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1、毕业设计说明书基于STC89C52量程自动转换电压表的设计专 业自动化学生姓名郭翔班 级BM自动化091学 号0951414122指导教师张胜超完成日期2013年6月5日毕业设计说明书（毕业论文）独创性声明本人声明所呈交的毕业设计说明书(毕业论文)是本人在导师指导下进行的研究、设计工作后独立完成的。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，说明书中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究所做贡献集体和个人，均己在说明书中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计说明书（毕业论文）作者签名(手写): 日期: 年 月 日指导教师签名(手写):日期: 年 月
2、日基于STC89C52量程自动转换电压表的设计摘 要：电工测量参数一般包括电流、电压、功率、功率、频率因数等。在电网调度自动化的设备过程中需要配置多只显示上述电工参数的面板表，如电流表、电压表、功率表等等，其一般多为指针式面板表，精度较低，可视距离近，且需要人工抄录数据，不仅浪费人力资源，而且对数据管理不便。近些年，随着微电子技术的迅猛发展和大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正在引起测量控制仪表领域的技术革命。设计基于STC89C52 微控制器的量程自动转换电压表。被测信号经输入阻抗分压衰减后得到与输入的被测电压成比例的电压值，并由运算放大器LM324按比例将其放大，最后经整流滤波得到
3、与输入电压成比例的直流电压值。实现电压表量程的切换只需要改变放大电路的放大倍数即可。运算放大器是用电压负反馈比例放大由CD4051模拟开关进行Rf的选择，从而实现放大倍数的控制。再由单片机对A/D转换的结果进行转换，得到被测电压的数值后，通过单片机驱动LCD液晶显示器显示测量的最终结果。关键词：单片机；量程自动转换；A/D转换Design of Measuring Range Automatic Conversion Voltage Meter Based on STC89C52 Single Chip ComputerAbstract: Electrical measuring parame
4、ters generally include current, voltage, power, power factor, frequency, etc. In the process of power grid dispatching automation equipment need to configure the display only the electrical parameters of the panel table, such as ammeter, voltage meter, power meter, its general table of pointer type
5、panel, low precision, visual distance, and the need to manually transcribing data, not only waste of human resources, but also for data management of inconvenience. In recent years, with the rapid development of microelectronics technology and the emergence of large scale integrated circuit, particu
6、larly the emergence of single chip microcomputer, It is caused by the new technological revolution in the field of measuring control instrument.Based on STC89C52 microcontroller automatic conversion voltage meter range. Measured signal after input impedance differential pressure attenuation is propo
