毕业设计论文基于单片机的数字电压表设计

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1、哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）摘 要数字电压表（gigital voltmenter）简称DVM，它是采用数字化测试技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转化成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的要求，采用单片机的数字电压表，有精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实施通信。目前，有各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛应用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动监测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

2、重点介绍单片A/D转换器以及由他们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理关键词：A/D 转换器；PC ；电压测量； 液晶显示AbstractDigital voltmeter (gigital voltmenter) abbreviation DVM, it is using digital testing technology, the continuous analogue (dc input voltage) into a discontinuous, discrete digital form and to show appearance. The traditional pointe

3、r voltmeter and low accuracy of single function, and cant meet the requirements of the digital age, USES the monolithic digital voltmeter, have high precision, strong anti-interference, extensibility, integration is convenient, also can be carried out with PC communications. At present, there are al

4、l kinds of single piece of A/D converter in the composition of the digital voltmeter, has been widely used in the electronics and electrical measurement, industrial automation instrument, automatic monitoring system, intelligent measurement field, shows A strong vitality. At the same time, the expan

5、sion of DVM into general and special digital instruments, the power and the power measurement technology to a new level. This chapter introduces single chip on the A/D converter and they make by the based on SCM digital voltmeter principle of work Key words: A/D converter; PC; Voltage measurement; L

6、iquid crystal display 目录第1章绪论41.1数字电压表背景41.2数字电压表背景41.3数字电压表的特点5第2章硬件设计72.1单片机AT89S5272.2输入电路112.3A/D转换电路112.4ICL7135的应用132.5CD4060的相关资料182.6ICL7660S的功能与作用192.7液晶显示部分202.8本章小结25第3章系统的软件设计263.1主程序设计263.2A/D中断程序设计283.3本章小结29结论30参考文献31致谢 32第1章绪论1.1数字电压表背景采用新技术、新工艺，由LSI和VLSI构成的新型数字仪表及高档智能仪器的大量问世，标志着电子仪器

7、领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。新型数字仪表的发展主要有四个方向：（1）广泛采用新技术，不断开发新产品（2）向模块化发展新一代数字仪表正朝着标准模块化的方向发展。预计在不久的将来，许多数字仪表将由标准化、通用化、系列化的模块所构成，给电路设计和安装调试、维修带来极大方便。表面安技装术（SMT）和表面安装元器件（SMD）将获得普遍应用。这项技术被誉为世界电子工艺技术的一项重要突破。所谓表面安装是将微型化的表面安装集成电路（SMIC）和表面安装元件，用粘贴工艺直接安装在印刷板上，再用波峰焊接机焊接，由此取代传统的打孔焊接工艺，使印刷板安装密度大为增加，可靠性得到明显提高。（3）多重

8、显示仪表为彻底解决数字仪表不便于观察连续变化量的技术难题，“数字/模拟条图”双显示仪表已成为国际流行款式，它兼有数字仪表准确度高、模拟式仪表便于观察被测量的变化过程及变化趋势的两大优点。模拟条图大致分成三类：液晶（LCD）条图，呈断续的条状，这种显示器的分辨力高、微功耗，体积小，低压驱动，适于电池供电的小型化仪表。等离子体（PDP）光柱显示器，其优点是自身发光，亮度高，显示清晰，观察距离远，分辨力较高，缺点是驱动电压高，耗电较大。LED光柱，它是又多只发光二极管排列而成。这种显示器的亮度高，成本低，但象素尺寸较大，功耗高，驱动电路复杂。（4）作简单化1.2数字电压表背景数字电压表（Digita

9、lVoltmeter）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，还可与PC进行实时通信。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

