基单片机数字电压表
摘：文介绍种基89S52单片机种电压测量电路该电路采ICL7135高精度双积分AD转换电路测量范围直流0±2000伏LCD液晶模块显示PC机进行串行通信正文着重出软硬件系统部分电路介绍双积分电路原理89S52特点ICL7135功应LCD1601功应该电路设计新颖功强扩展性强
关键词：电压测量ICL7135双积分AD转换器1601液晶模块
Abstract The introduction of a costbased 89S52 MCU a voltage measurement circuits the circuits used ICL7135 highprecision dualscoring AD conversion circuits measuring scope DC 02000 volts the use of LCD that can be carried out with a PC serial communications The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit introduced double integral circuit theory 89S52 features ICL7135 functions and applications LCD1601 functions and applications
the circuit design innovative powerful can be expansionary strong
Key Words Digital Voltmeter ICL7135 LCD1601 89S52
1前言
数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM采数字化测量技术连续模拟量（直流输入电压）转换成连续离散数字形式加显示仪表传统指针式电压表功单精度低满足数字化时代需求采单片机数字电压表精度高抗干扰力强扩展性强集成方便PC进行实时通信目前种单片AD 转换器构成数字电压表已广泛电子电工测量工业动化仪表动测试系统等智化测量领域示出强生命力时DVM扩展成种通专数字仪器仪表电量非电量测量技术提高崭新水章重点介绍单片
AD 转换器构成基单片机数字电压表工作原理
2 系统原理基框图
输入电路
AD转换
89S52单片机
LCD显示
通讯模块
图21示模拟电压档位切换分压电路衰减隔离干扰送AD转换器进行AD转换然送单片机中进行数处理处理数送LCD中显示时通串行通讯位机通信
图21系统基方框图
3硬件设计
31 输入电路
图311量程切换开关 图312衰减输入电路
输入电路作量程测电压规范AD转换器求电压值智化数字电压表采单片双积分型ADC芯片ICL7135求输入电压0±2V仪表设计01000V电压灵敏度高加前置放器需衰减器图312示9M900K90K10K电阻构成110110011000衰减器衰减输入电路开关选择衰减率切换档位CPU动识档位图311硬件连接
32 AD 转换电路
AD 转换器转换精度测量电路极重参数关系测量电路性设计采双积AD 转换器性较稳定转换精度高具高抗干扰力电路结构简单缺点工作速度较低转换精度求较高转换速度求高场合电压测量广泛应
321双积AD 转换器工作原理
图3211双积AD 转换器
图3212双积AD 转换器波形图
图示：输入模拟电压基准电压进行两次积分先输入模拟电压进行积分变换成输入模拟电压成正时间间隔 T1利计数器测出时间间隔计数器计数字量正输入模拟电压接着基准电压进行样处理常AD转换芯片（ADC 0809ICL7135ICL7109等）中ICL7135余种种四位半双积分
AD转换器具精度高（精度相
14位二进制数）价格低廉抗干扰力强等优点文介绍单片机行方式采集ICL7135数实现单片机电压表型智仪表设计方案
321 7135应
7135采CMOS工艺制作单片4位半AD转换器转换数字值工扫描方式输出附加译码器数码显示器驱动器电阻电容等元件组成满量程2V数字电压表
㈠7135特点：
①双积型AD转换器转换速度慢
②次AD转换前部电
3211 ICL7135引脚图
路动进行调零操作保证零点常温长期稳定20000字（2V
满量程）范围保证转换精度1字相14bitAD转换器
③具动极性转换功极性参考电压双极性模拟输入电压进行AD转换模拟电压范围0～±19999V
④模拟出入差动信号输入电阻极高输入电流典型值1PA
⑤输出端TTL电路相容
⑥量程（OR）欠量程（UR）标志信号输出作动量程转换控制信号
⑦输出动态扫描BCD码
