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1、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（Digital Voltmeter）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

2、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

3、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S

4、PCEO61A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

5、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 3.23.2.2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-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

6、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3.33.2.3 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3.43.2.4 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 3.53.2.5 按键部分按键是通过通断控制来实现它的

7、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。流程图如图4.1所示。图 4.1AD转换程序连续采集

8、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 4.24.2 程序内容程序名称为VoltageTest。工程名称：VoltageTest 功能描述： 03.3V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,

9、 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.c03.3V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#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

10、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）return; 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 - Temp

11、Num） * 10; TempNum = （unsigned int）fNum; DIG_Set（i, DigNumTempNum）; / 在第i位上显示第i-1位小数 int main（void） 主函数int main（） unsigned int AD_Data; float AD_Result; ADC_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 （u

12、nsigned int*）0x7010 / 硬件端口定义#define P_INT_Clear （unsigned int*）0x7011 / 硬件端口定义#define C_IRQ4_4KHz 0x0040 / 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/ 语法格式： void IRQ4（void） IRQ4中断服务函数，用于LED数码管驱动void IRQ4（void） / IRQ4函数体 if（*P_INT_Ctrl&C_IRQ4_4KHz）!=0x0000） / 如果是4KHz中断 *P_INT_Clear =

13、C_IRQ4_4KHz; / 清中断标志位 DIG_Drive（）;4.2.2 顶头文件void ADC_Init（void）;unsigned int ADC_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

14、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

15、）、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