10、。1.3数字电压表的特点（1）显示清晰直观，读数准确传统的模拟式仪表必须借助于指针和刻度盘进行读数，在读数过程中不可避免的会引入人为的测量误差。数字电压表则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳读现象，测量结果就是唯一的。新型数字电压表还增加了标志符显示功能，包括测量项目、符号单位和特殊符号、为解决DVM不能反映被测电压的连续变化过程以及变化趋势这一难题，一种“数字/模拟条图”仪表业已问世。“模拟图条”有双重含义：第一，被测量为模拟量；第二，利用条状图形来模拟被测量的大小及变化趋势。这类仪表将数字显示与高分辨率模拟条图显示集于一身，兼有DVM与模拟电压表之优点。智能数字电压表

11、均带微处理器和标准接口，可配合计算机和打印机进行数据处理或自动打印，构成完整的测试系统。准确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合。（2）分辨率高，测量范围宽数字电压表在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，称为仪表的分辨力，它反映仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。分辨率是指所能显示的最小数字（零除外）与最大数字的百分比。多量程DVM一般可测量01000V直流电压，配上高压探头还可测上万伏的高压。（3）扩展能力强在数字电压表的基础上，还可扩展成各种通用及专用数字仪表数字多用表（DMM）和智能仪表，以满足不同的需要。（4）测量速度快数字电压表在每秒钟内对被测电压的测量次数，叫测量

12、速率，单位是“次/S”。它主要取决于A/D转换器的转换速率，其倒数是测量周期。（5）输入阻抗高，集成度高，微功耗数字电压表具有很高的输入阻抗，通常为10M10000M，最高可达1T。并且新型数字电压表普遍采用CMOS大规模集成电路整机功耗很低。（6）抗干扰能力强5位以下的DVM大多采用双积分式A/D转换器，其串模抑制比、共模抑制比各别可达100dB、80120dB。高档DVM还采用数字滤波、浮地保护等先进技术，进一步提高了抗干扰能力，共模抑制比可达180dB。第2章硬件设计数字电压表的设计方案有很多，本方案主要采用了AT89S52单片机、ICL7135高精度A/D转换器和其他一些辅助芯片经过调

13、试之后最终达到测量目的。2.1单片机AT89S52单片机选用的是ATMEL公司推出的AT89S52，它的封装方式有三种。如图2-1所示。AT89S52是一种低功耗、高性能COMS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。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和在系统可编程Flash，使得AT89S52位众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。（a）（b）（c）图2-1AT89S52三种封装方式2.1.1 AT89S52的主要特点（1

14、） 与MCS51系列单片机完全兼容（2） 其片内具有256字节RAM，8KB的可在线编程（ISP）FLASH存储器（3） 1000次擦写周期（4） 全静态操作:0Hz33Hz（5） 三级加密程序存储器（6） 32个可编程I/O口线（7） 三个16位定时器/计数器（8） 八个中断源（9） 全双工UART串行通道（10） 低功耗空闲和掉电模式，点掉后中断可唤醒，拥有掉电标识符（11） 看门口定时器（12） 双数据指针2.1.2AT89S52单片机主要接口功能P0口：P0口是一个8位漏极烤炉的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当方位外部

15、程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接受指令字节；在程序校验时，输出指令字节，并需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流I。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。表2-1P1口第二功能引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1

16、.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲期能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（I）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高8位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVXDPTR）时，P2口也接受高

17、8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲期能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（I）。P3口亦作为AT89S52特殊功能使用。如下表：表2-2P3口第二功能引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断0）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器写选通）RST：复位输入。晶振工作时，

18、RST脚持续2个机器中期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/：地址锁存控制信号（ALE）是方位外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振的6分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特变强调，在每次方位外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8

19、EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。：外部程序存储器选通信号（）是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序实行外不代码时，在每个机器周期被激活两次，而在方位外部数据存储器时，将不被激活。/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接GND。为了执行内部程序指令，应该接Vcc。在flash编程期间，也接收12伏Vpp电压。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器和输出端。2.2输入电路输入电路的作用是把不同量程的被测的电压规范到A/D转换器所要求的电压值。智能化数