⑧外提供六输入输出控制信号(RHBUSHSTPOLORUR)数字电压表外异步接收 发送器微处理器控制电路连接
⑨采28外引线双列直插式封装外引线功端排列图示
㈡7135数字部分
数字部分计数器锁存器路开关控制逻辑电路等组成7135次AD转换周期分四阶段：1动调零（AZ）2测电压积分（INT）3基准电压反积分（DE）4积分回零（ZI）具体部转换程里做祥
细介绍介绍引脚
①RH（25脚）RH1（该端悬空时1）时7135处连续转换状态40002时钟周期完成次AD转换RH1变07135完成次AD转换进入保持状态时输出次转换结果受输入电压变化影响利RH端功数保持功RH端作启动功时该端输入正脉（宽度≥300ns）转换器AZ阶段开始进行AD转换注意：第次转换周期中AZ阶段时间900110001时钟脉启动脉部计数器状态步造成
②ST（26脚）次AD转换周期结束ST端输出5负脉输出时间应周期开始时5位选信号正脉中间ST负脉宽度等12时钟周期
图3212 ICL7135波形图
第ST负脉次转换周期结束101时钟周期产生选信号（D5D1）正脉宽度200时钟周期（AZDE阶段开始时第D5脉宽度201CLK 周期）ST负脉间相隔200时钟周期需注意周期保持状态（RH0）ST脉信号输出ST信号控制转换结果外部锁存器UARTs微处理器进行传送
③BUSY（21脚）双积分阶段（INT+DE）BUSY高电余时低电利BUSY功实现AD转换结果远距离双线传送原方法BUSYCLK计数器减10001原转换结果
④OR（27脚）输入电压超出量程范围（20000）OR会变高该信号BUSY信号结束时变高DE阶段开始时变低
⑤UR（28脚）输入电压等低满量程9（读数1800）BUST信号结束UR会变高该信号INT阶段开始时变低
⑥POL（23脚）该信号指示输入电压极性输入电压正POL等1反等0该信号DE阶段开始时变化维持AD转换调期
⑦位驱动信号D5D4D3D2D1（1217181920脚）位驱动信号分输出正脉信号脉宽度200时钟周期中D5应万位选通次千百十位正常输入情况D5D1输出连续脉输入电压量程时D5D1AZ阶段开始时分输出脉然处低电直DE阶段开始时输出连续脉利特性显示器件程时产生亮暗直观现象
⑧B8B4B2B1（16151413脚）该四端转换结果BCD码输出采动态扫描输出方式位选信号D51时该四端信号万位数容D41时千位数容余次类推十百千四位数容输出时BCD码范围00001001万位数01两种状态输出BCD码00000001输入电压量程时位数输出全部零点时应注意
说明点数字部分DGNG端作接端输出端输出电DGNG作相参考点基准电压基准电压输入必须模拟公端COM正电压
㈢单片机系统串行连接
ICL7135单片机系统进行连接时行采集方式连接BCD码数输出线ICL7135STB信号接AT89C52P32（INT0）
ICL7135需外部时钟信号设计采CD40604M信号进行32分频125KHz时钟信号CD4060计数１４级２进制计数器数字集成电路中实现分频次数高CD4060包含振荡电路需非门更方便
图3213 ICL7135系统连接图 图3214 CD4060时钟发生电路
33单片机部分
单片机选ATMEL公司新推出AT89S52图 3211示该芯片具低功耗高性特点采CMOS工艺8位单片机AT89C51完全兼容AT89S52特点：
①采ATMEL公司高密度非易失性存储器（NVSRAM）技术
②片具256字节RAM8KB线编程（ISP）FLASH存储器
③2种低功耗节电工作方式：空闲模式掉电模式
④片含门狗定时器（WDT）WDT包含14位计数器门狗定时器复位寄存器(WDTRST)WDTRST序先写入01EH写入0E1HWDT便启动CPU扰动程序陷入死循环跑飞状态时WDT效系统复位提高系统抗干扰性
34液晶显示部分
图 3211 89S52引脚图
显示接口显示系统状态命令采集电压数系统显示部分LCD液晶模块采16×1字符型液晶显示模块
点阵图形式液晶 M 行×N 列显示单元组成假设 LCD 显示屏64行行 128列 8列应 1 字节 8 位行 16 字节 16×
8128点组成屏 64×16 显示单元显示 RAM 区 1024 字节相应字节容屏相应位置亮暗应字符 6×8 8×8点阵组成找屏某位置应显示 RAM区 8 字节字节位1’0’1’点亮0’点暗样组成某字符带字符发生器控制器说显示字符较简单控制器工作文方式根LCD 开始显示行列号行列数找出显示 RAM应址设立光标送该字符应代码
341 1601说明
图3411 1601引脚图
表3411 LCD1601液晶模块引脚
引脚
符号
功说明
1
GND
接
2
Vcc
＋5V
3
VL
驱动LCD般脚接
4
RS
