信號發(fā)生器設(shè)計與制作畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　課題： 信號發(fā)生器設(shè)計與制作 </p><p>　　專題： 顯示模塊的設(shè)計與實現(xiàn) </p><p>　　專 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　班

2、級 09應(yīng)用電子（1）班</p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成日期 2011年12月18日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在現(xiàn)代先進的電子系統(tǒng)的前端和后

3、端都將應(yīng)用到A／D轉(zhuǎn)換器，以改善數(shù)字處理技術(shù)的性能。在各種A／D轉(zhuǎn)換器中，逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器是采樣率低于5 Msps(每秒百萬次采樣)的中等至高等分辨率應(yīng)用的常見結(jié)構(gòu)。由于逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器具有低功耗、小尺寸的特點，因此有很寬的應(yīng)用范圍。 本文設(shè)計的8位逐次逼近A／D轉(zhuǎn)換器，采用了以D／A轉(zhuǎn)換器、比較器和帶隙基準模塊為主體的結(jié)構(gòu)，通過各個模塊的優(yōu)化設(shè)計，得到了可在4.5V-5.5V單電源電壓下工作的中速、低功耗8位逐次逼近A／D

4、轉(zhuǎn)換器。 D／A轉(zhuǎn)換器模塊采用了擴展分辨率的方法，將電阻分壓和電容分壓相結(jié)合，得到了不同縮放方式的DAC組合，擴展D／A轉(zhuǎn)換器分辨率，也提高了轉(zhuǎn)換速度。比較器模塊采用了三級比較器通過電容耦合級聯(lián)的方式來實現(xiàn)，具有高增益的特點，結(jié)果所設(shè)計的比較器既滿足了高速比較的要求，又有效降低了功耗。最后，在A／D轉(zhuǎn)換器中基準電壓模塊也是一個很重要的組成部分，它直接關(guān)系A(chǔ)／D轉(zhuǎn)換器的精度。本文中自主設(shè)計的帶隙基準電路具有很高的抗電源電壓波動和抗溫度變化

5、的能力，溫度在-50℃-100℃、電源電壓在1.6V-9.7V范圍內(nèi)變化時能使輸出保持在1</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In the front and the end of the advanced electronics systems, analog to digital converters (A/D conver

6、ters) are applied to improve the performance of the digital processing technique. Of all kinds of A/D converters, successive approximation (SAR)A/D converters are frequently the architecture of choice for medium-to-high-

7、resolution applications with sample rates under 5 mega samples per second (Msps). Because of providing low power consumption as well as a small scale factor, SAR A/D converters h</p><p><b>　　目 錄</b

8、></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractI</p><p><b>　　目 錄III</b></p><p><b>　　前言IV</b></p><p><b>　　第一章 緒論

9、1</b></p><p><b>　　第二章總體方案2</b></p><p>　　2.1 方案選擇2</p><p>　　2.2 方案設(shè)計的基本思路2</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計與分析4</p><p>　　3.1 常用單片機的特點比較及本設(shè)計單片機的選擇4&

10、lt;/p><p>　　3.2 AT89S52單片機性能簡介4</p><p>　　3.3 常用顯示簡介7</p><p>　　3.4 A/D轉(zhuǎn)換芯片AD080411</p><p>　　3.5 采樣保值電路13</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計與分析16</p><p>　　4.1系

11、統(tǒng)軟件設(shè)計主流程圖16</p><p>　　4.2系統(tǒng)軟件的A/D轉(zhuǎn)換流程圖17</p><p>　　4.3 顯示流程18</p><p>　　第五章 調(diào)試與分析19</p><p>　　5.1 樣機的裝接分析與調(diào)試19</p><p>　　5.2 多功能版的裝接分析與調(diào)試23</p><

12、;p><b>　　第六章 總論26</b></p><p>　　6.1 結(jié)論與展望26</p><p>　　6.2 單片機的發(fā)展趨勢26</p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　參考資料29</b></p>&

13、lt;p><b>　　附錄30</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　數(shù)字電壓表出現(xiàn)在50年代初，60年代末發(fā)起來的電壓測量儀表，簡稱DVM，它采用的是數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量，也就是連續(xù)的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)字量，加以數(shù)字處理然后再通過顯示器件顯示。這種電子測量的儀表之所以出現(xiàn)，一方面是由于電子計

14、算機的應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動控制信實驗研究的領(lǐng)域，提出了將各種被觀察量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)碼的要求，即為了實時控制及數(shù)據(jù)處理的需要；另一方面，也是電子計算機的發(fā)展，帶動了脈沖數(shù)字電路技術(shù)的進步，為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。所以，數(shù)字化測理儀表的產(chǎn)生與發(fā)展與電子計算機的發(fā)展是密切相關(guān)的；同時，為革新電子測量中的煩鎖和陳舊方式也催促了它的飛速發(fā)展，如今，它又成為向智能化儀表發(fā)展的必要橋梁。</p><p>　　如今

15、，數(shù)字電壓表已絕大部分已取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表。因為傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時候也非常不方便，很容易出錯。而采用單片機的數(shù)字電壓表由于測量精度高，速度快，讀數(shù)時也非常的方便，抗干擾能力強，可擴展性強等優(yōu)點已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測量，工業(yè)自動化儀表，自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域。顯示出強大的生命力。</p><p>　　數(shù)字電壓表最初是伺服步進電子管比較式，其優(yōu)點是準確度比較高，但

16、是采樣速度慢，重量達幾十公斤，體積大。繼之出現(xiàn)了斜波式電壓表，它的速度方面稍有提高，但是準確度低，穩(wěn)定性差，再后來出現(xiàn)了比較式儀表改進逐次漸近式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了比較式準確度高的優(yōu)點，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素的影響。隨后，在斜波式的基礎(chǔ)上雙引伸出階梯波式，它的唯一的進步是成本降低了，可是準確寬，速以及抗干擾能力都未能提高。而現(xiàn)在，數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)是非常的成熟，就原理來講，它從原來的

