畢業設計-基于單片機的數字電壓表設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 務程序。 、斷向量表和中斷服務程序 中斷向量表是一個特殊的線性表，它保存著系統所有中斷服務程序的入口地址(偏移量和段地址 )。在微機系統中，該向量表有 256 個元素 (0~0FFH)，每個元素占 4個字節，總共 1K 字節，其在內存中的存儲形式及其存儲內容如圖 所示。 圖 44 中的 “ 中斷偏移量 ” 和 “ 中斷段地址 ” 是指該中斷服務程序入口單元的 “ 偏移量 ” 和 “ 段地址 ” 。由此不難看出：假如中斷號為 n，那么，在中斷向量表中存儲該中斷處理程序的入口地址的單元地址為： 4n。 表 45 說明了前 16 個中斷向量表中列舉了部分常用的中斷號 。 圖 44 中斷向量表 數字電壓表設計 第 16頁（共 34頁） 表 45 部分常用的中斷號及其含義 中斷號 含義 中斷號 含義 0 除法出錯 8 定時器 1 單步 9 鍵盤 2 非屏蔽中斷 A 未用 3 斷點 B COM2 4 溢出 C COM1 5 打印屏幕 D 硬盤 (并行口 ) 6 未用 E 軟盤 7 未用 F 打印機 引起中斷的指令 中斷處理程序基本上是系統程序員編寫好的，是為操作系統或用戶程序服務的。為了在應用程序中使用中斷服務程序，程序員必須能夠在程序中有目的地安排中斷的發生。為此，指令系統提供了 各種引起中斷的指令。 中斷指令 INT 中斷指令 INT 的一般格式如下： INT Imm 其中：立即數 Imm 是一個 0~0FFH 范圍內的整數。 指令執行的步驟： ◆ 、把標志寄存器壓棧，清除標志位 IF 和 TF； ◆ 、把代碼段寄存器 CS 的內容壓棧，并把中斷服務程序入口地址的高字部分送 CS； ◆ 、 32 位段，壓 32 位 IP。 在該指令執行完后， CPU 將轉去執行中斷服務程序。由于有了指令 INT，程序員就能為滿足某種特殊的需要，在程序中有目的地安排中斷的發生，也就是說，該中斷不是隨機產生的，而是完全受程序控制的。 一般情況下，一個中斷可有很多不同的功能，每個功能都有一個唯一的功能號，所以，在安排中斷之前， 程序員還要決定需要該中斷的哪個功能，中斷的功能號都是由 AH 來確定的。有些中斷還需要其它參數，常用中斷的功能和參數如附錄 3 所列。 溢出指令 INTO 當標志位 OF 為 1 時，引起中斷。該指令的格式如下： INTO 該指令影響標志位： IF 和 TF。 軟件設計 第 17 頁（共 34 頁） 中斷返回指令 當一個中斷服務程序執行完畢時， CPU 將恢復被中斷的現場，返回到引起中斷的程序中。為了實現此項功能，指令系統提供了一條專用的中斷返回指令。該指令的格 式如下： IRET/IRETD 該指令執行的過程基本上是 INT 指令的逆過程，具體如下： ◆ 、從棧頂彈出內容送入 IP； ◆ 、再從新棧頂彈出內容送入 CS； ◆ 、再從新棧頂彈出內容送入標志寄存器； 對 80386 及其以后的 CPU，指令 IRETD 從棧頂彈出 32 位內容送入 EIP。 中斷和子程序的比較 中斷和子程序調用之間有其相似和不同之處。它們的工作過程非常相似，即：暫停當前程序的執行，轉而執行另一程序段，當該程序段執行完時， CPU 都自動恢復原程序的執行。 如圖 46 所示。 圖 46 中斷和子程序調用的工作過程 它們的主要差異有： ? 子程序調用一定是程序員在編寫源程序時事先安排好的，是可知的，而中斷是由中斷源根據自身的需要產生的，是不可預見的 (用指令 INT 引起的中斷除外 )； ? 子程序調用是用 CALL 指令來實現的，但沒有調用中斷的指令，只有發出中斷請數字電壓表設計 第 18頁（共 34頁） 求的事件 (指令 INT 是發出內部中斷信號，而不要理解為調用中斷服務程序 )； ? 子程序的返回指令是 RET，而中斷服務程序的返回指令是 IRET/IRETD。 ? 在通常情況下，子程序是由應用系統的開發者編寫的，而中斷服務程序是由系統軟件設計者編寫的。 系統仿真與調試 第 19 頁（共 34 頁） 第 5 章 系統仿真與調試 在進行電路的局部調試之后，我又進行了系統整機調試。首先為 ADC0808 接上+12V 的電壓，為其它芯片接上 +5V 的工作電壓。另外還要輸入待測的模擬電壓，該電壓從 200mV 以下的電壓開始輸起，依次增大，直到達到待測電壓的上限 50V 為止，記錄測量數據并分析系統性能。 分局部調試 1． 