寄存器选择 0：指令寄存器（WRITE）Busy flag位址计数器（READ） 1：数寄存器（WRITEREAD）
5
RW
READWRITE选择 1：READ 0：WTITE
6
E
读写（降）
7
DB0
低4位三态双数总线
续表3411 LCD1601液晶模块引脚
8
DB1
9
DB2
10
DB3
11
DB4
高4位三态双数总线
外DB7Busy flag
12
DB5
13
DB6
14
DB7
寄存器选择表示：
表3413 寄存器选择控制线操作
RS
RW
操作说明
0
0
写入指令寄存器（清屏幕…等）
0
1
读Busy flag(DB7)读取位址计数器（DB0~DB6)值
1
0
写入数寄存器（显示字型等）
1
1
数寄存器读取数
Busy flag(DB7)位未清0时LCD法处理指令求
(1)显示址：部址计数器计数址：SB70(DB0～DB6)第行000102… …等第二行404142… …等配合检测DB71 (RS0RW1)读取目前显示字址判断否需换行
表3414 LCD1601 16×1 显示字址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
00
01
02
03
04
05
06
07
40
41
42
43
44
45
46
47
(2)外部址：DB7180H＋部计数址方式字显示某位置
LCD址列举表：
表3415 LCD1601 16×1 显示字外部址
16×1 16字1行 1601
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
80
81
82
83
84
85
86
87
C0
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
表3416 LCD1601 指令组
指 令
说 明
设置码
RS
RW
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
清显示幕
0
0
0
0
0
0
0
0
0
*
光标回原点
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
进入模式设定
0
0
0
0
0
0
0
1
ID
S
显示幕ONOFF
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
移位
0
0
0
0
0
1
SC
RL
*
*
功设定
0
0
0
0
1
DL
N
F
*
*
字发生器址设定
0
0
0
1
AGC
设置显示址
0
0
0
1
ADD
忙碌标志位BF
0
0
1
BF
显示数
1
0
写入数
读取数
1
1
读取数
ID ID1 表示加1 ID0 表示减1
S S1 表示显示幕ON S0表示OFF
D D1 表示显示屏幕ON D0表示显示屏幕OFF
C C1 表示光标ON C0表示光标OFF
B B1 表示闪烁ON B0表示显示闪烁OFF
SC SC1表示显示屏幕移位 SC0光标移位
RL RL1表示右移 RL0表示左移
DL DL1表示8位 DL0表示4位
F F1表示5×10点矩阵 F0表示5×7点矩阵
N N1表示2行显示行 N0表示1行显示行
BF BF1部正动作 BF0接收指令数码
342 液晶显示部分89S52接口
图示：89S52P2口作数线P01P02P03分作LCDERWRS中E降触发片选信号RW读写信号RS寄存器选择信号模块设计点：显示模块初始化：首先清屏设置接口数位8位显示行数1行字型5
×7点阵然设3421 液晶89S52接口
置整体显示取消光标字体闪烁设置正增量方式移位LCD显示缓区中送字符程序中采2字符数组显示字符显示电压数显示字符数送相应数组中完成统显示首先取显示字符数送LCD显示缓区程序延时25ms判断否够显示数够址加取显示字符数
35 通讯模块
图351 MAX232引脚功图
89S52部已集成通信接口URT需扩展片MAX232芯片输出信号转换成RS232协议规定电标准 MAX232 种 双 组 驱 动 器 接 收 器 接收器EIATIA232E电输入转换5V TTLCMOS电 驱动器TTLCMOS输入电转换 EIATIA232E电EIA接口5V转换8V15V电位0V转换8V15VRXD输出接收时RXD输入8V15V电位转换5V8V15V转换0VMAX232工作电压需5V部振荡电路产生正负9V电位
4 系统软件设计
41程序设计
ICL7135AD单片机连接电路软件设计系统程序流程图图示程序开始运行设置堆栈起始址70H设置中断寄存器ICL7135中断进行计数5次清零完成次数采集工作然设置ICL7135