17、一，二種已發(fā)展到多種，在功能上講，則從測單一參數(shù)發(fā)展到能測多種參數(shù)；從制作元件來看，發(fā)展到了集成電路，準確度已經(jīng)有了很大的提高，精度高達1NV；讀數(shù)每秒幾萬次，而相對以前，它的價格也有了降低了很多。</p><p>　　目前實現(xiàn)電壓數(shù)字化測量的方法仍然模-數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換的方法。而數(shù)字電壓表種類繁多，型號新異，目前國際仍未有統(tǒng)一的分類方法。</p><p>　　在電量的測量中，電壓、電流和

18、頻率是最基本的三個被測量。其中，電壓量的測量最為經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測量儀器。另外，由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點而倍受用戶青睞，數(shù)字式電壓表就是基于這種需求而發(fā)展起來的。</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>

19、　　盡管單片機不斷向縱深發(fā)展，但目前乃至今后若干年，8位機仍舊是實際應(yīng)用中得主導(dǎo)產(chǎn)品。MCS-51系列是目前8位單片機的主流機型，在實時控制、智能化儀表等方面應(yīng)用最廣。因此，本設(shè)計將主要介紹MCS-51系列單片機。</p><p>　　MCS-51系列單片機以片內(nèi)有無程序存儲及存儲的形式，分為3種基本產(chǎn)品：8051,8751和8031。</p><p>　　隨著計算機、微電子、信息技術(shù)的快

20、速進步，智能化技術(shù)的開發(fā)速度越來越快，智能化越來越高，應(yīng)用范圍也得到了極大的擴展。在軍事、娛樂、海洋開發(fā)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會服務(wù)等各個領(lǐng)域。在家庭方面，相關(guān)于電器方面都離不開電壓表的使用。在電子顯示方面也采用電壓表的測量。數(shù)字電壓表靈活多變的測量方式，使用方便。特別是大型的電機，在使用安裝、檢測時必然所需要的。是電壓表的應(yīng)用才使得電子、電氣行業(yè)成為有方圓的規(guī)矩。</p><p>　　在國內(nèi)外，為控制系統(tǒng)主要采用單片

21、機作為控制核心。因此，單片機的發(fā)展將有助于簡單實用的電子產(chǎn)品的開發(fā)。在設(shè)計中，采用比較先進的AT89C51單片機為控制核心，它的功能很強大。</p><p>　　與此同時單片機技術(shù)在社會各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在直流數(shù)字電壓表系統(tǒng)中，單片機更是取代了由齒輪調(diào)節(jié)延遲時間的表盤舊式市發(fā)展速度，成為日后此系統(tǒng)中得核心部分。由于單片機具有一些突出的優(yōu)點：體積小、重量輕、電源單一、功能強、價格低；數(shù)據(jù)大都在單片機內(nèi)部傳送

22、，運行速度快、抗干擾能力強、可靠性高，所以單片機被廣泛的應(yīng)用于控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、機電一體化產(chǎn)品、智能接口、計算機通信以及單片機的多級系統(tǒng)等領(lǐng)域。</p><p><b>　　第二章總體方案</b></p><p><b>　　2.1 方案選擇</b></p><p>　　設(shè)計數(shù)字電壓表有多種的設(shè)計方法，方案

23、是多種多樣的，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片的高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導(dǎo)致對模擬數(shù)據(jù)的采集部分的不一致性，進而又使數(shù)據(jù)的出來及顯示的方式的多樣性。又由于在現(xiàn)實的工作生活中，電壓表的測量測程范圍是比較大的，所以必須要對輸入電壓做分壓處理，而各個數(shù)據(jù)處理芯片的處理電壓范圍不同，則各種方案的分段也不同。下面介紹兩種數(shù)字電壓表的設(shè)計方案。</p><p>　　方案一：由數(shù)字電路芯片構(gòu)建</p><

24、p>　　這種設(shè)計方案是由模擬電路與數(shù)字電路兩大部分組成，模擬部分包括輸入放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和基準電壓源；數(shù)字部分包括計數(shù)器、譯碼器、邏輯控制器、振蕩器和顯示器。其中，A/D轉(zhuǎn)換器是它的核心器件，它將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。模擬電路和數(shù)字電路是相互聯(lián)系的，由邏輯控制電路產(chǎn)生控制信號，按規(guī)定時序?qū)/D轉(zhuǎn)換器中個組模擬開關(guān)接通或斷開，保證A/D轉(zhuǎn)換正常進行。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過計數(shù)譯碼器電路變換成斷碼，最后驅(qū)動顯示器顯示出相應(yīng)的數(shù)值

25、。此方案設(shè)計其優(yōu)點是，設(shè)計成本低，能夠滿足一般的電壓測量。但設(shè)計不靈活，都是采用純硬件電路。很難將其在原有的基礎(chǔ)上進行擴展。</p><p>　　方案二：由單片機系統(tǒng)及A/D轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建</p><p>　　這種方案是利用單片機系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、顯示模塊等得結(jié)合構(gòu)建數(shù)字電壓表。由于單片機的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出許多的應(yīng)用電路來。此方案的原理是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的基

26、準電壓端，被測電壓輸入端分別輸入基準電壓和被測電壓。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，然后通過對單片機系統(tǒng)進行軟件編程，是單片機系統(tǒng)能按規(guī)定的時序來采集這些數(shù)字信號，通過一定的算法計算出被測電壓的值。最后單片機系統(tǒng)將計算好了的被測電壓值按一定時序送入顯示電路模塊加以顯示。</p><p>　　此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點，還能改進上一種方案設(shè)計不靈活，難與在原基礎(chǔ)

27、上進行功能擴展等不足。</p><p>　　2.2 方案設(shè)計的基本思路</p><p>　　設(shè)計主要采用AT89C51單片機芯片和AD0804模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片來完成一個建議的數(shù)字電壓表，能夠?qū)斎氲?V-5V的模擬直流電壓進行測量，并通過LCD1602進行顯示，測量誤差約為0.02V。設(shè)計電路主要通過AD0804芯片的VIN90（+）采樣輸入口輸入0V-5V的模擬電壓，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過其

28、輸出通道DB0-DB7傳送給AT89C51芯片的P1口。該電壓表的測量電路主要由三個模塊組成：A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示控制模塊。A/D轉(zhuǎn)換主要由芯片AD0804來完成，它負責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量再傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由單片機芯片AT89成1來完成，其負責(zé)把AD0804傳送來的數(shù)字量經(jīng)一定的數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進行顯示。顯示模塊主要由液晶屏LCD1602來顯示測量到的電壓。</p&

