。9、无操作时间超过30秒钟后自动恢复为基本的运行状态。功能扩展提示：(选做)1、开机进行接口部件及数码显示器、指示灯、讯响器等自检。2、每隔一定的时间，穿插显示实时钟信息一定的时间，通过键盘设定其间隔参数。3、扩展显示模式二：同时显示两路电压测量数据，每约0.5S更新一次测量值，电压值保留一位小数。设置一个“模式”拨动开关以选择两种显示模式之一。4、超上限告警功能，通过键盘设定电压上限值范围为0V~4.96V，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LED指示灯亮、讯响告警及继电器触点输出控制功能。5、实现带有回差的超上限告警功能，通过键盘设定回差值的范围为±0.10V~±0.50V，设定回差分辨率0.01V。6、添加超下限告警功能。6、添加多挡量程功能，如1.24V量程、0.31V量程。8、其他功能扩展。1、布置课题，明确任务、总体方案设计2.5天2、基本功能控制程序设计及调试3天3、程序功能完善、改进、扩展2天4、答辩及编写设计说明书2.5天设计环节及进程安排：设计说明书内容纲要：设计任务总体方案设计与方案论证总框图及总体软件设计说明系统资源分配说明局部程序设计说明系统功能与操作说明调试记录及调试结果课程设计总结源程序清单（详细注释）显示格式1.交替显示或冻结显示回路电压值0～4，2位小数1～22、实时钟分时秒3、待定闪烁4、调节拍0~50~9当前位快闪待输入轮回可修改5、调上限6、调下限进程码：01H02H03H04H05H06H交替显示F?F1F2F3F4常态待定设节拍设上限设下限设时钟电压数据格式：

0～5V信号放大255/256倍

0～4.98V8位A/D

00H～FFH数字滤波要电压值时电压值内码

T内标度变换双字节

(0～498)2

0000H

～01F2H

（498）

0～4.98V数据采集：每8ms采一路，4遍/路×2路×8ms=256ms4×2×1B=8字节单元转内码（上限、下限以BCD码设定后转内码，易于加减、比较）要显示时（便于送显缓）0～4.98V

T内除100得百位，余数除10得十位，余数即个位电压值（含上下限设定）2.96V:02H09H06H

TBCD：十位个位小数存储单元安排10H～13H：2路电压内码（二进制）27H～28H：上、下限告警标志位29H～2FH：开关量及消抖动30H～37H:显缓38H～3CH:实时钟3DH～3FH:电压BCD码40H～47H:2路×4次/路的A/D转换数据（二进）60H～63H:上限T内、下限T内另自行安排如下单元：进程、路次、位次、节拍设定、节拍计时、无操作计时（2字节）、暂存单元等单元，以及一些标志位总流程方案开始延时等待各芯片退出复位基本初始化设备自检工作初始化延时30～50mSI/O接口芯片（8255）及I/O初值初态数码管、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(中断、定时、存储单元等）开关量输入及消抖动显示内容送显缓显示更新驱动开关、单按键判当前界面，取相应内容按格式送显缓电压滚动采集存储约每8mS采一路，2路轮流，每路缓存4次，按队列滚存节拍控制及显示数据处理判节拍到，更改当前显示路次及电压数据处理（滤波标度），以节拍或每0.5S计算一次2路T内应增加小数点和闪烁的判断显示冻结显示控制手动切换控制*长时间无操作处理非常态（交替显示）下，1分钟无发生键盘、按钮动作则更改进程为常态*超上限告警处理判按钮动作，建标志信息，令节拍到也不切换，每0.5S更新温度显示数据判各路当前温度，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*超上限告警处理类上键盘扫描数字键或功能键的参数设定处理判当前有意义操作，如F（功能键）、S（确认键）、C（撤销键）、0～9置相应操作信息或执行相应工作返回主流程节拍控制及显示数据处理开始节拍计时值=节拍设定值？Y节拍计时单元清0冻结？N路次单元加1路次=3？Y路次置12路T内计算一遍N取当前路T内转换温度BCD单元Y返回N0.5S时间到？YN冻结显示控制开始巡显进程？Y冻结键？Y冻结标志取反返回N可用一个单按键作冻结控制N长时间（假设2分钟）无操作处理开始巡显进程？N有键按下？N无操作计时单元加1超过一定时间？置为巡显进程返回无操作计时单元清0YNYY要判单按键及键盘可计主流程次数超上限告警开始上限T内逐一与各路T内比较T内＞T上限？告警返回字节单元20H～28H中某两个作上、下限告警单元如：27H（用2bit,对应2路）-上限告警，某一路超限时，置相应标志位；1、(27H)输出控制PB1～PB0，上限告警指示(28H)输出控制PB9～PB8，下限告警指示；2、蜂鸣器响；3、超限的该路数据闪烁提示。YN按键处理（示范）开始F键？Y巡显进程？置为待定进程即进程码=2位次=6返回NYN撤销键？Y置为巡显进程即进程码=1N确认键？Y巡显或待定进程？设节拍进程？NY暂存单元数据节拍设定单元置为巡显进程NYNAB设上限进程？Y暂存单元值≤下限T内？N暂存单元数据上限T内单元Y置为巡显进程返回N设下限进程？AY类设上限……N设时钟进程？暂存单元数据实时钟单元返回数字键0～9？Y待定进程？Y数字1～4？Y进程=2+数字设节拍进程？Y位次置为1原节拍单元数据暂存单元BNNCNDNY设上下限进程？位次置为3上限T内转换BCD暂存单元返回CN位次置为7时、分、秒暂存单元设时钟进程键号30H单元D设节拍进程？Y位次=1？数字0～5？YY键号31H单元位次－1返回N(31H)=5？Y数字0？Y位次+1NNEN键号31H单元键号32H单元E设上下限进程？Y位次=3？数字0～4？YY键号33H单元位次－1返回NN位次=2？Y位次－1位次=0？位次=3YNNF设时钟进程F位次=7？数字0～2？Y键号37H单元位次－1返回YN位次=6？(37H)=2？Y键号36H单元位次－2YN数字0～3？NYNN位次=4？Y数字0～5？Y键号34H单元位次－1NGG位次=3？Y键号33H单元位次－2返回N位次=1？Y数字0～5？Y键号31H单元