STB端中断优先级紧接着LCDM1601B进行次清屏指令数寄存器值进行清空屏幕显示字符前面1601B介绍01H送数总线RS0RW0E降脉完成清屏工作指令实现 MOV P2#01H 送数DB7DB0调子程序 ENABLE降时部数送RAM区延时子程序降持续25毫秒部RAM指令代码开始RAM进行清零屏幕原字符清接着1601进行功设定MOV P2#01111000B表345设定
图411 程序流程图
显示器2行显示行8位5×7点阵
调次子程序ENABLE程序写入CPU指令寄存器中次LCDM中写入指令调次ENABLE然显示器进行闪烁光标等功进行设定显示器RAM址加１方法进行读写设定第行字符Voltage’显示址80H字符Voltage’TABLE表址送DPTR中然调远程查表命令次数送P2口时调子程序WRITE3LCD1601RS1RW0端E产生降脉数送入数寄存器中接执行子程序DISPLAY1功TABLE表中字符输出LCD中调定显示字符数远程查表次数开始查表
例第字符VASCII码56H码送P2口调数子程序RS1（数区）写入显示数区RW0表示写E降延时25毫秒数写入RAM完成
图412 数址
TABLE表输出指令RAM中写入第2
行起始址OCH调显示采样数
子程序采样数存放数址安排图示首先60H中数显示正负号位置ASCII码表正号显示（#20H）负号显示－（#2DH）
42 AD中断程序设计
图421 中断子程序流程图
ICL7135分钟完成3次采集工作13秒完成CPU申请中断CPU时暂停工作中断服务中断响应关中断PSWACC压栈判断否首次中断果首次中断正负号标志位置入60H万位置入61H中果首次中断跳NEXT处果第二次中断千位数置入62H中果第三次中断百位数置入63H中第四次中断十位数置入64H中第五次中断数点位置入65H中时位置入66H中时清中断次数寄存器30H中值完成中断ACCPSW出栈开中断
消隐思想：次电压采集CPU数送LCD显示出现种需消隐情况
例：2000V档量程：
─
0
1
9
9
9
时万位值0’符合视觉惯需万位值消隐掉编程#20H送入万位LCD中显示字符样情况：
需消隐万位千位
需消隐万位千位百位
2000V档量程：
─
0
0
1
9
9
─
0
0
0
1
9
需消隐万位
需消隐万位千位
200V档量程：
─
0
1
9
9
9
─
0
0
1
9
9
需消隐万位
20V档量程：
─
0
1
9
9
9
采集数置数前判断档位2V档消隐档位时消隐位前零例2000V档量程00019V2次中断时判断档位2000V档第1位零消隐第2位千位
43通讯模块程序设计
89S52单片机部全双工串行通信口串行接收发送缓器（SBUF）两物理独立接收发送器接收数发送数接收缓器读出写入发送缓器写入读出址99H通信口网络通信实现串行异步通信构成步移位寄存器果传行口输入输出引脚加电转换器方便构成标准RS232接口89S52串行口4种工作方式1种步方式3种异步方式方式选方式1
帧数10位包括起始位08位数位1位停止位1串行口电路发送时动加入起始位停止位接收时停止位进入SCON中RB8位方式1波特率变定时器1溢出率决定定时器1工作方式2（动重装载模式）样需TH1设置次数通TXD输出8位输出完毕SCON寄存器TI位设1CPU判断TI1接着发送字节
波特率设定：定时器T1工作方式2初值：
(11)
减误差时钟振荡频率采110592MHz选定时器T1工作方式2作波特率发生器波特率300设SMOD0公式（11）初值：
TH1 TL1 A0H
MOV SCON #50H URAT工作方式1
MOV TMOD #20H TIME1工作方式2
MOV TH1 #0A0H 设置波特率300
设计中断十分重减少相互间干扰保证性采查询方式判断否发送完毕
A6 JBC TI A5 果发送完毕跳清标志位跳A5
AJMP A6 否跳A6等
A5 INC R0
5 结束语
电压测量通接口电路实现温度湿度压力等测量广泛应工业领域电路设计具格种高精度低功耗宽量程智化电压表扩展键盘EEPROM报警电路实现电压异常记录报警
参考文献
[1] 徐爱钧智化测量控制仪表原理设计（第二版）[M]北京：北京航空航天学出版社2004
[2] 吴金戌沈庆阳郭庭吉8051单片机实践应[M]北京：清华学出版社2002
[3] 张国勋缩短ICL7135AD采样程序时间种方法［J］ 电子技术应1993第期
[4] 高峰单片微型计算机接口技术[M]北京：科学出版社2003
[5] 刘伟赵俊逸黄勇种基予C8051F单片机SOC型数采录器设计实现［A］天津市计算机学会单片机分会编 2003年全国单片机嵌入式系统学术年会文集（册）[C] 北京：北京航空航天学出版社2003 790794