29、gt;<p>　　系統(tǒng)總體框圖設(shè)計如圖2-1所示：</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計與分析</p><p>　　3.1 常用單片機的特點比較及本設(shè)計單片機的選擇</p><p>　　單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)，具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。而目前常用的單片機的8位有51系列單片機，AVR單片機，

30、PIC單片機。</p><p>　　應(yīng)用最廣的8位單片機還是intel的51系列單片機。51系列單片機的特點是：硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史悠久，世界有許多芯片公司都買了51的芯片核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴充其性能，使得芯片的運行速度變得更快，性價比更高。</p><p>　　AVR單片機是atmel公司推出較新的單片機，它的顯著特點是：高性能，低功能，高速度，指令單周期為主

31、，但性格方面比51單片機要高。有專門的I/O方向寄存器。雖然有轉(zhuǎn)強的驅(qū)動電壓，但I/O口使用不比51單片機方便。</p><p>　　PIC單片機系列是美國微芯公司的產(chǎn)品，也是市面上增長最快的單片機之一，屬精簡指令集單片機，其特點是：高速度，高性能，但在性格方面比51單片機要高，也有專門的I/O方向寄存器，I/O口使用不比51單片機方便。</p><p>　　綜合以上各種單片機的基本性能及

32、本設(shè)計的滿足需要，我們將選擇51系列單片機。</p><p>　　3.2 AT89S52單片機性能簡介</p><p>　　單片機采用MCS-51系列單片機。由ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的

33、8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被

34、凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。而且，它還具有一個看門狗（WDT）定時/計數(shù)器，如果程序沒有正常工作，就會強制整個系統(tǒng)復(fù)位，還可以在程序陷入死循環(huán)的時候，讓單片機復(fù)位而不用整個系統(tǒng)斷電，從而保護你的硬件電路。</p><p>　　AT89S52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，片上Flash允許程序

35、存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。其芯片外觀及引腳圖3-1：</p><p><b>　　1. 引腳說明</b></p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：

36、接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電

37、阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入

38、時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個T

39、TL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，如下表3-1：</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持R

40、ST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。

41、此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部

42、程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p&

43、gt;　　3.3 常用顯示簡介</p><p>　　本次設(shè)計中有顯示模塊，而常用的顯示器件比較多，有數(shù)碼管，LED點陣，1602液晶，12864液晶等。</p><p>　　1602液晶是工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16*2即32個字符。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個

44、字符都有一個固定的代碼。使用時直接編寫軟件程序按一定的時序驅(qū)動即可。它的特點是顯示字跡清楚，價格相對便宜。</p><p>　　LCD1602如圖3-2所示：</p><p>　　LCD1602液晶模塊引腳說明如表3-2所示：</p><p>　　寄存器選擇，如表3-3所示：</p><p>　　Busy flag(DB7):在此位未被清除為

45、“0”時，LCD將無法再處理其他指令要求。</p><p>　　顯示地址：內(nèi)部地址計數(shù)器的計數(shù)地址：SB7=0(DB0～DB6)第一行00、01、02… …等，第二行40、41、42… …等，可配合檢測DB7=1 (RS=0,R/W=1)讀取目前顯示字的地址，判斷是否需要換行。</p><p>　　(2)外部地址：DB7=1,亦即80H＋內(nèi)部計數(shù)地址，可以用此方式將字顯示在某一位置。<

46、;/p><p>　　LCD各地址列舉如下表：</p><p>　　讀寫操作時序如圖所示：</p><p>　　3.4 A/D轉(zhuǎn)換芯片AD0804</p><p><b>　　ADC的特性：</b></p><p>　　模擬輸入，可以是單信道或多信道模擬輸入；</p><p>　

47、　參考輸入電壓該電壓可由外部提供，也可以在ADC內(nèi)部產(chǎn)生；</p><p>　　頻率輸入，通常由外部提供，用于確定ADC的轉(zhuǎn)換速率；</p><p>　　電源輸入，通常有模擬和數(shù)字電源接腳；</p><p>　　數(shù)字輸出，ADC可由提供平行或串行的數(shù)字輸出。</p><p>　　ADC0804的管腳圖如下3-5所示：</p>&

48、lt;p>　　它的主要電氣特性如下：</p><p>　　工作電壓：＋5V，即VCC＝＋5V。</p><p>　　模擬輸入電壓范圍：0～＋5V，即0≤Vin≤＋5V。</p><p>　　分辨率：8位，即分辨率為1/28=1/256，轉(zhuǎn)換值介于0～255之間。</p><p>　　轉(zhuǎn)換時間：100us（fCK＝640KHz時）。<

49、;/p><p>　　轉(zhuǎn)換誤差：±1LSB。</p><p>　　參考電壓：2.5V，即Vref＝2.5V。</p><p>　　1.ADC0804的轉(zhuǎn)換原理</p><p>　　ADC0804是屬于連續(xù)漸進式（Successive Approximation Method）的A/D轉(zhuǎn)換器，這類型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十至幾百u

50、s）、分辨率高外，還有價錢便宜的優(yōu)點，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計上。</p><p>　　以輸出8位的ADC0804動作來說明“連續(xù)漸進式A/D轉(zhuǎn)換器”的轉(zhuǎn)換原理，動作步驟如下表示（原則上先從左側(cè)最高位尋找起）。</p><p>　　第一次尋找結(jié)果：10000000 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝1）</p><p>　　第二次尋找結(jié)果：11000000

51、（若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝1）</p><p>　　第三次尋找結(jié)果：11000000 （若假設(shè)值>輸入值，則尋找位＝該假設(shè)位＝0）</p><p>　　第四次尋找結(jié)果：11010000 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝1）</p><p>　　第五次尋找結(jié)果：11010000 （若假設(shè)值>輸入值，則尋找位＝該假設(shè)位＝0）</p&g

52、t;<p>　　第六次尋找結(jié)果：11010100 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝1）</p><p>　　第七次尋找結(jié)果：11010110 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝1）</p><p>　　第八次尋找結(jié)果：11010110 （若假設(shè)值>輸入值，則尋找位＝該假設(shè)位＝0）</p><p>　　這樣使用二分法的尋找方式，8位的A/

