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1、杨在工来為垓Fujlth UnherSly of Technolflg智能双路数字电压表设计说明书微机原理及接口技术课程设计说明书课题：智能双路数字电压表#智能双路数字电压表设计说明书I审2工利自序目录1. 设计任务 21.1设计题目 21.2设计目的 21.3设计任务 22. 总体方案设计与方案论证 42.1总体方案设计与论证 42.2温度采集、计算的方案设计与论证 53. 系统总框图及总体软件设计说明64. 系统资源分配图75. 局部程序设计说明85.1 显示更新子程序 85.2温度采集存储子程序 95.3PB 口消抖和冻结子程序 115.4自动巡显和手动切换子程序 125.5转换成温度内
2、码的子程序 135.6温度内码转化为 BCD码的子程序 155.7键盘扫描和节拍设定的子程序 175.8改进后设定温度上下限的子程序 195.9改进后实时钟调整的子程序 206. 系统功能及其操作说明-217. 调试记录及调试结果-21228.课程设计总结#智能双路数字电压表设计说明书附录一：源程序清单23附录二：改进后的程序 381设计任务1.1设计题目智能双路数字电压表1.1设计目的通过小型微机应用产品的设计与调试过程，运用微机原理及接口 技术课程所学的基本知识，在设计中加以应用，进而得到理解、巩固和提 高，学习掌握分析与解决实际问题的方法与手段，提高设计、编程与调试的 实际动手能力，作为
3、工程技术工作的一次基本训练。1.2设计任务设计一个以单片机为核心的智能双路数字电压表，通过多选一电子 模拟开关及A/D转换器巡回采集两路被测电压的数据，进行信号处理及标度 变换，以一定的节拍时间交替显示，应有显示的符号标示被测信号源回路， 并可通过按钮开关操控冻结或切换形式，可通过键盘进行参数设计，编程并 在单片机实验上模拟调试实现。（一）基本设计要求1、八位LED 7段数码管显示当前检测回路的标识、电压值及其单位或其他界面信息。2、电压测量范围0V4.96V，应有输入被测电压超量程判断及提示。3、应采取数字滤波技术提高测量与显示的稳定性。4、基本显示模式为：两路被测电压值按设定的节拍交替测量
4、与显示，Unlvert |y OF T#c舒电压值保留二位小数。5、设置一个“冻结”按钮开关以操控进入或退出当前回路的冻结显示方式，冻结显示期间每约0.5S更新一次测量值。6、设置一个“切换”按钮开关以操控强行切换显示下一检测回路数据。7、对开关量输入信号须进行软件消抖动处理。8键盘设定交替测量显示的节拍范围为0.5S5.0 S,设定分辨率0.1V，设定界面应有醒目的当前修改位提示。9、无操作时间超过30秒钟后自动恢复为基本的运行状态。（二） 功能扩展提示：（选做）1、开机进行接口部件及数码显示器、指示灯、讯响器等自检。2、每隔一定的时间，穿插显示实时钟信息一定的时间，通过键盘设定 其间隔参数
5、。3、 扩展显示模式二：同时显示两路电压测量数据，每约0.5S更新一次 测量值，电压值保留一位小数。设置一个“模式”拨动开关以选择 两种显示模式之一。4、 超上限告警功能，通过键盘设定电压上限值范围为0V4.96V，监测到某回路电压超上限时有相应显示内容的闪烁提示、超上限LED指示灯亮、讯响告警及继电器触点输出控制功能。5、实现带有回差的超上限告警功能，通过键盘设定回差值的范围为土0 .10V 0.50V，设定回差分辨率 0.01V。6、添加超下限告警功能。7、添加多挡量程功能，如1.24V量程、0.31V量程。8其他功能扩展。#fujlao r$ of智能双路数字电压表设计说明书2总体方案设
6、计与方案论证2.1总体方案的设计与方案论证.本课程设计的要求是显示外部采集2路电压，按一定的节拍进行巡回显示，还有两路之间来回切换功能，某一路的冻结功能，对两路交替 显示的节拍进行设定，无操作返回显示2路电压的功能，每个功能都是根据相应的按键是否操作去执行相应地程序，进而实现相应的功能，所 以按键操作的正确判断是程序执行的关键，其总的流程图如下见如下框 图。再次按下PB显示设定节拍界面芯片上电、复位按下PB2图1-系统软件设计的整体思路框图2.2开关量的方案设计与论证方案一、表决法方案二、滚动滤波法对开关量得输入进行滚存的方式，每次调用到开关量子程序 时，就把当前的状态值赋给前态，依次把前几次
7、的采集值推为旧态， 当这4次的开关量采集的值一致时，才把当前的采集值采集存为新 态，在通过新态和旧态的值比较就可以达到消除抖动的效果，这种 方法还可以实现按键是上升沿有效还是下降沿有效。2.3显示查表的方案设计与论证方案一把带小数点的断码也写进断码表， 显示个位的时候直接查找有带符号位的断码。方案二 显示过程中先判断显示是否到达个位，如果到了就把个位的数据的最高位清零上述的两种方案中，第一种方案比较麻烦，要编写特定的带 符号位断码，要判断是否到显示个位时，才能查找带符号位的断码， 虽然可以实现显示个位时可以实现显示小数点，但是编写程序时， 逻辑较方案二太过于麻烦，所以我选择了方案二2.4电压采