7、rtional to input voltage being measured voltage value, and by the operational amplifier LM324 to enlarge it to scale, finally by the rectifier filter to get dc voltage is proportional to the input voltage value. Realize the voltmeter range switch you just need to change the magnification of amplifie
8、r circuit. Operational amplifier is proportion with voltage negative feedback amplifier by CD4051 for Rf analog switch selection, so as to realize the control of magnification. Again by single chip microcomputer A/D conversion results, get measured voltage value, through the singlechip to drive the
9、LCD display shows the final results.Key words: singlechip;automatic range change;A/D enhances目 录1概述11.1 课题研究背景11.2 课题研究意义与内容12 系统方案的比较和选择22.1 量程自动转换电压表的设计22.2 模数转换模块的设计22.3 显示模块的设计32.4 量程自动转换的设计33 量程自动转换电压表的硬件设计53.1 硬件总体设计53.1.1 硬件系统概述53.1.2 电压表硬件主体部分63.2 电压信号采样83.2.1 设计原理简介83.2.2 运算放大器LM32483.2.3 模
10、拟开关CD405193.3 A/D转换电路103.3.1 A/D转换器的工作原理和技术指标103.3.2 A/D转换器芯片ADC0809113.4 显示部分133.4.1 LCD显示器简介133.5 报警电路154 量程自动转换电压表的软件设计164.1 量程的整定164.2 软件流程17结束语18参考文献19致 谢20附 录21附录1 原理图及PCB图21附录2 元件清单23附录3 程序代码24基于STC89C52量程自动转换电压表的设计1概述1.1 课题研究背景 在使用智能仪表的测量过程中，经常会用到量程自动转换技术，这就需要仪表能在较短的时间内自动选取最合适的量程，实现精度高、速度快的测
11、量。量程自动转换的实现大都通过对输入信号的衰减和放大倍数的控制来实现。就量程自动转换的电压表来说，一般输入的被测电压会大于A/D转换器的输入范围，所以它的量程切换是先通过输入阻抗对输入信号的衰减和运算放大器的放大，再通过单片机对模拟开关选择来切换信号衰减倍数的过程。智能化微控制器测控技术的应用领域越来越广泛。不仅应用在航空、航天、铁路、冶金、化工、国防等产业，而且在日常生活中也得到广泛的应用。1.2 课题研究意义与内容计算机技术向测量仪器的延伸加快了智能仪器/仪表的发展，其系统是包含微型计算机或微处理器的测量仪器。由于微控制器系统对数据具有存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，因而这一类仪器
12、被称作智能仪器/仪表，国内外学术界已逐渐接受这一观点。自从1971年美国Intel公司生产出世界上第一款微型处理器(4004 型4位微处理器芯片)以来，微型计算机技术得到了迅速的发展。测量仪器在其影响下突飞猛进，有了新的活力。到90年代中期，在高性能、高准确度、多功能的测量仪器/仪表中不采用微型计算机技术的已经非常少了。智能仪器的发展有了质的飞跃。传统的手动调档式万用表，在采用了单片机微控制器之后，功能变得更加多样化，使用起来更加快捷和方便，而且精准度大大提高。近年来，在测量技术领域中，各种模拟指针式电表、电位差计、电桥及分压箱等占据着测量设备的主导地位。虽然这些仪器/仪表有工作稳定、可靠、结
13、构简单等多种优点，但也有着操作不便、速度较慢、测量量程范围小等缺点，不能实现自动化测量。智能化仪表克服了这些缺点，自其问世以来发展迅猛、其应用范围也越来越广泛。数字电压表和多功能的数字多用表在工程测量、计量检定、科学实验、机械电子、电能电力、邮电通信、国防军工以及工矿企业等诸多领域中，有着非常广泛的应用。尤其是智能化数字仪表的普及和应用，在数字化、自动化、软件化测量技术中发挥着重要的作用。在电测量技术领域中，交直流指针式电压表、电流表、功率表及相位表等作为计量标准仪器仪表使用已有悠久的历史，其量程转换及测定已成系统。如今数字式仪表在计量系统中，以其优越的性能绝大部分可以取代上述各种仪器仪表。因