53、D轉(zhuǎn)換器只要8次尋找，12位的A/D轉(zhuǎn)換器只要12次尋找，就能完成轉(zhuǎn)換的動作，其中的輸入值代表圖1的模擬輸入電壓Vin。</p><p>　　2.分辨率與內(nèi)部轉(zhuǎn)換頻率的計算</p><p>　　對8位ADC0804而言，它的輸出準位共有28＝256種，即它的分辨率是1/256，假設(shè)輸入信號Vin為0～5V電壓范圍，則它最小輸出電壓是5V/256＝0.01953V，這代表ADC0804所能轉(zhuǎn)

54、換的最小電壓值。</p><p>　　表3-3列出的是8～12位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率和最小電壓轉(zhuǎn)換值。</p><p>　　至于內(nèi)部的轉(zhuǎn)換頻率fCK，是由圖3-6的CLKR（19腳）、CLK IN（4腳）所連接的R（）、C(150PF)來決定。</p><p>　　頻率計算方式是：fCK＝1/(1.1×R×C)</p><p&

55、gt;　　若以圖3-6的R＝10KΩ、C＝150PF為例，則內(nèi)部的轉(zhuǎn)換頻率是：</p><p>　　fCK＝1/（1.1×10 KΩ×150PF）＝606KHz</p><p>　　更換不同的R、C值，會有不同的轉(zhuǎn)換頻率，而且頻率愈高代表速度愈快。但是需要注意R、C的組合，務(wù)必使頻率范圍是在100KHz～1460KHz之間。</p><p>　　

56、3.ADC0804的控制方法</p><p>　　要求ADC0804進行模擬/數(shù)字的轉(zhuǎn)換，其實可以直接由下面的時序圖圖3-7及圖3-6信號的流向來配合了解。</p><p>　　以圖3-6、圖3-7信號流向而言，控制ADC0804動作的信號應(yīng)該只有CS、WR、RD。其中INTR由高電位轉(zhuǎn)為低電位后，代表ADC0804完成這次的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，而DB0～DB7代表是轉(zhuǎn)換后的數(shù)字資料。<

57、/p><p>　　圖3-7的動作大概可分成4個步驟區(qū)間——S0、S1、S2、S3，每個步驟區(qū)間的動作方式如下：</p><p>　　S0：CS＝0、WR＝0、RD＝1（由CPLD發(fā)出信號要求ADC0804開始進行模擬/數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換）。</p><p>　　步驟S1：CS＝1、WR＝1、RD＝1（ADC0804進行轉(zhuǎn)換動作，轉(zhuǎn)換完畢后INTR將高電位降至低電位，而轉(zhuǎn)換時

58、間>100us）。</p><p>　　步驟S2：CS＝0、WR＝1、RD＝0（由CPLD發(fā)出信號以讀取ADC0804的轉(zhuǎn)換資料）。</p><p>　　步驟S3：CS＝1、WR＝1、RD＝1（由CPLD讀取DB0～DB7上的數(shù)字轉(zhuǎn)換資料）。</p><p>　　由上述步驟說明，可以歸納出所要設(shè)計的CPLD動作功能有：</p><p>

59、　　負責(zé)在每個步驟送出所需的CS、WR、RD控制信號。</p><p>　　在步驟S1時，監(jiān)控INTR信號是否由低電位變高電位，如此以便了解ADC0804的轉(zhuǎn)換動作結(jié)束與否。</p><p>　　在步驟S3，讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)字資料DB0～DB7。</p><p>　　3.5 采樣保值電路</p><p>　　一、采樣保持電路的引入</p&g

60、t;<p>　　在A/D轉(zhuǎn)換期間，為了使輸入信號不變，保持在開始轉(zhuǎn)換時的值，通常要采用一個采樣保持電路。對于MCS-96單片機的A/D轉(zhuǎn)換器，啟動轉(zhuǎn)換實際上是把采樣開關(guān)接通，進行采樣，過一段時間后，開關(guān)斷開，采樣電路進入保持模式，才是A/D真正開始轉(zhuǎn)換。</p><p>　　二、采樣保持電路的原理</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換需要一定時間，在轉(zhuǎn)換過程中，如果送給ADC的模擬

61、量發(fā)生變化，則不能保證精度。為此，在ADC前加入采樣保持電路，如圖下所示。采樣保持電路有兩種工作狀態(tài)：采樣狀態(tài)和保持狀態(tài)。 </p><p><b>　　1、采樣狀態(tài)：</b></p><p>　　控制開關(guān)K閉合，輸出跟隨輸入變化。</p><p><b>　　2、保持狀態(tài)：</b></p><p>

62、;　　控制開關(guān)K斷開，由保持電容C維持該電路的輸出不變</p><p>　　運算放大器A2：典型的跟隨器接法。輸入阻抗：高阻。保持狀態(tài)（K分）下Ch放電小，保持電壓不變。輸出阻抗：小。采樣保持電路的負載能力大。運算放大器A1：K閉合時為跟隨器。（不關(guān)心K斷開的情況）。輸入阻抗：高阻。對輸入信號的負載能力要求小。輸出阻抗：小。采樣狀態(tài)時，Ch上的電壓快速跟隨輸入變化。控制開關(guān)K：由接口電路控制。</p>

63、<p>　　三、采樣采樣脈沖的頻率</p><p>　　采樣脈沖的頻率ｆｓ(ｆｓ=1/Tｓ)越高,采樣越密,采樣值越多,采樣信號的包絡(luò)線越接近輸入信號的波形.假設(shè)輸入信號的最高頻率為ｆｍ,則根據(jù)采樣定理知:當(dāng)采樣頻率ｆｓ＞2ｆｍ時,采樣信號可正確反映輸入信號。通常對直流或緩變低頻信號進行采樣時可不用采樣保持電路。</p><p>　　四、加入S/H后模／數(shù)轉(zhuǎn)換控制過程　　&l

64、t;/p><p>　　加入S/H后，整個模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程如下圖所示。 </p><p>　　圖 3-8 A/D轉(zhuǎn)換過程圖</p><p>　　1、CPU經(jīng)接口電路使K閉合（啟動采樣）。 </p><p>　　2、CPU經(jīng)接口電路使K斷開（保持）。（*） </p><p>　　3、CPU向ADC發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換信號（轉(zhuǎn)換或稱量化）

