杨贤军老师叫上传的 毕业设计模板

柳州职业技术学院

毕业设计（论文）

题目： 数字式电压表设计

姓名 陈贤龙 学号 20090201066 专业 应用电子技术 年级 2009 级 指导教师 杨贤军 完成时间

目录

任 务 书........................................................................................................................................... 3 第一章 摘要 ................................................................................................................................... 5

1.1课题背景 ............................................................................................................................ 5 1.2数字电压表的主要特点 .................................................................................................... 5 1.3数字电压表发展的新趋向 ................................................................................................ 6 1.4 本次电压表设计的基本介绍 ........................................................................................... 7 第二章 总体方案 ........................................................................................................................... 7

2.1设计方案 ............................................................................................................................ 7 第三章 硬件设计方法及相关元器件的介绍 ................................................................................. 7

3.1 硬件实际设计方法 ......................................................................................................... 7 3.2 元器件介绍及使用说明 ................................................................................................... 8 第四章 硬件设计的电路分析 ....................................................................................................... 16

4.1硬件设计总电路 .............................................................................................................. 16 4.2单片机小系统电路 .......................................................................................................... 16 4.3调整量程分压电路 .......................................................................................................... 17 4.4继电器选取量程电路 ...................................................................................................... 17 4.5 18B20温度传感器及12864液晶屏串行接口电路 ...................................................... 18 第五章：软件设计 ......................................................................................................................... 18

5.1 软件设计方案分析 ......................................................................................................... 18 5.2本次设计的程序 .............................................................................................................. 20 第六章 调试 ................................................................................................................................. 22

6.1 硬件调试 ....................................................................................................................... 22 6.2软件调试 .......................................................................................................................... 22 第七章 心得体会与总结 ............................................................................................................. 22 第八章 附件 ................................................................................................................................. 23

8.1实物作品图 ...................................................................................................................... 23 第九章：参考文献 ......................................................................................................................... 25

柳州职业技术学院毕业设计（论文）

任 务 书

电子电气 系（部） 09应用电子技术 专业 2 班学生 陈贤龙 学号 20090201066

一、毕业设计（论文）题目：

数字式电压表设计

二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：2011 年1月 1 日起至 2011 年 12 月31日 止

三、毕业设计（论文）进行地点： 柳州职业技术学院东校区竞择楼 四、任务书的内容：

目的：通过数字电压表的设计与制作，巩固数电的知识点，理论联系实际，掌握数字电压表原理、调试方法；掌握电子线路实际操作技能（焊接、测量、器件拆装、万用表等）；训练整体分析的能力，以及故障排除的能力。具体目的是：掌握3位半数字电压表的设计、组装和调试方法；熟悉集成电路12C5A60S2的使用方法，并掌握其工作原理。

任务： ?设计指标

① 输入基本量程：0--- ±2VDC ② 精度：0.05%FS ③ 测量速率>2次/秒 ④ 具有极性显示，溢出报警 ⑤ 显示器件可用LED数码管 ⑥ 具有较强的常模干扰抑制能力 ?设计要求

⑦ 画出电路原理图（或仿真电路图）； ⑧ 元器件及参数选择； ⑨ 电路仿真与调试； ⑩ PCB文件生成与打印输出。

?制作要求 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。

?编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 ?答辩 在规定的时间内，完成叙述并回答提问。

设计（论文）要求：

要求提供以下设计资料，汇报设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有设计心得体会并装订成册：

1.摘要(所做的设计如有特别之处，一定要挑明)； 2. 原理框图

3. 元器件明细表及参数选择 4. 各功能块电路图 5. PCB文件生成与打印输出 6. 操作原理简要说明 7.调试的结果是否满足设计要求

工作日程安排： 8-21学习周

设计（论文）要求： 8000字 主要参考文献：

[1]荀殿栋，徐志军．《数字电路设计实用手册》．电子工业出版社 [2]梁廷贵．《积分式A/D转换器-其它专用集成电路分册．》科学技术文献出版社 [3]中国IT培训工程编委会．《Protel99电路设计培训班．》珠海出版社 [4]沙占友．《新型数字电压表原理与应用．》机械工业出版社 [5]杨振江．《A/D、D/A转换器接口技术与实用线路．》西安电子科技大学出版 [6] 李春法 《单片机原理及接口技术案例教程编著》 机械工业出版社 [7]吴金戌 沈庆阳 郭庭青 《8051单片机实践与应用》 清华大学出版社