檢查 ADC0808 是否 工作 ADC0808 集成了三個控制端。如果某一控制端為高電平則對應的開關將接通。為測量其是否工作，我們將它的三個控制端用導線引出分別接高低電平，發現測量結果與理論分析結果一致， ADC0808 工作正常。 2． 各量程調節 這一步調試是建立在上述兩步調試的基礎上的。針對不同的檔位，我們通過接入不同待測的模擬量來調節電壓。 整機調試 本系統的測試采用 Proteus 軟件，系統在 Proteus 軟件中仿真時使用的元件如表51 所示。測試表明，系統運行正常，能準確將直流模擬信號的電壓轉換成數值顯示，并能精確到 5 位 有效數字，達到了設計的要求。 表 51 元件名稱及屬性 序號 元件名 屬性 序號 元件名 屬性 1 AT89C51 單片機 7 LM016L LCD1602 3 CAP 電容 8 ADC0808 8 位 A/D 轉換器 4 CAPELEC 電解電容 9 PULLUP 上拉電阻 5 CRYSTAL 晶振 10 SWPOT4 4 路模擬開關 6 RES 電阻 11 74LS02 與非門 系統仿真 采用 Keil編譯器進行源程序編譯及仿真調試，調好程序后將目標程序導入 Proteus進行軟硬件調試 ，基于單片機實現的數字電壓表測試值見表 52 所示。 數字電壓表設計 第 20頁（共 34頁） 表 52 測試值與真實值 電壓表測得值 /V 絕對誤差 /V + + + + + + + + 電壓表測得值 /V 絕對誤差 /V + + + + + + + + + 從表中可以看出，電壓表測得值誤差均在 以內，這與采用 8 位 A/D 轉換器所能達到的理論誤差精度相比較接近，因此在一般的應用場合都可以滿足要求。致謝 第 21 頁（共 34 頁） 結 論 本設計以 AT89C51 單片機為控制核心，通過集成摸數轉換芯片 ADC0808 將被測信號轉換成數字信號，經單片機內部程序處理后，由液晶顯示器 LCD1602 顯示測量結果。 仿真測試表明，系統性能良好，測量讀數穩定易讀、更新速度合理，直流電壓測量范圍為 0～ 50V，最小分辨率為 ，滿足任務書指 標要求。但是，該系統也存在一定程度的不足，例如： 輸入電壓易發生干擾不穩定，且驅動能力可能存在不足，需在被測信號的輸入端加上一部分驅動電路，比如將量程轉換電路改成帶放大能力的自動量程轉換電路，將幅值較小的信號經適當放大后再測量，可顯著提高精度； 輸出量可用平均值算法來改善，使測量準確度更高。 若能將測量的電壓值實時保存，使用時將更方便。 ADC0808 可實現對 8 個通道的輸入信號輪流轉換，本設計僅僅使用了其中一個通道，造成了較大的資源浪費。若能對電路稍加改進，實現對多路信號的輪流測量并自動保存 相應結果，其應用價值將會更大。 數字電壓表設計 第 22頁（共 34頁） 致謝 在畢業設計完成之際，我在這里向一直關心幫助我的老師、同學和朋友表示我誠摯的謝意。 首先感謝的是 我的導師 彭秀華 老師 。 感謝 他 給我的指導，在整個設計寫作過程中，我始終得到 彭秀華老師的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和 認識有了很大提高， 為我的畢業設計的順利完成提供了保證 。 他 身上，體現著嚴謹求實的教學作風，勇于探索的工作態度和求同思變、不斷創新的治學理念讓我印象深刻。 他 不知疲倦的敬業精神和精益求精的治學要求，端正了我的學習態度，使我受益匪淺 。 同時， 感謝來此參加我畢業答辯的各位老師，感謝你們的指導教育，感謝你們在答辯時對我的論文給予的詳盡細致的審閱， 衷心的感謝各位老師，謝謝你們無私的幫助。 最后，感謝 自動化系和 同組的各位同學以及所有支持我關心我的人。在你們的幫助和協助下共同完成了本次設計。謝謝你們！附錄一 第 23 頁（共 34 頁） 參考文獻 [1] 《單片機系統的 PROTEUS 設計與仿真》，張靖武等編著，電子工業出版社 [2] 《 Proteus 在 MCS51amp。ARM7 系統中的應用百例 (含光盤 1 張 )》，周潤景等編著，電子工業出版社 [3] 《 51 系列單片機設計實例 (第 2 版 ) 》，李光飛，北航出版社 [4] 《智能化測量控制儀表原理與設計 (第 2 版 )》徐愛鈞，北航出版社 [5]《串行接口 LED 數碼管及鍵盤管理器件的原理與應用》 [6]《只讀存儲器 ROM 和隨機存取存儲器 RAM 的使用與實例詳解》 [7]《 A/D 轉換器及其接口的使用》 [8]《單片機基礎》，李廣第，朱月秀，王秀山，北京航空航