65、。 </p><p>　　4、查詢A/D轉(zhuǎn)換完成否，或使用中斷方式。</p><p>　　5、讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字。 </p><p>　　6、在實際硬件設(shè)計中，一般第②、③步設(shè)計為用一條指令完成。 </p><p><b>　　五、采樣定理</b></p><p>　　采樣定理是1928年由美國電信

66、工程師H.奈奎斯特首先提出來的。</p><p><b>　　1、采樣定理的概念</b></p><p>　　采樣定理說明采樣頻率與信號頻譜之間的關(guān)系，是連續(xù)信號離散化的基本依據(jù)，采樣定理:模擬/數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率fs.max大于信號中，最高頻率fmax的2倍時，即：fs.max>=2fmax,則采樣之后的數(shù)字信號完整地保留了原始信號中的信息，一般

67、取2.56-4倍的信號最大頻率。</p><p><b>　　2、信號混疊</b></p><p>　　如果不能滿足上述采樣條件，采樣后信號的頻率就會重疊，即高于采樣頻率一半的頻率成分將被重建成低于采樣頻率一半的信號。這種頻譜的重疊導(dǎo)致的失真稱為混疊，而重建出來的信號稱為原信號的混疊替身，因為這兩個信號有同樣的樣本值。 </p><p>　　3

68、、解決信號混疊的方法</p><p>　?、?提高采樣頻率，使之達到最高信號頻率的兩倍以上； </p><p>　?、埔氲屯V波器或提高低通濾波器的參數(shù)；該低通濾波器通常稱為抗混疊濾波器 </p><p>　　抗混疊濾波器可限制信號的帶寬，使之滿足采樣定理的條件。從理論上來說，這是可行的，但是在實際情況中是不可能做到的。因為濾波器不可能完全濾除奈奎斯特頻率之上的信

69、號，所以，采樣定理要求的帶寬之外總有一些“小的”能量。不過抗混疊濾波器可使這些能量足夠小，以至可忽略不計。 </p><p>　　第四章 軟件設(shè)計與分析</p><p>　　4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計主流程圖</p><p>　　主程序是先開始，然后顯示頻先清屏，LCD1602的初始化，AD芯片AD0804的初始化，在經(jīng)測量端采集的數(shù)據(jù)送入AD芯片AD0804中進行模數(shù)轉(zhuǎn)換

70、，判斷自身轉(zhuǎn)換是否完成，完成后將數(shù)據(jù)傳送到單片機，讓單片機讀取數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，在講轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送入LCD1602顯示。主流程圖如圖4-1所示；</p><p>　　4.2系統(tǒng)軟件的A/D轉(zhuǎn)換流程圖</p><p>　　主程序的子程序A/D轉(zhuǎn)換：</p><p>　　程序開始先將CS、WR、RD都拉高使A/D初始化，延時一段時間將CS、WR端由低電平跳到高電平，使其A

71、/D轉(zhuǎn)換工作，工作一段時間，單片機判斷它是否工作完成，如果轉(zhuǎn)換完成后，使CS、RD端拉低讓它開始讀取數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)延時一段時間后，讀取完畢將數(shù)據(jù)傳送到單片機，A/D轉(zhuǎn)換完成。其流程圖由圖4-2所示。</p><p><b>　　4.3 顯示流程</b></p><p>　　顯示子流程圖如圖4-3所示：</p><p><b>　　第五章

72、 調(diào)試與分析</b></p><p>　　5.1 樣機的裝接分析與調(diào)試</p><p>　　一、 電源原理的分析</p><p>　　220v電網(wǎng)電壓經(jīng)過變壓器的降壓為穩(wěn)壓電源提供9v的交流低電壓。</p><p><b>　　1.整流電路</b></p><p>　　圖中，D1~D4

73、四只整流二極管接成電橋形式，故稱為橋式整流。次級電壓V2工作在正半周時，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止，此時有電流流過RL，負載RL上得到一個半波電壓。當(dāng)V2工作在負半周時，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通，此時有電流流過RL，負載RL上得到一個上面一樣的半波電壓。</p><p>　　在橋式整流電路中，RL兩端的電壓波形與全波整流電路完全相同。可見，橋式整流電路無需采用具有中心抽頭的變壓器仍能達到全波整流的目的。

74、</p><p><b>　　2.濾波電路</b></p><p>　　整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電，但其中含有大量的交流成分，為了獲得平滑的直流電壓，在整流電路后加接濾波電路，以濾去交流成分，由于電容有隔直通交的作用，在整流電路輸出端與負載并聯(lián)一個較大電容C，如圖所示來構(gòu)成電容濾波電路。</p><p>　　濾波原理：當(dāng)電路處于正半周，二極

75、管D1、D3導(dǎo)通，V2就給電容C充電，同時向負載電阻供電，如果忽略二極管正向電壓降和變壓器內(nèi)阻，電容充電時間常數(shù)近似為零，因此在V2達到最大時，電容兩端的電壓也達到最大。當(dāng)V2下降時，電容的電壓大于V2，V1、V3截止，電容C向負載電阻放電，由于放電時間常數(shù)一般較大，電容電壓按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當(dāng)電容電壓下降后，V2大于電容電壓，D2、D4導(dǎo)通，電容C再次被充電，輸出電壓增大，以后重復(fù)上述充放電過程。</p><p&

76、gt;　　整流電路接入濾波電容后，不僅使輸出電壓變得平滑、紋波顯著減小，同時輸出電壓值也增大了。</p><p><b>　　3．穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　串聯(lián)可調(diào)穩(wěn)壓電路由調(diào)整管（1Q1、1Q2組成復(fù)合管：提高了穩(wěn)壓性能）、取樣電路（1R8、1W1）、基準電壓（穩(wěn)壓管1D13）和比較放大(放大管1Q3)電路等部分組成。穩(wěn)壓電路的作用：當(dāng)交流市電和負載波動

77、時，能自動保持輸出電壓的穩(wěn)定。</p><p>　　當(dāng)輸出電壓增大時，1W1的分壓增大（取樣電壓增大），即1Q3的基極電壓增大，1D13的電壓3v（基準電壓），即1Q13的發(fā)射極電壓，如果取樣電壓大于基準電壓，則1Q3的積極電流增大，導(dǎo)致發(fā)射極的電流增大，導(dǎo)致1R1、1R3的電壓增大，則復(fù)合調(diào)整管的基極電壓減小，集電極的電流也隨之減小，集電極和發(fā)射極之間的壓降就會增大，致使輸出電壓減小。反之同樣分析，最后得到一個

