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第六章结论分析及体会-15-
6.2结论分析-15-
参考文献-17-
附录-18-
华科学院课程设计报告
0-3.3V电压表
设计人：
张旭
专业：
电子信息工程
班级：
电子092202H
学号：
200922070228
指导教师：
赵熹
二零一二年
概述
数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（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。
第一章设计目的及要求
1.1设计目的
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。
1.2设计要求
1.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。
第二章设计原理及方案
2.1电源提供方案
为使模块稳定工作，须有可靠电源，采用单片机控制模块提供5v电源。
此方案的优点是系统简明扼要，节约成本；
缺点是输出功率不高。
综上所述，我们选择第二种方案。
2.2复位方案
复位方式有两种：
按键复位与软件复位。
由考虑到程序的简洁，避免冗长，本设计采用按键复位，使用芯片的复位键，通过按键对单片机输入一个高电平脉冲，达到复位的目的。
2.3输入输出方案
方案一：
采用SPCEO61A扩展I/O口及键盘，显示等。
该方案的优点是：
使用灵活可编程，并且有RAM。
若用该方案，可提供较多I/O口,但操作起来稍显复杂。
方案二：
直接在IO口线上接上按键开关。
因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多。
由于该系统对于数码管的控制，只用单片机本身的I/O口就可实现，且本身的RAM已经够用，故选择方案二
第三章硬件设计
3.1系统原理及基本框图
模拟电压经过档位切换到不同的分压电路衰减后，经隔离干扰送到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。
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3.1所示。
图3.1
3.2系统各模块原理图
3.2.1电源区原理框图如图3.2所示
图3.2
3.2.2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-bitID，当PC在传送control信号时都会先传送该3-bitID，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。
原理图如图3.3所示。
图3.3
3.2.3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，比如说语音数据压缩、语音识别样本处理。
音频输入外围电路如图3.4所示。
图3.4
3.2.4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，它的增益如图3.5所示：
Gain=2*5000/（5000+R1）
图3.5
3.2.5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。
第四章软件设计
4.1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0~3.3V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IOA8-15IOA0-7IOB0-7IOB8-15。
流程图如图4.1所示。
图4.1
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。
如图4.2所示。
图4.2
4.2程序内容
程序名称为VoltageTest。
工程名称：
VoltageTest
功能描述：
0~3.3V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。
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.c
Dig.asm
AD.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
4.2.1主程序
文件名称：
main.c
0~3.3V电压的程序
#include"
AD.h"
//AD采集程序头文件
DIG.h"
//包含数码管驱动头文件
#defineCLR_WDT（）*（unsigned*）0x7012=1//清看门狗
语法格式：
voidDispFloat（floatfNum）
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0.00~9.99
返回值：
无
constunsignedDigNum[]={//0~9十个数字对应的数码管显示编码
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
0x6d,0x7d,0x27,0x7f,0x6f
};
voidDispFloat（floatfNum）
{
unsignedintTempNum,i;
if（fNum>
10）return;
TempNum=（unsignedint）fNum;
//获得整数部分
DIG_Set（1,DigNum[TempNum]|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=（unsignedint）fNum;
DIG_Set（i,DigNum[TempNum]）;
//在第i位上显示第i-1位小数
}
}
intmain（void）
主函数
intmain（）
unsignedintAD_Data;
floatAD_Result;
ADC_Init（）;
DIG_Init（）;
while
（1）
CLR_WDT（）;
AD_Data=ADC_Get（）;
AD_Result=（（float）AD_Data/0xffc0）*4.0;
DispFloat（AD_Result）;
#defineP_INT_Ctrl（unsignedint*）0x7010//硬件端口定义
#defineP_INT_Clear（unsignedint*）0x7011//硬件端口定义
#defineC_IRQ4_4KHz0x0040//常数助记符定义
voidIRQ4（void）__attribute__（（ISR））;
//将IRQ4函数声明为中断服务函数/语法格式：
voidIRQ4（void）
IRQ4中断服务函数，用于LED数码管驱动
voidIRQ4（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（）;
4.2.2顶头文件
voidADC_Init（void）;
unsignedintADC_Get（void）;
#endif;
第五章系统调试
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。
具体如图5.1所示。
图5.1
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*4Key
第六章结论分析及体会
6.1实验显示结果：
6.2结论分析
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。
可扩展键盘、报警电路，实现电压异常记录、报警。
但在实验过程中由于没有LCD显示器，没有实现带播报电压语音和在LCD液晶屏显示电压数据的结果，用LED显示缺一个插口,不能同时实现语音播报和数字显示。
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。
2方案论证：
（1）、多路AD采集；
（2）、61板播放语音；
（3）、按键扫描.
6.3心得体会
经过半个月的单片机课程设计我认识到61板的作用以及它能实现的功能，但是我觉得自己所学的基础知识不太扎实，在实践方面还存在很大的问题。
感觉到理论和实践结合起来还是有难度的。
我的动手操作能力有点差，在焊电路板的时候出现了很多问题，由于自己急于求成，所以结果不令人满意。
有些问题自己还解决不了，需要老师和同学们的帮助，课程设计实践过程中需要我把原理搞清楚，这一点是很重要的。
而要搞清楚原理，需要查找很多资料，然后自己认真琢磨、深入思考。
再把理论搞清楚的前提下，然后在电路板上进行操作试验。
在这个过程中会遇到很多挫折，但是我们要永不放弃，坚持到最后，就一定能成功！
参考文献
【1】孔祥红凌阳十六位单片机实训教程2009年
【2】李晓林牛昱光阎高伟单片机原理与接口技术2012年
附录
附图1
附图2
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