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1、精品毕业论文新型单片式数字电压表序 言随着我国国民经济的快速增长，产业结构也随之不断调整。先进的科学技术的出现为我国工业的快速发展提供了基础。近些年来，以计算机技术，通讯技术、消费电子技术为主的电子信息技术的高速发展和国际互联网络（Internet）的广泛应用已经改变了人们的生活方式,世界各国都在为发展以计算机技术，通讯技术、消费电子技术为主要内容的信息产业制定宏伟的发展规划,以期望在21世纪的政治、经济和技术竞争中处于主动有利的地位。信息技术对其他各产业的贡献越来越大,信息产业正逐渐成为其他产业的支柱。信息产业的发展程度、信息流通、畅通与否已成为评价各个国家的经济发展水平的一个重要标准。在人
2、类步入全球信息化社会的进程中，全球性电子信息技术正在发挥着巨大的作用。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，有精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由内部自带AD转换的单片机构成的数字电压表1，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
3、量测量技术提高到崭新水平。本章重点介绍带A/D转换器的单片机构成的基于单片机的数字电压表的工作原理11，STC系列单片机的应用，此电路分三档测量，分别为10V档，100V档，1000V档23，并且误差小于3%，具有液晶显示的功能，液晶选用LCD1602。第 1章 总体电路设计1.1总体电路设计1.1.1方案论证方案一：利用FPGA作为主要核心器件，模拟电压值经过档位切换到不同的衰减电路后得到规定的数值2，然后通过A/D转换器将其送入FPGA中进行数据处理，只要通过改变内部的程序，就可以实现通道的利用。然后再把得到的数据送入数码管LED或液晶LCD中进行显示4。但是此方案费用需求大，不适合此时采
4、用。 方案二： 模拟电压值经过档位切换到不同的衰减电路后得到不同的电压值3，经隔离干扰后送到A/D转换芯片中进行A/D转换，然后送到不带AD转换的单片机中进行数据处理。处理后的数据送到数码管LED或液晶LCD中进行显示5。方案三：模拟电压值经过档位切换到不同的分压电路衰减后2，得到单片机规定的电压输入值后送入带A/D转换功能的STC系列单片机中进行A/D转换并且进行数据处理11。处理后的数据送到数码管LED或液晶LCD中进行显示。并且自己制作下载器。可以成功的下载程序。1.1.2方案选择经过比较以及思考，我选择了方案三，利用模拟电压值经过档位切换到不同的分压电路衰减后，得到规定值送到带A/D转
5、换器的STC（STC12C5410AD）系列单片机中进行A/D转换并且进行数据处理。单片机选用的是带十位AD转换的STC系列单片机12，经过单片机处理后的数据送到液晶LCD（LCD1602）中进行显示。自己制作MAX232下载器，把程序下载进入芯片中，进行调试，调试过程方便，而且费用最低，最经济。1.2电路总体框图 以单片机为核心,外围电路总体框图如下图1-1所示。图1-1 单片式数字电压表框图第 2 章 主要器件介绍2.1 STC单片机介绍2.1.1 STC12C5410AD系列单片机介绍 STC12C5410AD系列以及STC12C2052AD系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1
6、T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快812倍，内部集成MAX810专用复位电路。4路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。STC12C2052AD系列只有2路PWM，8路高速8位A/D转换11。1. 增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。2. 工作电压： STC12C5410AD系列工作电压：5.5V3.8V（5V单片机）/3.8V2.4V（3V单片机）。 STC12C2052AD系列工作电压：5.5V3.8V（5V单片机）/3.8V2.4V（3V单片机）。3. 工
7、作频率范围：035MHZ，相当于普通8051的 0420MHZ。实际工作频 率可达48MHZ。4. 用户应用程序空间12K/10K/8K/6K/2K/1K字节。5. 片上集成512字节RAM（STC12C5410AD系列），STC12C52AD系列单片机为256字节RAM。6. 通用I/O口（27/23/15个），复位后为： 准双向口/弱上拉（普通8051传统I/0口）。 可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏。 每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55MA7ISP（在系统可编程）IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用的仿真器。