78、穩(wěn)定的電壓。</p><p>　　7815、7915、7818、7918內(nèi)部電路的分析和上面一樣。</p><p>　　二、信號發(fā)生器之信號產(chǎn)生</p><p>　　該部分的信號產(chǎn)生電路，可產(chǎn)生三角波、方波等基本波形（包括鋸齒波、脈沖波），其中三角波由2w4、2R6、2Q3、2R7、2Q4、2Q5、2U1-D、2Q2等構(gòu)成的充放電恒流源對固定的充放電電容進行充放電而

79、產(chǎn)生。，而方波則是由三角波經(jīng)比較器電路后產(chǎn)生。其次鋸齒波由三角波改變其上升沿下降沿產(chǎn)生，脈沖波則是改變方波的占空比而產(chǎn)生的。其具體的工作過程如下。</p><p>　　當(dāng)電容充電時，充電恒流源通過2R8、2D1、2D2對固定電容進行充放電，使得電容兩端電壓呈線性上升，即2Q7柵極電位隨之線性上升，經(jīng)2Q7的源極跟隨以及2Q9射極跟隨后，由2R18、2R19分壓后，取樣到2Q10、2Q11、2Q12構(gòu)成的差分比較器

80、，與2Q11的基極電壓進行比較，當(dāng)2Q10的基極電壓高于2Q11基極電壓時，2Q10集電極輸出低電平，2Q11集電極輸出高電平，然后高低電平取到2Q13、2Q14基極，若此時電容兩端電壓達到最大值，則2Q13的集電極輸出低電平，所以此時2Q15導(dǎo)通，所以使得充電回路被改變，經(jīng)2Q15到-15V去了，電容經(jīng)放電恒流源放電，電容充電結(jié)束。</p><p>　　電容放電，，使得2Q7柵極電位下降，經(jīng)2Q7的源極跟隨以及

81、2Q9射極跟隨后，由2R18、2R19分壓后，取樣到2Q10、2Q11、2Q12構(gòu)成的差分比較器，與2Q11的基極電壓進行比較，當(dāng)2Q10的基極電壓高于2Q11基極電壓時，2Q10集電極輸出低電平，2Q11集電極輸出高電平，然后高低電平取到2Q13、2Q14基極，若此時電容兩端電壓降到最小值，則2Q13的集電極輸出高電平，所以此時2Q16導(dǎo)通，2Q15截止。使得放電回路關(guān)斷，由充電恒流源開始充電。</p><p>

82、;　　如此充放電便周而復(fù)始的進行著，也就產(chǎn)生了三角波，而方波便是依靠比較電路獲得。</p><p>　　另外該部分信號產(chǎn)生電路還具有頻率粗調(diào)功能，它是通過恒流源控制電路實現(xiàn)，由2R1、2W1、5W1、2W2提供電壓控制信號，經(jīng)電壓跟隨器跟隨，跟隨后進行了與外部頻率控制電壓信號的加法運算，同時實現(xiàn)了壓流轉(zhuǎn)換，后經(jīng)LM324和2Q2的大電流跟隨，從而控制了鏡像恒流源，實現(xiàn)了電流源的控制，能進行頻率的粗調(diào)。</p

83、><p>　　同時該部分信號產(chǎn)生電路可產(chǎn)生鋸齒波及脈沖波，其實現(xiàn)方法是通過一個繼電器，當(dāng)繼電器線圈得電，繼電器觸點便吸合，此時就把控制充放電恒流源電路加入了信號產(chǎn)生電路，此時只要調(diào)節(jié)5W2，便可改變充電恒流源電流大小，放電恒流源大小，即電容充放電的上升沿，和下降沿，此時輸出的波形便是鋸齒波。因為輸出的波是鋸齒波，所以經(jīng)比較器比較后，出來的波形便不再是方波，而是脈沖波了。</p><p><

84、;b>　　三、放大</b></p><p>　　三角波，正弦波，方波函數(shù)信號經(jīng)選擇開關(guān)（FUNCTION）選擇后送入主放大器中，先經(jīng)過3Q1，3Q2組成的差分放大，3Q1的基極為輸入信號，3Q2的基極為反饋信號，其發(fā)射極偏置電阻3W1改變偏置電平，防止輸入大信號截止失真，3Q1集電極信號送入3Q4基極，3Q2集電極信號經(jīng)3Q3反相（反相過后送入復(fù)合差分放大電路，可以防止鏡像干擾）送入3Q7基極（

85、3Q4基極信號與3Q7基極信號幅度相同，相位相反）。3Q4、3Q5與3Q6、Q7組成復(fù)合放大電路，3D3、3D4、3Q8、3Q9組成推挽差動放大，3Q10，3Q11、3Q12、3Q13組成復(fù)合型電流放大，3Q10、3Q11、3Q8和3Q9、3Q12、3Q13組成正反饋電流放大網(wǎng)絡(luò)（放大一定倍數(shù)后達到平衡），主放大負反饋是輸出信號經(jīng)3R23、3R11衰減20倍后送入3Q2基極。ＤＣ?。蹋牛郑牛替I改變3Q2基極電位，是對直流偏置電平調(diào)節(jié)輸出

86、一定電位。</p><p>　　由上級輸出（TRT_OUT）送入三級橋式整形電路，利用二極管伏安特性曲線折線近似法把三角波整形為正弦波，經(jīng)3R16送入正弦波前置放大器，前置放大器由3Q51 3Q52構(gòu)成差分放大（放大倍數(shù)約為5倍），其發(fā)射極偏置電阻3W51 3W52等，3W51調(diào)零漂3W52調(diào)溫漂，使其集電極輸出電壓控制在0~4.2V左右，幅度放大后信號送入3Q53的射極跟隨電路，進行電流放大。</p>

87、;<p><b>　　四、測頻</b></p><p>　　測頻可分為兩種回路：內(nèi)部輸入頻率的測頻和外部輸入頻率的測頻</p><p>　　對于外部的測頻，首先使用者要把信號發(fā)生器面板上的EXT按鈕按下，使發(fā)生器處于外測頻的狀態(tài)上。信號先進入測頻電路的放大回路，信號經(jīng)過場效應(yīng)管前級的電容濾波同時將信號的峰值取反，二極管將經(jīng)過的信號進行限壓，使輸入信號的電