20、字电压表所采用的单片双积分型ADC芯片ICL7135，它要求输入电压02V。本仪表设计是0-1000V电压，灵敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰减器，如图3.1.2所示9M、900K、90K、和10K电阻构成1/101/100、1/1000的衰减器。衰减输入电路可由开关来选择不同的衰减率，从而切换档位。为了能让CPU自动识别档位，还要有图3.1.1的硬件连接。2.3A/D转换电路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，它的性能比较稳定，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

21、速度要求不高的场合如电压测量有广泛的应用。2.3.1双积A/D转换器的工作原理双积分式A/D转换器是通过对测电压进行定时积分和对参考电压进行定值积分的两个积分过程，来获得被测电压值数值的一种测量方法。它由积分器、过零比较器、计数器及逻辑控制电路构成，基本电路原理如：图2-2所示，图中为被测电压、为基准电压、位模拟开关、R为积分电阻、C为积分电容、为积分器输出电压、为运算放大器、为电压比较器。图2-2双积A/D转换器工作原理双积分式A/D转换器的工作过程为：A/D转换启动后，首先将输入信号接到积分器上，积分器输出一个负斜波电压，同时计数器开始计数。经过一定时间，计数器达到要求的计数值，逻辑控制电

22、路通过将输入信号切换到基准电压上，积分器开始对进行反向积分，同时计数器从0开始重新计数。由于与的极性相反，所以积分器输出正斜波电压。当积分器输出电压过零时，比较器输出为0，计数器停止计数。双积分式A/D转换器的工作过程波形如图2-3所示。图2-3双积分A/D转换器工作波形如图所示：对输入模拟电压和基准电压进行两次积分，先对输入模拟电压进行积分，将其变换成与输入模拟电压成正比的时间间隔T1，再利用计数器测出此时间间隔，则计数器所计的数字量就正比于输入的模拟电压；接着对基准电压进行同样的处理。在常用的A/D转换芯片（如ADC-0809、ICL7135、ICL7109等）中，ICL7135与其余几种

23、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。2.4ICL7135的应用7135是采用CMOS工艺制作的单片4位半A/D转换器，封装形式如图2-4，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。ICL7135的了Intersil高精度A/D转换器，其复用的BCD输出和数字驱动器，结合双坡转换的可靠性与1的20000计数的准确性和适合的视觉显示数字电压表/

24、的DPM市场。2.0000V充分的规模能力，自动调零，并自动极性相结合，真正的比例操作，几乎理想的差分线性和真正的差分输入。一切必要的有源器件上载有一个单一的CMOS集成电路，除了显示驱动器，范围，及时钟。在ICL7135汇集了前所未有的结合，精度高，通用性，和真正的经济。它具有自动调零，以低于10V，零点漂移小于1V/，输入偏置电流10pA（最大值），并转误差不到一计数。多功能复用的BCD产出增加了另外的几个针脚，允许其经营中更复杂的系统。这些措施包括，OVERRANGE，UNDERRANGE，RUN/和BUSY的线路，使它能够接口电路微处理器或UART。图2-4ICL7135封装2.4.1

25、7135主要特点如下：（1） 双积型A/D转换器，转换速度慢。（2） 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（3） 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。（4） 转换精度1字相当于14bitA/D转换器。（5） 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（6） 入电压进行A/D转换，模拟电压的范围为019999V。（7） 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。（8） 所有输出端和TTL电路相容。（9） 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。（10） 输出为动态扫描B

26、CD码（11） 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。（12） 采用28外引线双列直插式封装，外引线功能端排列如图所示。2.4.2详细功能（1）自动调零阶段在自动调零，三件事情发生。首先，输入高，低电平断开的引脚和内部短路模拟共用。其次，参考电容取决于参考电压。第三，反馈回路是封闭的系统，以命令自动调零电容CAZ，以补偿偏移电压的缓冲放大器，集成和比较。由于比较包括在循环，自动调零的准确性是有限的唯一的噪音系统。在任何情况下，系统补偿输入小于10uV。（2）信号整合阶段在信号