8、集、计算方法与论证方案一、采用ADC0809对两路的电压的模拟量得采集、转换成数字量， 在经过标度转换使其范围在 04.98V，采集进来的数字量采用滚存 的方式，存储最新的 4次电压值，并用其平均值进行标度转换，在标度 转化中，对第一路和第二路的电压分别进行计算，最后把其转换成 BCD#- Fuj nn Ufhvert I y Of T#c Unflla智能双路数字电压表设计说明书码送到显示缓冲区等待显示。方案二、采用 ADC0809对两路的电压进行采集，转换成数字量，经过标度转换使其量程在04.98,在标度转换中对第一路的电压值和第二路的电压值轮流计算，得到的数据为 16进制数，最后把其转换
9、成BCD码送到显示缓冲区等待显示总上所述，在方案二中，没有采用滚存的方式，这样外界的电压波动 很频繁时，会造成显示波动，给人的第一感觉好像是这个系统不够完善，还 有在进行标度转换时，对两路的电压轮流进行计算，这样确实能够实现系统 空间的节约，但是如果使用切换功能时，此时刚刚还还没有轮到某一路计算 及标度转换时，这样显示缓冲区得数据还是前一次的数据，无法显示最新的 数据，经过比较，方案一在这两点上比方案二好，但是方案一在转换标度时 使用系统的空间比方案二大，所以我选择方案一。#智能双路数字电压表设计说明书；o- FujUrt Unhif rt.按器调整节扌白单片机复彳立卫切換和冻结丄Au 57L
10、ED显示t转化+-2路电压输入亠图I-系统设计的硬件丢窥的框图3系统总框图及总体软件设计说明系统自检初始化包括芯片初始化和工作初始化自检包括对蜂鸣器、LED、每个数码管的开关量扫描子程序 拆字子程序- 包括是开关量得消抖动，切换按键、冻结按 键，设定节拍按键第一部分：显示第一路电压的信息界面 第二部分：显示第二路电压的信息界面 第三部分：显示设定节拍的信息界面键盘扫描子程序 利用键反转法先读出键的状态在进行查表查出键码 当键码对设定节拍单元赋值时，对节拍设定的范围 进行了限定fujlao r$ of智能双路数字电压表设计说明书显示更新包括显示第一路和第二路的电压信息4系统资源分配表已用单元功能
11、空间10H1路电压内码低字节（二进制）29H11H1路电压内码咼字节（二进制）2AH12H2路电压内码低字节（二进制）2BH13H2路电压内码咼字节（二进制）2CH3DH电压百分位2DH3EH电压十分位2EH3FH电压个位2FH40H1路1次30H41H2路1次31H42H1路2次32H43H2路2次33H44H1路3次34H45H2路3次35H46H1路4次36H47H2路4次37H48HAD采样信号地址低字节位38H49HAD吉果保持单元39H4BH进程码存放BIT0冻结标志位1冻结BIT1重新输入缓冲使能位BIT3闪3AH20H烁亮火标志位3BH4CH节拍时间单位0.1秒3CH4DH节拍
12、辅助单元10毫秒计数4AH21H输出小数点标志位54H66H判断当前按下的矩阵按键的值没有按下位 10H60H25H输入允许标志位61H26H当前输入位、闪烁标志位62H4EH闪烁计数63H59H当前输入位允许输入最小值64H5AH当前输入位允许输入最大值65H55H下限电压内码低字节（二进制）56H下限电压内码高字节（二进制）57H上限电压内码低字节（二进制）58H上限电压内码咼字节（二进制）4FH十六进制低字节50H十八进制咼字节51H个位52H十位53H百位5BH保存当前选择路对应内存首地址5CH0.1秒计时单元22H报警标志位5DH回差值单位0.01V5EH冻结时保存节拍值5FH30秒
13、无操作计时C：撤销D:确认F:功能E:锁定B：切换5局部程序设计说明#fbjltnUngers lyoFTbrnn*星、智能双路数字电压表设计说明书5.1开关量米集子程序开关量消除抖动采用滚动虑波的方式消除抖动，其原理如下每次采集的信号前，先把 49H4DH内的 值一次往后推，再把采集的信号存入49H中，再通过比较 49H4DH的值，如果这 四个单元内的值一致，则说明抖动时间已 过，再把49H的采集的值存入 4EH，最 后通过比较4FH和4EH内的值来判断按 键是否按下，还可以根据编程逻辑使得按 键在下降沿有效还是上升沿有效。5.2拆字子程序首先判断20H里面存的程序代码，在跳到相应的程序段去执行图如下：其原理进程代码为1判断20H中的值进程代码为2显示第一路的电压信息进程代码为3显示第二路的电压信息超过量程显示设定节拍的信息超过量程取当前路数 取进程码#超量程显示和报警超量程显示和报警才各之工才鹭说Univflr$ Tec星智能双路数字电压表设计说明书拆字子程序流程图5.3电压采集子程序两路电压采集是采用轮流采集，滚动储存的方式。通过标志位来判断是 对第一路采集还是对第二路采集。其流程图如下：A/D采集流程图5.4标度转换子程序这一过程是整个程序的核心所在，主要利用(D1+D2+D3+D4)*125/256这个标度转换公式，这样就可以实现所测的电压量程在04.98V，在