88、壓保持在場效應(yīng)管的正常工作電壓狀態(tài)下。信號在經(jīng)過一個高阻抗的場效應(yīng)管的放大，使的上一級輸入信號的峰形更圓潤。經(jīng)場效應(yīng)管放大的信號通過4C6的濾波，4R10的分壓到達整形與非門的13腳，這一點信號的電流電壓的值保持在恒定的值上，能夠使整形芯片工作在正常的電壓電流下。當(dāng)輸入的信號的電壓過大時信號就會經(jīng)過4R8到達三極管的4Q2的發(fā)射極，4Q2發(fā)射極的電壓大于基極的電壓，使得三級管導(dǎo)通，信號經(jīng)過三極管電阻進行信號電壓的減小，使得信號到達整形芯

89、片的13腳的電壓電流值保持在額定的狀態(tài)下。當(dāng)輸入的信號電壓過小時，信號到達三極管4Q3的基極，+15V的通過4R11到達4Q3的發(fā)射極，設(shè)計的三極管4Q3處于放大狀態(tài)，4Q3的集電極就會產(chǎn)生放大了的信號，但是13腳信號的電壓電流都是處于額定的狀態(tài)下。</p><p>　　對于內(nèi)部的測頻，信號就直接經(jīng)過整形。</p><p>　　放大整形后的信號直接輸入到分頻器74HC4040進行分頻。再把

90、分頻好的信號通過74HC00進行分頻的選擇，將選擇好的信號輸入到89C52進行頻率的計算，得到信號的頻率。當(dāng)p20高電平就選擇2分頻，當(dāng)p14為高電平時就選擇128分頻，最后由T0口進入，經(jīng)過定時計數(shù)計算出頻率，頻率選擇就是有頻率大小所決定，先進行粗測頻測大小 ，接著二分頻或是一百二十八分頻，測好數(shù)據(jù)由51的rxd端口輸出，進入74ls164的a，b腳。74ls08是選擇是么時候顯示。</p><p><b

91、>　　五、顯示</b></p><p>　　顯示電路包括頻率顯示電路和幅度顯示電路，頻率顯示電路有6Q1-3、6U1-4、6DS1-4等組成。幅度顯示由6U5、6S5-67等組成。</p><p>　　幅度顯示直接用芯片ICL7107將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字。ICL7107是高性能、低功耗的三位半A/D轉(zhuǎn)換器電路。它包含有七段譯碼器、顯示驅(qū)動器、參考源和時鐘系統(tǒng)。ICL7107

92、可直接驅(qū)動放光二極管。</p><p>　　將芯片ICL7107做成一個數(shù)字電壓表。來測量模擬量，用數(shù)字來顯示測得的電壓。模擬部分，每個測量周期分三個階段，它們分別：1、自動校零；2、信號積分階段（INT）；3、反向積分階段（DE）。</p><p>　　自動校零做三件事。第一，內(nèi)部高端輸入和低端輸入與外部管腳脫開，在內(nèi)部與模擬公共管腳短接。第二，參考電容充電到參考電壓。第三，圍繞整個系統(tǒng)

93、形成一個閉合賄賂，對自動校零電容6C3進行充電，以補償緩沖放大器、積分放大器的失調(diào)電壓。由于比較器包含在回路中，因此自動校零的精度僅受限于系統(tǒng)噪聲。任何情況下，折合到輸入端的失調(diào)電壓小于10μV。</p><p>　　在信號節(jié)分階段，自動校零回路斷開，內(nèi)部短接也脫開，內(nèi)部高端輸入與外部管腳相連。轉(zhuǎn)換器將IN HI 和IN LO之間輸入的差動輸入電壓進行一固定時間的積分，此差動輸入電壓可以在一很寬的共模范圍內(nèi)；與正

94、、負電源的差距各位1V之內(nèi)。</p><p>　　反向積分階段，低端輸入在芯片內(nèi)部連接到模擬公共端，高端輸入通過先前以充電的參考電容進行連接，內(nèi)部電路能使電容的極性正確地連接以確保積分器的輸出能回到零。積分器的輸出回到零的時間正比于輸入信號的大小。顯示值=1000VIN/VREF</p><p>　　5.2 多功能版的裝接分析與調(diào)試</p><p>　　1、首先更具

95、電原理圖焊接出實際電路，然后進行電路的調(diào)試，在實際的電路中，芯片腳接地，20腳接+5V的電壓。在AD0804的6腳接入一個測試電壓。</p><p>　　2、現(xiàn)在將在調(diào)試過程中的問題總結(jié)：測試顯示屏上顯示的數(shù)據(jù)是否正確，將編好的程序?qū)戇M單片機后，觀察顯示屏的顯示不正確，通過改正硬件電路，顯示正確的數(shù)據(jù)。</p><p>　　多功能版搭接的板子如圖5-4所示：</p><

96、p>　　顯示數(shù)據(jù)如圖5-5所示：</p><p>　　電原理圖如圖5-6所示：</p><p><b>　　第六章 總論</b></p><p>　　由于本設(shè)計使用的是高效的51系列單片機作為核心的測量系統(tǒng)，以及高精度，高速度，高抗干擾的A/D轉(zhuǎn)換器。使得本直流電壓表具體精度高，靈敏度強，性能可靠，電路簡單，成本低的特點。因為平時所需要測

97、量的被測電壓的電壓值不是一個定值，多多少少都有一些微小的變化。因此本設(shè)計為之增加了可測5秒內(nèi)平均電壓的電壓值。大大的提高了測量的準確性。使直流電壓表有著較高的智能水平。</p><p>　　此設(shè)計是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)性實驗。通過此設(shè)計可知在單片機系統(tǒng)開發(fā)過程應(yīng)注意以下事項。</p><p>　　1）硬件的選擇。選擇適合設(shè)計目地的元器件是一個重要的方設(shè)計環(huán)節(jié)。不能以元器件是否是最高性能作為