学生开始执行任务书日期 2011 年 月 日 指导教师签名：

年 月 日

学生送交毕业设计（论文）日期： 2011 年 月 日 教研室主任签名： 年 月 日

学生签名：

年 月 日

第一章 摘要

1.1课题背景

随着人类生活中科技含量的增长，电子类产品已成为现代人类物质生活中不可缺少的一部分。那么，设计和维修这些电子产品就需要一些工具，如：示波器，电压表等。下面，我们着重研究一下电压表。

传统的模拟式电压表已有100多年的发展历史，虽然不断改进与完善，仍然无法满足现代电子测量的需要。但模拟式电压表却为数字电压表奠定了基础，是数字电压表的一个重要里程碑。

数字电压表自1952年问世以来，显示出强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。但数字电压表虽有许多优点，仍存在一些不便，如需要手动调档，稍不注意就可能将表烧毁。方便人类是电子产品的灵魂所在，所以自动换档成为新兴的课题。下面将对数字电压表的特点作介绍。

1.2数字电压表的主要特点

数字电压表简称 DVM(Digutal Voltmeter)。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。智能化数字电压表则是大规模集成电路，显示技术，计算机技术，自动测试技术的产品。

数字电压表主要有以下特点： 1.显示清晰，直观，读数准确

传统的模拟式电压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误差，并且还容易造成视觉疲劳。数字电压表则采用先进的数字显示技术，使显示结果一目了然只要仪表不发生跳变现象，测量结果就是唯一的，不紧保证了读数的客观性与准确性，还符合人们的读数习惯，能够缩短读数和记录的时间。

2.准确度高

数字电压表的准确度是测量结果中系统误差与随即误差的综合。它表示测量结果与真值的一致程度，也反映测量误差的大小。一般讲准确度越高，测量误差越小，反之则越大。

根据准确度的高低，可将数字电压表分成若干等级。直流数字电压表共分为11个等级：0.0005，0.001，0.002，0.005，0.01，0.02，0.05，0.1，0.2，0.5，1.0。

3.分辨率高

数字电压表在最低电压量程上末位1个字所对应的电压值，称作仪表的分辨

P3.1-(11脚)TXD： 串行数据发送端。 P3.2-(12脚)INT0：外部中断0请求端。 P3.3-(13脚)INT1：外部中断1请求端。

P3.4-(14脚)T0： 定时器/计数器0计数输入端。 P3.5-(15脚)T1： 定时器/计数器1计数输入端。 P3.6-(16脚)WR：外部数据存储器写选通，低电平有效。 P3.7-(17脚)RD：外部数据存储器读选通，低电平有效。

4 .STC12C5A60S2系列单片机 A/D转换器的结构

STC12C5A60AD/S2系列带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口.(P1.7-P1.0)有8路10位高速A/D转换器速度可达到250KHz(25万次/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口使用。STC12C5A60S2系列单片机ADC(A/D转换器)的结构如下图（图四）所示。

图四

STC12C5A60S2系列单片机ADC由多路选择开关、比较器、逐次比较寄存器、10位DAC、

转换结果寄存器(ADC_RES和ADC_RESL)以及ADC_CONTR构成。STC12C5A60S2系列单片机的ADC是逐次比较型ADC。逐次比较型ADC由一个比较器和D/A转换器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位(MSB)开始，顺序地对每一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，经过多次比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。逐次比较型A/D转换器具有速度高，功耗低等优点。从上图可以看出，通过模拟多路开关，将通过ADC0~7的模拟量输入送给比较器。用数/模转换器(DAC)转换的模拟量与本次输入的模拟量通过比较器进行比较，将比较结果保存到逐次比较器，并通过逐次比较寄存器输出转换结果。A/D转换结束后，最终的转换结果保存到ADC转换结果寄存器ADC_RES和ADC_RESL，同时，置位ADC控制寄存器ADC_CONTR中的A/D转换结束标志位ADC_FLAG,以供程序查询或发出

中断申请。模拟通道的选择控制由ADC控制寄存器ADC_CONTR中的CHS2 ~ CHS0确定。ADC的转换速度由ADC控制寄存器中的SPEED1和SPEED0确定。在使用ADC之前，应先给ADC上电，也就是置位ADC控制寄存器中的ADC_POWER位。

当ADRJ=0时，如果取10位结果，则按下面公式计算:

10-bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0], ADC_RESL[1:0]) = 1024 *(Vin/Vcc)

当ADRJ=0时，如果取8位结果，按下面公式计算:

8-bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0])= 256 *( Vin*Vcc)

当ADRJ=1时，如果取10位结果，则按下面公式计算:

10-bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[1:0], ADC_RESL[7:0]) = 1024 *(Vin/Vcc)

式中，Vin为模拟输入通道输入电压，Vcc为单片机实际工作电压，用单片机工作电压作为

模拟参考电压。

5.温度传感器18B20 一 DSl820介绍：

DSl820数字温度计提供9位(二进制)温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送

入DSl820或从DSl820送出因此从主机CPU到DSl820仅需一条线(和地线)DSl820的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一个DSl820在出厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个DSl820可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件DSl820的测量范围从-55到+125增量值为0.5可在l s(典型值)内把温度变换成数字

每一个DSl820包括一个唯一的64位长的序号该序号值存放在DSl820内部的ROM(只读存贮器)中开始8位是产品类型编码(DSl820编码均为10H)接着的48位是每个器件唯一的序号最后8位是前面56位的CRC(循环冗余校验) 码DSl820中还有用于贮

存测得的温度值的两个8位存贮器

RAM编号为0号和1号1号存贮器存放温度值的符号如果温度为负()则1号存贮器8位全为1否则全为00号存贮器用于存放温度值的补码LSB(最低位)的1表示0.5将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以2就得到被测温度值

(-550125)DSl820的引脚如图226l所示每只D51820都可以设置成两种供电方式即数据总线供电方式和外部供电方式采取数据总线供电方式可以节省一根导线但完成温度测量的时间较长采取外部供电方式则多用一根导线但测量速度较快 温

二DSl820工作过程

DSl820工作过程中的协议如下

初始化RoM操作命令存储器操作命令处理数据 1初始化

单总线上的所有处理均从初始化开始

2ROM操作品令

总线主机检测到DSl820的存在便可以发出ROM操作命令之一这些命令如

指令 代码 Read ROM(读ROM) [33H] Match ROM(匹配ROM) [55H] Skip ROM(跳过ROM] [CCH] Search ROM(搜索ROM) [F0H] Alarm search(告警搜索) [ECH]

3存储器操作命令

指令 代码 Write Scratchpad(写暂存存储器) [4EH] Read Scratchpad(读暂存存储器) [BEH] Copy Scratchpad(复制暂存存储器) [48H] Convert Temperature(温度变换) [44H] Recall EPROM(重新调出) [B8H] Read Power supply(读电源) [B4H]

6. 12864液晶屏介绍

1.液晶显示模块概述

RT12864M 汉字图形点阵液晶显示模块可显示汉字及图形内置8192 个中文汉字16X16 点阵128个字符8X16 点阵及64X256 点阵显示RAM GDRAM主要技术参数和显示特性:电源 VDD 3.3V~+5V(内置升压电路无需负压)显示内容 128 列 64 行显示颜色黄绿显示角度 6 00 钟直视LCD 类型STN与 MCU 接口8 位或4 位并行/3 位串行配置 LED 背光多种软件功能 光标显示画面移位自定义字符睡眠模式等

2.12864外形尺寸图（图五）

图六

3.12864液晶屏引脚说明

图七

第四章 硬件设计的电路分析

4.1硬件设计总电路

该电路是本次项目的整体原理图其中该原理图又可以细分为几个小的模块原理图。

4.2单片机小系统电路

4.3调整量程分压电路

4.4继电器选取量程电路

4.5 18B20温度传感器及12864液晶屏串行接口电路

第五章：软件设计

5.1 软件设计方案分析

主要可以分为以下几个部分：

1. 主程序，主要是用来初始化并调用各个子程序； 2. 工作模式子程序，主要是实现各工作状态下的设计要求；

3. 按键中断子程序，主要是判断按键有没有按下和按下哪个键； 4. 显示子程序，用来显示；

5. 温度检测程序，用来检测温度。

6. 因为本系统采用动态扫描，有相应的延时程序，使数据显示稳定。

程序设计框图

主程序设计框图

子程序设计框图

5.2本次设计的程序

void main() //主函数 {

init_int0(); //中断初始化

init_12864();//12864液晶显示初始化 display(1,3,\电压表\

display(2,1,\电压量程: 5V\ display(4,1,\当前电压：\

P1ASF = 0x00; //0000,0000, 将 P1.0 置成模拟口 AUXR1 &= ~0x04; //0000,0100, 令 ADRJ=0

ADC_CONTR |= 0x80; //1000,0000 打开 A/D 转换电源 while(1)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zbx6.html