14、此，各种数字式仪表也必须纳入计量检测系统。数字电压表和数字多用表的应用十分广泛，其准确度要求也越来越高，研究它的检定测试方法具有一定意义。分析掌握它的工作原理和技术指标，是计量测试部门、科研单位、生产厂家、使用和维修单位的一项重要技术工作。测量量程的自动转换的问题一直备受关注。传统的电压表都含有手动挡，使用起来不是很方便，而且如果在使用中忘记切换量程会对电压表造成损坏。当代电子测量对系统的精度要求越来越高且智能化程度也越来越高，在量程自动转换电路中，一般是用微处理器控制程控增益放大器来实现量程自动转换。采用这种方法速度较快、精度较高，但是电路设计较为复杂，判断和选择量程将占用微型处理器的大量时
15、间。在设计仪表电路时，可以利用电路中逐位逼近式A/D转换器本身提供的过/欠量程信号(OR/UR)，并辅以必要的逻辑，来设计量程自动转换电路。该电路采用量程编码方式来控制量程转换，使得编码与量程能够对应起来。2 系统方案的比较和选择2.1 量程自动转换电压表的设计方案一：由数字电路及芯片构建。此设计方案包括模拟电路和数字电路，模拟部分由放大器和A/D转换器组成，数字部分由逻辑控制器、译码器、计数器、振荡器和显示器组成。其最主要的核心器件是A/D模拟转换器，A/D转换器的作用是将模拟信号转换成数字信号。模拟信号和数字信号是可以相互转换的，逻辑控制电路用来实现对开关的导通或关断控制，并按规定的时序保
16、证A/D模拟转换能够正常进行。A/D转换结束后通过计数译码电路将转换结果变换成段码，通过驱动电路驱动显示器显示出转换结果。优点：设计成本低，能够满足一般的电压测量。缺点：设计电路不够灵敏，均是硬件连接电路，很难有拓展的空间。方案二：单片机系统和A/D转换器组成。此设计方案是由微控制器、A/D模数转换器和显示器三大模块构成。A/D模数转换器将采集到的模拟信号转换成相应的数字信号，单片机对转换后的数字信号加以运算和处理，处理后的结果送入显示模块。优点：此方案包含第一种方案的优点，同时还可以对上一种方案进行改进。综合以上两种设计方案的优缺点故选择第二种方案作为最终设计方案。2.2 模数转换模块的设计
17、方案一：由于单片机STC89C52系统内部自带模数转换模块，可以直接实现模数（A/D）转换。硬件电路设计简单，只需要通过编写软件程序就可以实现模数转换。方案二：在外部添加一个模数转换器来实现模数转换。ADC0809是一款经典的模数转换集成芯片，采样频率为8位的逐次逼近式A/D转换器。它的内部含有一个八通道的多路开关，它可以根据通道地址来选择八个输入通道的其中一个通道来实现A/D转换。方案三：选用其它采样频率位数更高的A/D转换芯片，如积分型（TLC7135）、压频变换型（AD650）等。综合以上三种方案，为了加深对模数转换模块的学习和应用，以及考虑到性价比和实用等方面故选择第二种方案。2.3
18、显示模块的设计方案一：采用LED数码管和译码电路作为显示模块，其能在低电压、小电流条件下发光，不仅亮度高、体积小而且重量轻，性价比很高。LED数码管要正常显示，还需要外加驱动电路，驱动数码管的各个段码显示出输出的数字，由于外加驱动电路，所以显示电路将会比较繁琐。方案二：采用LCD1602液晶显示器，此液晶显示器是一种点阵型液晶显示模块，一般常用来显示字母、数字、符号。它由若干个57或者511等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，LCD微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中
19、。由于对LCD1602液晶显示器原理和应用比较熟悉，且LCD的硬件连接电路比较简单，故选择方案二。2.4 量程自动转换的设计方案一：简单的电压量程控制。如图2-1通过输入阻抗来实现电压的衰减，测量的输入阻抗约为R=R1+R2+R3+R4。S1至S4单独合上时，Vout的大小分别为（选择R1R2R3R4 ）：图2-1 简单的电压量程控制S1 单独合上 Vout=Vin*1S2 单独合上 Vout=Vin*(R2+R3+R4)/(R1+R2+R3+R4)S3 单独合上 Vout=Vin*(R3+R4)/(R1+R2+R3+R4)S4 单独合上 Vout=Vin*(R4)/(R1+R2+R3+R4)