[6] httpwwwiconlinecom ICL7135PDFMAX232PDF
致 谢
写文程中李晓伟老师提供许资料实践中出现问题予耐心解答完稿百忙中仔细阅读出修改意见时午夜李老师求助推辞认真解答李老师爱岗敬业治学严谨思维严密易十分尊敬老师表示感谢
文录入程中军伟刘晓峰学帮助里表示感谢
设计感想
毕业设计
时选题时没选重定难度
指导教师求高
时参考资料测量5V电压采8位AD转换LED数码显示
懂认没什
50学时课没实课太容易
心想做更高级加难度加挑战
设计少测DC1000V电压表误差03V液晶显示换挡测量
想法告诉学时没相信会做成
认学单片机学错信心啊
学校条件限板子做想做时间够
设计难度编程液晶显示换挡测量更增加设计难度
第次实践加条件限设计程序调试做成成品花星期
程序中液晶驱动部分参考参考文献[2]剩部分写
量追求完美加辅助部分
调试程序时遇困难例：参考文献错误误导调试环境错误
硬件改装程序身预见错误等
历写程序调试仿真果成功写进硬件成功继续改进
写进硬件出问题知硬件问题元件问题
没告诉错里没告诉该做走没见路坎坷充满荆棘路
短日子真难熬啊时刻想办法空纸写画着
时间够方更加完美
历次调试写进硬件成功高兴喊起真太难家高兴
学面前炫学感惊讶懂认没什50学时课没实课太容易
做件事真容易
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基单片机数字电压表
摘：文介绍种基89S52单片机种电压测量电路该电路采ICL7135高精度双积分AD转换电路测量范围直流0±2000伏LCD液晶模块显示PC机进行串行通信正文着重出软硬件系统部分电路介绍双积分电路原理89S52特点ICL7135功应LCD1601功应该电路设计新颖功强扩展性强
关键词：电压测量ICL7135双积分AD转换器1601液晶模块
Abstract The introduction of a costbased 89S52 MCU a voltage measurement circuits the circuits used ICL7135 highprecision dualscoring AD conversion circuits measuring scope DC 02000 volts the use of LCD that can be carried out with a PC serial communications The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit introduced double integral circuit theory 89S52 features ICL7135 functions and applications LCD1601 functions and applications
the circuit design innovative powerful can be expansionary strong
Key Words Digital Voltmeter ICL7135 LCD1601 89S52
1前言
数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM采数字化测量技术连续模拟量（直流输入电压）转换成连续离散数字形式加显示仪表传统指针式电压表功单精度低满足数字化时代需求采单片机数字电压表精度高抗干扰力强扩展性强集成方便PC进行实时通信目前种单片AD 转换器构成数字电压表已广泛电子电工测量工业动化仪表动测试系统等智化测量领域示出强生命力时DVM扩展成种通专数字仪器仪表电量非电量测量技术提高崭新水章重点介绍单片
AD 转换器构成基单片机数字电压表工作原理
2 系统原理基框图
输入电路
AD转换
89S52单片机
LCD显示
通讯模块
图21示模拟电压档位切换分压电路衰减隔离干扰送AD转换器进行AD转换然送单片机中进行数处理处理数送LCD中显示时通串行通讯位机通信
图21系统基方框图
3硬件设计
31 输入电路
图311量程切换开关 图312衰减输入电路
输入电路作量程测电压规范AD转换器求电压值智化数字电压表采单片双积分型ADC芯片ICL7135求输入电压0±2V仪表设计01000V电压灵敏度高加前置放器需衰减器图312示9M900K90K10K电阻构成110110011000衰减器衰减输入电路开关选择衰减率切换档位CPU动识档位图311硬件连接
32 AD 转换电路
AD 转换器转换精度测量电路极重参数关系测量电路性设计采双积AD 转换器性较稳定转换精度高具高抗干扰力电路结构简单缺点工作速度较低转换精度求较高转换速度求高场合电压测量广泛应