27、集成期间，自动调零回路被打开，内部短路被删除，和内部输入高，低电平连接到外部引脚。该转换器则集成了差分电压HI和LO之间固定的时间。这个差动电压可在广泛的共模范围内；在一个伏供应。另一方面，在输入信号没有恢复对转换电源供应器，LO束缚于模拟共用建立正确的共模电压。在这一阶段结束时，极性综合信号锁存到极性F/F。（3）非整合阶段第三阶段是非整合或参考整合。输入低电平是内部连接到模拟共用和高电平输入是连接整个放电的参考电容。电路芯片内确保电容器将与正确的极性，导致积分输出返回到零。所需的时间输出返回到零正比于输入信号。（4）零积分阶段最后阶段是零积分。第一点，输入低电平是短路模拟共用。第二点，反馈

28、回路是封闭的系统，以高投入，导致集成输出返回到零。正常情况下，这一阶段持续从100至200时钟脉冲，但经过一个过载转换，这是扩大到6200时钟脉冲。（5）差分输入输入可以接受差动电压范围内的任意位置共模范围内的输入放大器；或具体从以下0.5V的积极供应1V的上述消极供应。在此范围内的系统有一个CMRR为八六分贝典型。然而，由于集成波动也与共模电压，必须谨慎行使，以确保集成输出不饱和。最坏情况下的条件将是一个大型的积极共模电压接近负全面差分输入电压。负输入信号驱动器的集成时，最积极的已经使用了积极的共模电压。对于这些关键业务应用的集成挥杆可以减少到低于建议4V的全面展开与一些损失的准确性。输出的

29、积分可以在0.3V摆动都供应不丧失线性。（6）模拟共用模拟共用的是用作低电平输入回报在自动调零和非整合。如果INLO不同于模拟共用，一个共同的模电压存在于该系统，并照顾了良好的CMRR为转换。然而，在大多数应用INLO将在一个固定的已知电压（电源供应器常见的实例）。在此应用，模拟共用应当并列的相同点，从而消除了共模电压的转换器。参考电压是参照模拟共用。2.4.37135数字部分数字部分主要由计数器、锁存器、多路开关及控制逻辑电路等组成。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

30、过程这里不做祥细介绍，主要介绍引脚的使用。R/H（25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。若R/H由“1”变“0”，则7135在完成本次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。若把R/H端用作启动功能时，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。注意：第一次转换周期中的AZ阶段时间为9001-10001个时钟脉冲，这是由于启动脉冲和内部计数器状态不同步造成的。（26脚）每次A/D转换周期结束后，S

31、T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，若上一周期为保持状态（R/H=“0”）则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、UARTs或微处理器进行传送。BUSY（21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

32、A/D转换结果的远距离双线传送，其还原方法是将BUSY和CLK“与”后来计数器，再减去10001就可得到原来的转换结果。OR（27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。UR（28脚）当输入电压等于或低于满量程的9%（读数为1800）则一当BUST信号结束，UR将会变高。该信号在INT阶段开始时变低。POL（23脚）该信号用来指示输入电压的极性。当输入电压为正则POL等于“1”，反之则等于“0”。该信号DE阶段开始时变化，并维持一个A/D转换调期。位驱动信号D5、D4、D3、D2、D1（12、17、18、19、20脚）每一位驱

33、动信号分别输出一个正脉冲信号，脉冲宽度为200个时钟周期，其中D5对应万位选通，以下依次为千、百、十、个位。在正常输入情况下，D5-D1输出连续脉冲。当输入电压过量程时，D5-D1在AZ阶段开始时只分别输出一个脉冲，然后都处于低电平，直至DE阶段开始时才输出连续脉冲。利用这个特性，可使得显示器件在过程时产生一亮一暗的直观现象。B8、B4、B2、B1（16、15、14、13脚）该四端为转换结果BCD码输出，采用动态扫描输出方式，即当位选信号D5=“1”时，该四端的信号为万位数的内容，D4=“1”时为千位数内容，其余依次类推在个、十、百、千四位数的内容输出时，BCD码范围为0000-1001对于万