98、選擇元器件的標準。往往高性能器件的價格也是較高的。應(yīng)根據(jù)項目設(shè)計的需要選擇元器件，能夠滿足設(shè)計需要作為標準選擇元器件。</p><p>　　2）因為單片機系統(tǒng)設(shè)計是硬件和軟件相結(jié)合的設(shè)計，所以系統(tǒng)和硬件和軟件必須緊密配合，協(xié)調(diào)一致。應(yīng)不斷調(diào)整硬軟件設(shè)計，以提高系統(tǒng)工作效率。</p><p>　　單片機的應(yīng)用如今已經(jīng)是在工業(yè)，電子等方面展示出了它的優(yōu)越性，利用單片機在設(shè)計電路逐漸成了趨勢，它

99、與外圍電路再加上軟件程序就可以構(gòu)建任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)計成為現(xiàn)實。隨著單片機的日益發(fā)展，它必將在未來顯示出更大的活力，為電子設(shè)計更多精彩。對于數(shù)字電壓表而言，功能將會越來越強大。</p><p><b>　　6.1 結(jié)論與展望</b></p><p>　　單片機多功能定時系統(tǒng)理論上能很好的達到了學(xué)校教學(xué)要求， 發(fā)揮了單片機 在智能化方面的應(yīng)用。該系統(tǒng)的設(shè)計很好的滿足當(dāng)

100、前學(xué)校教學(xué)的需要，是一個理 想的智能化的設(shè)計。它具有一個走時精確的實時鐘，可以任意設(shè)置時間，可以控 制時間表的轉(zhuǎn)換，時鐘的顯示功能等。可以通過按鍵操作和數(shù)字顯示。該系統(tǒng)規(guī) 模小，但是功能較多，操作簡單，造價低，應(yīng)用非常廣泛。該系統(tǒng)的設(shè)計為向家 庭數(shù)字化方向發(fā)展又前進了一步。同時又擴大了單片機的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　　6.2 單片機的發(fā)展趨勢</p><p>　　自單片機出現(xiàn)至今，單

101、片機技術(shù)已走過了幾十年的發(fā)展路程?？v觀幾十年來 單片機發(fā)展歷程可以看出，單片機技術(shù)的發(fā)展以微處理器（MPU）技術(shù)及超大規(guī) 模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，拉動廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，表現(xiàn)出比微處理器更具個 性的發(fā)展趨勢： 1.采用先進結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)高性能 在過去的一段時間內(nèi)，單片機的指令運行速度一直在 10MIPS 以下，這對于 應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)的單片機來說是足夠了，但當(dāng)單片機被應(yīng)用在通訊及 DSP 領(lǐng)域作為高速運算、編碼或解碼時，就會出現(xiàn)因指令運

102、行速度不夠而限制單片機 應(yīng)用的情形，因此提高單片機指令運行速度已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。 2.進一步降低功耗、 基于 80C51 的飛利浦低功率、 低系統(tǒng)成本微控制器 51LPC 系列是業(yè)界推動單 片機向低功耗方向發(fā)展的主導(dǎo)單片機系列之一。51LPC 系列單片機采用以下三種 方法降低功耗： （1） 使系統(tǒng)進入空閑模式， 在空閑模式下， 只有外圍器件在工作， 任意的復(fù)位及中斷均可結(jié)束空閑模式； （2）使系統(tǒng)進入低功耗模式，在低功耗模 式

103、下，振蕩器停止工作，是功耗降到最小（3）使系統(tǒng)進入低電壓 EPROM 操作； EPROM 包含了模擬</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我在這一次單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計過程中，很是受益匪淺。，并充分發(fā)揮對所學(xué)知識的理解和對畢業(yè)設(shè)計的思考及書面表達能力，最終完成了。這為自己今后進一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定寶貴的經(jīng)驗。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識

104、的學(xué)習(xí)過程，它使我運用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識，對其進行設(shè)計，分析和解決一個理論問題或?qū)嶋H問題，把知識轉(zhuǎn)化為能力的實際訓(xùn)練。培養(yǎng)了我運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了；才能夠?qū)⒄n本知識與實踐相整合，理論知識服務(wù)于教學(xué)實踐，以增強自己的動手能力。這個實驗十分有意義 我獲得很深刻的經(jīng)驗。通過這次課程設(shè)計，我們知道了理論和實際的距離，也知道了理論和實際想結(jié)合的重要

105、性，，也從中得知了很多書本上無法得知的知識。</p><p>　　我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本，以解決理論和實際教學(xué)中的實際問題為目的，還要以實踐相結(jié)合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實踐，解決實際問題，加強我們的動手能力

106、和解決問題的能力。</p><p>　　再次感謝老師的嚴格要求而給了我這樣一個機會,以此不僅培養(yǎng)了我書寫論文的能力，更重要的是培養(yǎng)了我在面對需要重大緊急問題時的能力，課程設(shè)計時間雖然很短，但我學(xué)習(xí)了很多的東西，使我眼界打開，感受頗深。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　陳洪中.數(shù)字電壓表。水利電力出版社，1989

107、</p><p>　　周立功.單片機實驗與實踐.北京：北京航空航天大學(xué)出版社</p><p>　　吳國經(jīng).單片機應(yīng)用技術(shù).北京：中國電力出版社，2003.</p><p>　　閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　譚浩強.C程序設(shè)計.北京:清華大學(xué)出版社,2005年.</p><p&g

108、t;　　侯振鵬.嵌入式C語言程序設(shè)計.北京：人民郵電出版社，2006.</p><p>　　李光飛 李良兒.單片機C程序設(shè)計.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005</p><p>　　王港元.電工電子實踐指導(dǎo).江西:江西科學(xué)技術(shù)出版社,2005年</p><p>　　楊金巖,鄭應(yīng)強,張振仁.8051 單片機數(shù)據(jù)傳輸接口擴展技術(shù)與應(yīng)用實例[ M ] .第一版.北京:

109、 人民郵電出版社,2005</p><p>　　鐘睿.單片機原理及應(yīng)用開發(fā)技術(shù)[M ].北京航空航天大學(xué)出版社, 2001</p><p>　　吳金戎,沈慶陽等，《8051單片機實踐與應(yīng)用》，清華大學(xué)出版社，2001</p><p>　　夏路易，石宗義，《電路原理圖與電路板設(shè)計教程》北京希望電子工業(yè)出版2002</p><p>　　鐘睿.單片