20、由式中可以看出Vout 电阻网络衰减程度与输入电压Vin范围成正比。只要确定好R1、R2、R3、R4 的固定参数，由开关S1、S2 、S3、S4 选择测量电压输出端，就可以实现量程的选择。例如测量输入电压为05 伏（设输入阻抗无穷大），要求测量电压量程有5V，50V，100V，250V 档，输入电阻1M，则有R4=5*1000000/250=20000=20KR3=5*1000000/100-R4=50K-20K=30KR2=5*1000000/50-R4-R3=100K-20K-30K=50KR1=1000000-R4-R3-R2=1000K-20K-30K-50K=900K自动量程控制描述
21、：RANGE表示当前量程变量，VT表示测量电压变量，S1S4 表示对应的量程档开关，N2N4表示对应量程档的欠量程值。RANGE=S4 ； /*预选250伏档进行电压测量*/LOOP: VT=Vout； /*进行电压测量*/SWITCH （RANGE） /*根据量程变化进行调整*/CASE S4：IF(VT5V)OUTTEST； /*最高量程时，Vout5V,超负载*/BREAK;CASE S3：IF(VT5V)RANGE+； /*超本档量程，量程升一档*/BREAK；CASE S2：IF(VT5V)RANGE+；BREAK；CASE S1：IF(VT5V)RANGE+；GOTO LOOP；开
22、关的选择：采用继电器做开关切换，它的优点是导通阻抗较小，开路阻抗大，但是它的动作速度较慢，也很容易老化。方案二：采用CD4051模拟开关，根据其通道地址来选择不同的输入通道，从而实现对放大倍数的控制。量程自动转换的基本控制流程是从初始值开始判断是否适合当前量程，量程不合适再进行升量程和降量程处理，直到选出最合适的量程为止。量程自动转换的操作流程如图2-2所示。图2-2 自动量程基本控制流程开关选用电磁继电器或者其他控制类开关时，由于开关在接通或关断的过程都存在一个时间差，所以在每次量程发生改变之后，需要延长一定的时间，然后才可以再进行正式的运算和判断。由于可能会出现某一测量值在两种量程的临界交
23、叉点，这样量程就会出现来回跳动的情况，为了避免这种情况，还需要考虑其重叠范围。对比以上两种设计方案，方案二采用软件代程序替了部分硬件电路，这样只需要连接少部分的硬件电路就可以实现最终结果，故采用后者方案。3 量程自动转换电压表的硬件设计3.1 硬件总体设计3.1.1 硬件系统概述采用STC公司的STC89C52作为主处理器的量程自动切换电压表，系统主要由模拟信号的采集、A/D转换和LCD显示等模块组成。系统框图如图3-1所示。图3-1 硬件原理框图待测信号先通过分压阻抗按（1:100）比例进行衰减，衰减后的信号经过运算放大器LM324按比例进行放大，实现电压表量程的切换只需要改变放大电路的放大
24、倍数即可。运算放大器采用的是电压负反馈比例放大，并由CD4051模拟开关对模拟通道的选择，最终实现对放大倍数的自动控制。再由单片机对A/D转换的结果进行转换，得到被测电压的数值后，通过单片机驱动LCD液晶显示器显示测量的最终结果。由于继电器存在体积大、动作速度慢、驱动电流大等缺点，通常用运算放大技术来实现量程自动切换过程。3.1.2 电压表硬件主体部分电压表硬件主体电路图如图3-2所示。图3-2 电压表主体部分A. 电压表说明电压表的主体部分是STC89C52微控制器，待测信号源的电压值经过衰减输入电路、量程自动切换电路、ADC0809模数转换电路的转换后，数字信号以串行方式输入给微控制器ST
25、C89C52，经软件处理后送LCD1602液晶显示器显示测量结果。若输入的待测信号电压值不在合适的量程之内，经过微控制器STC89C52的判断后，输出相应的控制信号对CD4051模拟开关进行Rf选择，调整增益放大器的增益倍数，以实现量程的自动切换功能。B. STC89C52元器件介绍STC89C52是一款性价比非常高的CMOS 8位微控制器。a. 概述STC89C52具有1KB RAM、64KB片内FLASH程序存储器；具有在应用可编程(IAP)、在系统可编程（ISP）功能；具有3个16位定时器/计数器，而且内部包含一个可以独立工作的可编程计数器阵列（PCA），具有PWM的捕获/比较功能；具有
26、4个8位I/O口；具有可编程看门狗定时器（WDT）、掉电检测和低功耗模式等功能。另外STC89C52在8051的基础上增加了多个复位功能，如上电复位、欠压检测复位、软件复位等，这样以提高单片机的抗干扰能力。STC89C52的外部引脚如图3-3所示。图3-3 STC89C52外部引脚b. 外部引脚Vcc(Pin40)：电源输入，接+5V电源GND(Pin20)：接地线 XTAL(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL(Pin20)：片内振荡电路的输入端 RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN
27、(Pin29)：外部存储器选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序程序存储器读指令，接高电平则从内部程序存储器读指令STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。P0口(Pin39Pin32)：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口(Pin1Pin8)：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7P2口(Pin21Pin28)：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7P3口(Pin10Pin17)：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7c. 性能及作用引脚X1、X2
28、外接11.0592MHz晶振，还需并联两个30pF的电解电容，这样使单片机内部振荡器和外部的石英晶振振荡频率相同，使其产生时钟信号；引脚RESET外接复位按键，复位后P0P3口均置1为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。P0口中Pin32Pin39与LCD显示器8位数据线（D1D8）相连；P1口中Pin1Pin8接A/D转换电路的数字量输出；P2口中Pin23Pin21分别接LCD显示器数据/命令选择端(RS)、读/写选择端(R/W)、使能信号(E)，Pin24Pin27分别接A/D转换器的时钟信号端(CLK)、输出允许控制端(OE)、转换结束信号输出端(EOC)、地址锁存输入端
29、(ALE)、A/D转换启动输入端(START)；P3口中Pin10Pin11分别接CD4051多路转换器的2个二进控制输入端A、B。3.2 电压信号采样3.2.1 设计原理简介电压信号采样原理图如图3-4所示。图3-4 信号采样原理图待测信号先通过分压阻抗按（1:100）比例进行衰减，衰减后的信号经过运算放大器LM324按比例进行放大，实现电压表量程的切换只需要改变放大电路的放大倍数即可。运算放大器采用反相比例放大，采用CD4051模拟开关，根据其通道地址来选择不同的输入通道，从而实现对放大倍数的控制。3.2.2 运算放大器LM324一般情况下，被检测信号的放大采集都是用运算放大器。运算放大器
30、能够对模拟信号进行算术运算，包括加、减、微分、积分等运算。运算放大器电压增益不仅很高，而且其输入阻抗大，输出阻抗小。根据负反馈电路的不同接法可以实现多种运算，例如反相运算、同相运算和差动运算等。一般情况下，经过传感器变换后的模拟电压信号会变成很微弱的微伏级信号，而普通的运算放大器都具有毫伏级的失调电压和每度数微伏的温度漂移，当然是不可以用在放大微弱信号的电路中。因此在设计中常常需要采用高精度运算放大器或测量放大器。LM324芯片内部包含四个完全相同且相互独立的运算放大器，外部共14个引脚，其中包括电源供电和接地端，电源供电端和接地端是共用的，其引脚图如图3-5所示。 图3-5 LM324引脚图
31、运算放大器LM324有5个引出脚，其中Vn、Vp分别为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vn为反相输入端，表示运放输出端Vo的输出电压信号与该输入端的相位相反，Vp为同相输入端，表示运放输出端Vo的输出电压信号与该输入端的相位相同。3.2.3 模拟开关CD4051量程自动转换采用八通道模拟控制开关CD4051，该器件含有三个控制输入端A、B和C，此外还有一个使能端INH，使能控制端通道的截止和导通。其引脚图如图3-6所示。图3-6 CD4051引脚当INH输入端“1”或高电平时，所有的控制端通道截止。三位二进制信号可选择八通道中的多个输入通道
32、，输出端反馈给运算放大器。当CBA=000时，输入端13端导通，待测信号放大100倍，对应的测量量程为05V；当CBA=001时，输入端14端导通，输入信号放大10倍，对应的测量量程为550V；当CBA=010时，输入端15端导通，输入信号放大1倍，对应量的测量程为50500V。表3-1给出了CD4051的引脚功能。表3-1 CD4051的引脚功能引脚号符号功能1 2 4 5 12 13 14 15IN/OUT输入/输出端9 10 11A B C 地址端3OUT/IN公共输出/输入端6INH禁止端 续表3-17VEE模拟信号接地端8Vss数字信号接地端16VDD电源表3-2给出了CD4051真