8、 可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。8. EEPROM功能9. 看门狗10.内部集成MAX810专用复位电路（外部晶振20M以下时，可省外部复位电路）。11.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器。 用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部精度晶体/时钟。 常温下内部R/C振荡器频率为5.2MHZ6.8MHZ。 精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，应认为是4MHZ8MHZ。12.共2个16位定时器/计数器，但可用PCA模块再产生4个定时器（2052系列只有两路PCA）。13.外部中断2路，下降沿中断或低电平触发
9、中断，POWER DOWN模式可由外部中断唤醒。14.PWM（4路）/PCA（可编程计数器阵列，4路），5410系列是4路，2052系列只有两路 也可用来当4路D/A使用。也可用来再实现4个定时器。也可用来再实现4个外部中断（上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持）。15.A/D转换,10位精度ADC，共8路。STC12C5452AD系列只有8位精度。16.通用全双工异步串行口（UART），由于STC12系列是高速的8051，也可再用定时器软件实现多串口。17.SPI同步通信口，主模式/从模式。18.工作温度范围：075度/-40+85度。19.封装：SOP32/28/20，SKDIP28，
10、PDIP20，TSSOP20（超小封状6.4mm/6.4mm,定货）SOP32有27个I/O口，SOP28/SKDIP28有23个I/O口，SOP20/TSSOP20/PDIP20有15个I/O口，I/0口不够时，可用74HC165/74HC164串行扩展I/O口，或用双CPU，三线通信，还多了串口。图2-1 STC12C5410AD单片机的原理图2.1.2 STC12C5410AD单片机A/D转换介绍 STC12C5410AD系列带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口（P1.7P1.0），有8路10位高速A/D转换器，STC12C2052AD系列是8位精度的A/D，速度均可达到100KH
11、Z（10万次/秒）。8路电压输入型A/D，可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。上电复位后P1口为弱上拉型I/O口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不需作为A/D使用的口可继续作为I/O口作用。需作为A/D使用的口需先将其设置为开漏模式或高阻输入，在P1M0、P1M1 寄存器中对相应的位进行设置。表2-1 P1M1 P1M0寄存器模式设置P1M07:0地址：91hP1M17:0地址：92hI/O口模式（P1.X 如做A/D使用，需先将其设置成开漏或高阻输入）00准双向口（传统8051 I/O口模式）灌电流可达20MA，拉电流为230UA01推挽输出（强上拉输
12、出，可达20MA，尽量少用）10仅为输入（高阻），如果该I/O口需作为A/D使用，可选此模式11开漏（OPEN DRAIN），如果该I/O口需作为A/D使用，可选此模式表2-2 AD转换寄存器MnemonicAddName76543210ResetValueADC_CONTRC5hA/D转换控制寄存器ADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS00XX00000ADC_DATAC6hA/D转换结果寄存器，高8位_XXXXXXXXADC_LOW2BehA/D转换结果寄存器，低2位_XXXXXXXX表2-3 ADC_CONTR 特殊功能寄存器：
13、A/D转换控制特殊功能寄存器A/D转换控制寄存器ADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS00XX00000表2-4 CHS2/CHS1/CHS0:模拟输入通道选择，CHS2/CHS1/CHS0CHS2CHS1CHS0Analog Channel Select模拟输入通道选择000选择 P1.0 作为 A/D输入来用001选择 P1.1 作为 A/D输入来用010选择 P1.2 作为 A/D输入来用011选择 P1.3 作为 A/D输入来用100选择 P1.4 作为 A/D输入来用101选择 P1.5 作为 A/D输入来用110选择 P1.6 作为 A/D输入来用111选择 P1.7 作为 A/D输入来用ADC_START:模数转换器（ADC）转换启动控制位，设置“1”时，开始转换，转换结束后为0。ADC_FLAG:模数转换器转换结束标志位，当A/D转换完成后，ADC_FLAG=1,要由软件清0。表2-5 SPEED1，SPEED：模数转换器转换速度控制位SPEED1SPEED0A/D转换所需时间11210个时钟周期转换一次，CPU工作频率20MHZA/D转换速度约100KHZ10420个时钟周期转换一次01630个时钟周期转换一次00840个时钟周期转换一次ADC_PO