34、位数只有0和1两种状态，所以其输出的BCD码为“0000”和“0001”。当输入电压过量程时，各位数输出全部为零，这一点在使用时应注意。最后还要说明一点，由于数字部分以DGNG端作为接地端，所以所有输出端输出电平以DGNG作为相对参考点。基准电压，基准电压的输入必须对于模拟公共端COM是正电压。2.4.4与单片机系统的串行连接在ICL7135与单片机系统进行连接时，如图2-5，使用并行采集方式，要连接BCD码数据输出线，可以将ICL7135的/STB信号接至AT89S52的P3.2（INT0）。图2-5ICL7135与单片机连接ICL7135需要外部的时钟信号，本设计采用CD4060来对4M信

35、号进行32分频得到125KHz的时钟信号，如图2-6。CD4060计数为14级2进制计数器，在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且CD4060包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。图2-6CD4060分频连接图2.5CD4060的相关资料2.5.1CD4060的描述与特征该CD4060是14级二进制计数器。封装如图2-7。计数器是一项先进的负面一个过渡的每一个时钟脉冲。该计数器复位到零状态的一个逻辑“1”在复位输入独立的时钟。其特征如下：（1） 电源电压范围：3V15V（2） 高抗干扰：0.45Vdd（典型值）（3） 低功耗TTL兼容性：可以驱动2片74L系列芯片或驱动1片74LS系列芯片

36、（4） 中等高速运转：在电压=10V时，具有8MHz典型。（5） 施密特触发器的时钟输入图2-7CD4060封装2.6ICL7660S的功能与作用2.6.1ICL7660S简介如图2-8，该ICL7660S超电压转换器是一个单片电路CMOS电压转换IC，保证显着的性能优于其他类似装置。这是一个直接替换工业标准的ICL7660提供了一个扩大经营范围的电源电压高达12V，低电源电流。无需外部二极管所需的ICL7660S。此外，高频升压脚已被纳入，使用户能够实现较低的输出阻抗，尽管使用较小的电容器。图2-8ICL7660S引脚所有改进中所强调的电气规格一节。关键参数都保证在整个商业，工业和军事温度范

37、围内工作。ICL7660S执行的电源电压转换从积极的消极的输入电压范围1.5V至12V的，因此互补的输出电压-1.5V-12V的。只有2个非关键外部电容器所需要的电荷泵和负责水库的功能。该ICL7660S可以连接到作为一个电压倍增，并会产生高达22.8V的12V输入。它也可以被用来作为电压倍增器或分压器。该芯片包含了一系列直流电源稳压器，RC振荡器，电压电平转换器，4个输出功率MOS开关。振荡器，当卸下，振荡的标称频率为10kHz时输入电源电压为5.0V。这频率可降低，增加了一个外部电容器的“振荡”终端或振荡器，可过驱动一个外部时钟。的“吕”终端可与地线绕过内部一系列调节和改善低电压（LV）号

38、行动。在高电压（3.5V至12V）中，LV是左浮动，以防止闭锁装置。2.6.2ICL7660S的特点（1） 保证较低的最大供应电流为所有的温度范围；（2） 宽工作电压范围1.5V至12V的；（3） 100测试在3V；（4） 无需外部二极管的温度和电压范围；（5） 推动针脚（针1）即：更高的开关频率；（6） 保证最低限度的电源效率达96；（7） 改进的最小开路电压转换效率为99；（8） 改善可控硅闭锁保护；（9） 从+5V逻辑电源到5V的输出的简易转换；（10） 简单的乘法输出电压VOUT=（-）n VIN；（11） 易用-只需要2个外接非关键无源器件；（12） 改进的直接替换工业标准。ICL7