33、值表及档位关系。表3-2 CD4051真值表及档位关系INHCBA逻辑值选择通道00000130001114001021500113120100410101550110620111741XXXNONE3.3 A/D转换电路3.3.1 A/D转换器的工作原理和技术指标 A. 转换器工作原理A/D转换器其内部结构包含逐次变换寄存器SAR、D/A转换器、时序及控制逻辑电路和电压比较器。图3-7为逐位反馈型A/D转换器内部结构。图3-7 逐位反馈型A/D转换器结构在转换进行开始前，先将SAR寄存器各位置零，然后设其最高位为1，SAR寄存器中的数字量经D/A数模转换器转换为相应的模拟信号，并与模拟输入电
34、压进行比较，若输入的模拟电压大于等于D/A转换后的模拟信号，则保留SAR寄存器中的最高位，否则就将最高位置零。然后再将次高位置1，进行同样的变换过程，直到SAR寄存器的所有位都被确定。转换过程结束后，SAR寄存器中的二进制码就是A/D转换器的输出。B. 转换器技术指标a. 精度A/D转换器的转换精度由各种因素引起的误差多共同决定。量化误差：A/D转换器的量化误差决定于A/D转换器的转换特性。非线性误差：A/D转换器的非线性误差是指在整个变换量程范围内，数字量所对应的模拟输入信号的实际值与理论值之间的最大差值，理论上A/D转换曲线应该是一条直线，即模拟输入与数字量输出之间应该是线性关系。但实际上
35、它们两者的关系并非呈线性。所谓非线性误差就是由于二者关系的非线性而偏离理想直线的最大值，常用多少LSB来表示。其他误差：影响A/D转换器转换精度的因素有很多，但主要包括：温度漂移误差、参考电源误差、零点漂移误差、电源波动引起的误差等。b. 转换时间转换时间是指A/D转换完成一次转换所需要的时间，即从转换开始到转换结束之间的时间间隔。转换速率等于转换时间的倒数。c. 输入动态范围输入动态范围也叫做量程，是指对输入的模拟电压能够转换的最小和最大值。A/D转换器的模拟电压输入分为单极性和双极性两种。单极性：动态范围为0+5V、0+10V或0+20V。双极性：动态范围为-5V+5V或-10+10V。3
36、.3.2 A/D转换器芯片ADC0809ADC0809是逐位逼近型8位单片A/D转换芯片。片内含8路模拟开关，可允许8路模拟量输入。由于其内部含有三态输出缓冲器，所以可以与系统直接连接。A. ADC0809的引脚及内部结构a. ADC0809的引脚ADC0809的外部引脚如图3-8所示。共有28根引脚。图3-8 ADC0809外部引脚图D0D7：8位数字量输出数据线。IN0IN7：8位模拟量输入端。A、B、C：通道地址选择，用于选择8路输入中的一路。A为最低位，C为最高位。START：A/D转换启动信号端，下降沿有效。在启动信号的下降沿，启动变换。Vcc：工作电源输入端，一般接+5V。GND：
37、地线。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。ALE：地址锁存允许信号输入端。用来锁存AC端的地址输入，上升沿有效。EOC：变换结束状态信号端。转换开始时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：读允许信号，高电平有效。在其有效期间，CPU将转换后的数字量读入。CLK：时钟信号输入端。ADC0809需要外接参考电源和时钟。外接时钟频率为10kHz1.2MHz。b. ADC0809的内部结构模拟输入包含三个部分，分别是8路模拟开关、地址锁存和译码电路。锁存器锁存输入的3位通道选择地址信号，然后经过译码电路译码后控制模拟开关选择相应的模拟输入端。转换部分主要包含电压比较器、八位D/A转
38、换器、逐位逼近寄存器和控制及逻辑电路等，输出部分包含一个8位三态输出缓冲器。ADC0809的内部逻辑结构如图3-9所示。图3-9 ADC0809内部逻辑结构图ADC0809地址编码与输入通道的选择如表3-3所示。表3-3 ADC0809通道选择CBA对应模拟通道000IN0001IN1 续表3-3010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7B. ADC0809的工作过程ADC0809的工作时序如图3-10所示。图3-10 ADC0809工作时序图外部时钟信号通过CLK端进入其内部控制逻辑电路，作为转换时的时间基准。由时序图可以看出ADC0809的工作过程：首先CPU