39、660和其他设备的第二个源器件的应用；（13） 简单的转换+5V至5V；（14） 乘法输出电压=n VIN；（15） 负极供给数据采集系统和仪器仪表；2.7液晶显示部分显示接口用来显示系统的状态，命令或采集的电压数据。本系统显示部分用的是LCD液晶模块，采用一个161的字符型液晶显示模块，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

40、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，显示字符就比较简单了，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。2.7.11601使用说明如图2-9：图2-91601引脚图表2-3LCD1601液晶模块的引脚引脚符号功能说明1GND接地2Vcc5V3VL驱动LCD，一般将此脚接地4RS寄存器选择0：指令寄存器（WRITE）Busyflag，位址计数器（READ）1：数据寄存器（WRITE，READ）5R/

41、WREAD/WRITE选择1：READ0：WTITE6E读写使能（下降沿使能）7DB0低4位三态、双向数据总线8DB19DB210DB311DB4高4位三态、双向数据总线另外DB7也是一个Busyflag12DB513DB614DB7寄存器选择，如表2-4所示：表2-4寄存器选择控制线操作RSR/W操作说明00写入指令寄存器（清除屏幕等）01读Busyflag(DB7)，以及读取位址计数器（DB0DB6)值10写入数据寄存器（显示各字型等）11从数据寄存器读取数据Busyflag(DB7):在此位未被清除为“0”时，LCD将无法再处理其他指令要求。显示地址：如表2-5，内部地址计数器的计数地址

42、：SB7=0(DB0DB6)第一行00、01、02等，第二行40、41、42等，可配合检测DB7=1(RS=0，R/W=1)读取目前显示字的地址，判断是否需要换行。表2-5LCD1601161显示字的地址1234567891011121314151600010203040506074041424344454647外部地址：DB7=1，亦即80H内部计数地址，可以用此方式将字显示在某一位置。LCD各地址列举如表2-6：表2-6LCD1601161显示字的外部地址123456789101112131415168081828384858687C0C1C2C3C4C5C6C7表2-7LCD1601的指

43、令组指令设置码说明RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除显示幕000000000*光标回到原点000000001*进入模式设定00000001I/DS显示幕ON/OFF0000001DCB移位000001S/CR/L*功能设定00001DLNF*字发生器地址设定0001AGC设置显示地址0001ADD忙碌标志位BF001BF显示数据10写入数据读取数据11读取数据I/DI/D=1表示加1，I/D=0表示减1SS=1表示显示幕ONS=0表示OFFDD=1表示显示屏幕OND=0表示显示屏幕OFFCC=1表示光标ONC=0表示光标OFFBB=1表示闪烁ONB=0表示显示闪烁OFFS/CS/C

44、=1表示显示屏幕移位S/C=0光标移位R/LR/L=1表示右移R/L=0表示左移DLDL=1表示8位DL=0表示4位FF=1表示510点矩阵F=0表示57点矩阵NN=1表示2行显示行N=0表示1行显示行BFBF=1:内部正在动作BF=0:可接收指令或数据码2.7.2液晶显示部分与89S52的接口如图2-10，用89S52的P2口作为数据线，用P01、P02、P03分别作为LCD的E、R/W、RS。其中E是下降沿触发的片选信号R/W是读写信号，RS是寄存器选择信号本模块设计要点如下：显示模块初始化：首先清屏，再设置接口数据位为8位，显示行数为1行字型为57点阵，然后设置为整体显示，取消光标和字体

45、闪烁，最后设置为正向增量方式且不移位。向LCD的显示缓冲区中送字符，程序中采用2个字符数组，一个显示字符，另一个显示电压数据，要显示的字符或数据被送到相应的数组中，完成后再统一显示首先取一个要显示的字符或数据送到LCD的显示缓冲区，程序延时2.5ms，判断是否够显示的个数，不够则地址加一取下一个要显示的字符或数据。图2-10LCD与单片机连接图以下是LCD1601驱动测试程序：RSEQUP0.1RWEQUP0.2EEQUP0.3ORG0000HMOVP2，#00000001B； 清屏ACALLENABLEMOVP2，#00000001B； 清屏ACALLENABLEMOVP2，#0011100

46、0B； 显示功能ACALLENABLEMOVP2，#00001111B ； 显示开关控制ACALLENABLEMOVP2，#00000110B ； 输入模式ACALLENABLEMOVP2，#0C0H； 数据存贮器地址ACALLENABLEMOVP2，#01000001B ； ASCII码SETBRSCLRRWCLREACALLDELAYSETBEAJMP$ENABLE:CLRRS；送命令CLRRWCLREACALLDELAYSETBERETDELAY:MOVP0，#0FFHCLRRSSETBRWCLRENOPSETBEJBP0.7，DELAY；判断忙标志RETEND2.8本章小结本章主要介绍

47、了本次设计所用的硬件组成部分，其中包括单片机AT89S52、A/D转换器ICT7135、二进制计数器CD4060、超电压转换器ICT7660S、LCD液晶模块。并与此同时说明了他们之间如何连接与使用。第3章系统的软件设计8051系列单片机开发工具Keil Software它的8051开发工具提供很多程序，你可以用它来编译你的C源码，汇编你的汇编程序，连接和重定位你的目标文件和库文件，穿件HEX文件，调试你的目标程序。3.1主程序设计ICL7135 A/D与单片机连接电路的软件设计系统的程序流程图如图3-1所示。主程序一开始运行则设置堆栈起始地址为70H，设置中断寄存器，用来对ICL7135的中

48、断进行计数，每5次后清零，完成一次数据采集工作，然后设置ICL7135的STB端的中断的优先级。紧接着LCDM1601B进行一次清屏，使其各个指令、数据寄存器的值进行清空，屏幕不显示任何字符。以前面对1601B的介绍，只要将01H送到数据总线，使RS=0，R/W=0，E有个下降沿的脉冲就可以完成清屏工作。用以下指令实现MOVP2，#01H；送到数据DB7-DB0，调用子程序ENABLE。由于下降沿时，内部数据要送到RAM区，所以要有一个延时子程序，使这个下降沿持续25毫秒。内部RAM有指令代码后就开始对RAM进行清零，所以屏幕原有的字符将被清除。接着对1601进行功能的设定。MOVP2，#01

49、111000B，按表345来看是设定显示器按2行显示，每行8位，57点阵。调用一次子程序ENABLE程序，写入CPU的指令寄存器中。每次向LCDM中写入一个指令，就调用一次ENABLE，然后再对显示器进行闪烁、光标等功能进行设定。显示器的RAM地址按加1法进行读写。再设定第一行字符，也就是“Voltage” 的显示地址80H。字符“Voltage” 的TABLE表地址送到DPTR中，然后调用远程查表命令，依次把数据送到P2口，这时再调用子程序WRITE3，使LCD1601的RS=1，R/W=0使使能端E产生一个下降沿脉冲，将数据送入到数据寄存器中，接下来执行子程序DISPLAY1，它的主要功能

50、是将TABLE表中的字符输出到LCD中去。调定好显示字符数即远程查表的次数，就开始查表了。开始设置堆栈设置显示器设置第一行的位置显示第二行的位置显示字符显示电压数据图3-1主程序流程图例如第一个字符“V”的ASCII码是56H，就将这个码送到P2口，再调用使能数据子程序，使RS=1（数据区使能）写入显示数据区，R/W=0表示写，E=来个下降沿延时2.5毫秒，使数据写入RAM内。完成TABLE表输出以后，向指令RAM中写入第2行的起始地址为OCH，再调用显示采样数据的子程序。采样数据存放的数据地址安排如下图所示，首先将60H中的数显示在正负号的位置上，按照ASCII码表，正号不显示（#20H），