39、发出3位通道地址信号A、B、C。在通道地址信号有效期间内，引脚ALE产生一个脉冲，上升沿有效，它将输入的三位通道地址信号锁存到内部地址锁存器。接着给START引脚上加一个由高到低变化的电平，启动A/D变换。变换开始后，EOC引脚由高电平跳变到低电平，等到变换结束时，EOC又从低电平跳变到高电平。CPU在检测到EOC变高后，输出一个正脉冲到OE端，将转换结果取走。C. ADC0809的技术指标ADC0809的主要技术指标有：分辨率：8位。转换时间：100us.电源：单电源0+5V。3.4 显示部分3.4.1 LCD显示器简介LCD1602是一种用点阵图形来显示字符的液晶显示模块，可显示的容量为3
40、2个字符，分上下两行，每行16个字符。它由若干个57或者511点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。LCD1602显示模块采用数字式接口，可以很方便的与单片机等诸多控制类芯片进行通信。LCD1602显示模块不仅体积小、重量轻、显示质量高而且功耗低，所以被广泛用做智能化仪器/仪表的显示器件。LCD1602的引脚功能如下，外部引脚图如图3-11所示：图3-11 LCD1602引脚图GND：接地端。Vcc：电源输入，接+5V电源。VL：液晶显示器对比度调整端。端口接+5V电源时对比度最弱，接地时对比度最高，所以增加一个10K的精密电位器来调整对比度，一般对比电压为0.7V左右。RS：寄存
41、器选择。高电平时选通数据寄存器，反之则选通指令寄存器。R/W：读写信号线。高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。E：使能端。当输入到E端的信号由高电平跳变成低电平时，模块执行显示命令。D1D8：8位双向数据线。 BLA：背光源正极。BLK：背光源负极。LCD1602引脚功能表如下表3-4所示。表3-4 LCD1602引脚功能表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极LCD16
42、02液晶显示模块内部含有字符发生存储器，其存储了一百多种不同的点阵字符图形。每一个字符对应着一个固定的代码。LCD1602液晶模块内部的控制器共有十一条控制指令，如表3-5所示。表3-5 LCD1602控制命令表指令RSR/WD8D7D6D5D4D3D2D1清显示0000000001光标返回000000001*置输入模式00000001I/DS显示开/关控制0000001DCB光标或字符移位000001S/CR/L*置功能00001DLNF*置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址（ADD）读忙标志或地址01BF计数器地址（AC）写数到CGRAMD
43、或DRAM10要写的数从CGRAMD或DRAM读数11读出的数据LCD1602显示模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。LCD1602的内部显示地址如表3-6所示。表3-6 LCD1602的内部显示地址行列123141516第一行80H81H82H8DH8EH8FH第二行0C0H0C1H0C2H0CDH0CEH0CFH液晶显示器是一种比较慢的显示模块，故在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志位是不是为低电平，是低电平则表示不忙，否则此指令失效。3.5 报警电路过载报警电路的核心部分是电压比较器，当待测信号大于最大量程时比较器输出高电平点亮二极管提示过载，并通过触发器给单片
44、机发出中断脉冲信号，单片机通过运算处理，并给A/D转换器使能端发出指令使其停止工作。过载报警电路图如图3-12所示。图3-12 过载报警电路图4 量程自动转换电压表的软件设计4.1 量程的整定CD4051模拟开关的通道选择与对应量程放大倍数关系如表4-1所示。表4-1 拟开关的通道选择与对应量程放大倍数关系CD4051 通道选择放大倍数0 通道1 倍1 通道10 倍2 通道100 倍测量电压输入衰减1/100，设Vin为要测量的电压，Vt为衰减后的电压，Vout 为放大后的电压（Vout最大输出为5V），则最压量程范围为：Vin=(5/N)*100 (N为放大倍数)通道选择和最大量程范围的对应关系如表4-2所示。表4-2 通道选择和最大量程范围的对应关系CD4051 通道选择最大量程范围0 通道5V1 通道50V2 通道500V4.2 软件流程系统的总控制流程图如图4-1所示