51、负号显示“”（#2DH）。3.2A/D中断程序设计开始压入堆栈设置寄存器取转换数据是第一次中断吗？读档位、极性设置小数点位需要消隐吗？消隐存数存数地址加1，中断次数加1出栈返回是小数点位吗？置小数点位存数地址加一需要消隐吗？消隐NNYYNNY图3-2中断流程图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，为中断服务中断响应后关中断，将PSW、ACC压栈，判断是否首次中断，如果是首次中断，则将正负号标志位置入60H，再把万位置入61H中，如果不是首次中断，则跳到NEXT处，如果是第二次中断，则将千位数置入62H中，如果是第三次中断，再将百位数置入

52、63H中，第四次中断则将十位数置入64H中，第五次中断则将小数点位置入65H中，同时个位置入66H中。同时清除中断次数寄存器30H中的值，完成中断后将ACC、PSW出栈，开中断。3.3本章小结本章主要介绍了数字电压表设计所应用的软件组成部分，通过主程序流程图和中断流程图主要介绍了主程序的设计和A/D中断程序的设计。结论本次设计研究了基于单片机的数字电压表的设计与实现方法，包括硬件设计和软件设计，将单片机应用到数字电压表当中去，充分发挥单片机安全可靠，编程的特点。在实际应用中还应结合实际情况，考虑各部分的元件的技术参数，供电电源的设计，各个元件之间的连接设计，使设备达到安全可靠的工作状态。一个安

53、全、可靠、精确、实用的工具不是一朝一夕就能够设计并制作出来的，需要大量的工作时间和经验来进行测试和校正。最后还是需要更高的科技来研发出更多、更好、更可靠的元件才能提升数字电压表的性能，使其更精确、更方便、更简易。参考文献1徐爱钧，智能化测量控制仪表原理与设计（第二版）M北京：北京航空航天大学出版社，20042吴金戌，沈庆阳，郭庭吉8051单片机实践与应用M北京：清华大学出版社，20023张国勋，缩短ICL7135A/D采样程序时间的一种方法J电子技术应用，1993，第一期4高峰，单片微型计算机与接口技术M北京：科学出版社，20035刘伟，赵俊逸，黄勇，一种基予C8051F单片机的SOC型数据采

54、录器的设计与实现A天津市计算机学会单片机分会编2003年全国单片机及嵌如入式系统学术年会论文集（下册）C北京：北京航空航天大学出版社，2003790-7946王伟，一种对Protel电路图输出格式转化的方法J电子世界，2005，第11期7陈勇华，C语言在液晶显示设备中的应用J电脑学习，2008，第06期8安郁宽，AVR单片机并口ISP下载线的工作原理及其程序设计J电脑开发与应用，2008，第10期9梅笙；李玮，基于AT89C52的数控直流电流源设计J常州工程职业技术学院学报，2006，第一期梅笙；李玮，基于AT89C52的数控直流电流源设计J常州工程职业技术学院学报，2006，第一期10张雷，

55、基于单片机与TC787芯片的三相半控整流电路设计J今日电子，2008，第12期致谢四年的本科的学习和生活即将结束，在此论文完成之际，首先想到的是要感谢那些帮助和关怀过我的老师和同学们。我首先要感谢我的论文指导导师老师，她在论文的选题研究思路的确定资料的收集到论文的撰写修改，以及最后的定搞这一过程中都对我严格要求，悉心指导并给予我切实的建议，让我受益非浅。他渊博的知识，严谨的治学态度给我留下了深刻的印象，他在学术上的经验和热心助人的精神，也使我深受教益。与此同时，还要感谢同组同学们的帮助，在论文资料收集期间，遇到困难同学们都主动给予帮助，认真讨论学习，在此也向他们表示感谢！最后向我四年大学中给予指导帮助的老师和同学诚挚地说声谢谢！也再一次感谢我的指导老师！31