321双积AD 转换器工作原理
图3211双积AD 转换器
图3212双积AD 转换器波形图
图示：输入模拟电压基准电压进行两次积分先输入模拟电压进行积分变换成输入模拟电压成正时间间隔 T1利计数器测出时间间隔计数器计数字量正输入模拟电压接着基准电压进行样处理常AD转换芯片（ADC 0809ICL7135ICL7109等）中ICL7135余种种四位半双积分
AD转换器具精度高（精度相
14位二进制数）价格低廉抗干扰力强等优点文介绍单片机行方式采集ICL7135数实现单片机电压表型智仪表设计方案
321 7135应
7135采CMOS工艺制作单片4位半AD转换器转换数字值工扫描方式输出附加译码器数码显示器驱动器电阻电容等元件组成满量程2V数字电压表
㈠7135特点：
①双积型AD转换器转换速度慢
②次AD转换前部电
3211 ICL7135引脚图
路动进行调零操作保证零点常温长期稳定20000字（2V
满量程）范围保证转换精度1字相14bitAD转换器
③具动极性转换功极性参考电压双极性模拟输入电压进行AD转换模拟电压范围0～±19999V
④模拟出入差动信号输入电阻极高输入电流典型值1PA
⑤输出端TTL电路相容
⑥量程（OR）欠量程（UR）标志信号输出作动量程转换控制信号
⑦输出动态扫描BCD码
⑧外提供六输入输出控制信号(RHBUSHSTPOLORUR)数字电压表外异步接收 发送器微处理器控制电路连接
⑨采28外引线双列直插式封装外引线功端排列图示
㈡7135数字部分
数字部分计数器锁存器路开关控制逻辑电路等组成7135次AD转换周期分四阶段：1动调零（AZ）2测电压积分（INT）3基准电压反积分（DE）4积分回零（ZI）具体部转换程里做祥
细介绍介绍引脚
①RH（25脚）RH1（该端悬空时1）时7135处连续转换状态40002时钟周期完成次AD转换RH1变07135完成次AD转换进入保持状态时输出次转换结果受输入电压变化影响利RH端功数保持功RH端作启动功时该端输入正脉（宽度≥300ns）转换器AZ阶段开始进行AD转换注意：第次转换周期中AZ阶段时间900110001时钟脉启动脉部计数器状态步造成
②ST（26脚）次AD转换周期结束ST端输出5负脉输出时间应周期开始时5位选信号正脉中间ST负脉宽度等12时钟周期
图3212 ICL7135波形图
第ST负脉次转换周期结束101时钟周期产生选信号（D5D1）正脉宽度200时钟周期（AZDE阶段开始时第D5脉宽度201CLK 周期）ST负脉间相隔200时钟周期需注意周期保持状态（RH0）ST脉信号输出ST信号控制转换结果外部锁存器UARTs微处理器进行传送
③BUSY（21脚）双积分阶段（INT+DE）BUSY高电余时低电利BUSY功实现AD转换结果远距离双线传送原方法BUSYCLK计数器减10001原转换结果
④OR（27脚）输入电压超出量程范围（20000）OR会变高该信号BUSY信号结束时变高DE阶段开始时变低
⑤UR（28脚）输入电压等低满量程9（读数1800）BUST信号结束UR会变高该信号INT阶段开始时变低
⑥POL（23脚）该信号指示输入电压极性输入电压正POL等1反等0该信号DE阶段开始时变化维持AD转换调期
⑦位驱动信号D5D4D3D2D1（1217181920脚）位驱动信号分输出正脉信号脉宽度200时钟周期中D5应万位选通次千百十位正常输入情况D5D1输出连续脉输入电压量程时D5D1AZ阶段开始时分输出脉然处低电直DE阶段开始时输出连续脉利特性显示器件程时产生亮暗直观现象
⑧B8B4B2B1（16151413脚）该四端转换结果BCD码输出采动态扫描输出方式位选信号D51时该四端信号万位数容D41时千位数容余次类推十百千四位数容输出时BCD码范围00001001万位数01两种状态输出BCD码00000001输入电压量程时位数输出全部零点时应注意
说明点数字部分DGNG端作接端输出端输出电DGNG作相参考点基准电压基准电压输入必须模拟公端COM正电压
㈢单片机系统串行连接
ICL7135单片机系统进行连接时行采集方式连接BCD码数输出线ICL7135STB信号接AT89C52P32（INT0）
ICL7135需外部时钟信号设计采CD40604M信号进行32分频125KHz时钟信号CD4060计数１４级２进制计数器数字集成电路中实现分频次数高CD4060包含振荡电路需非门更方便
图3213 ICL7135系统连接图 图3214 CD4060时钟发生电路
33单片机部分
单片机选ATMEL公司新推出AT89S52图 3211示该芯片具低功耗高性特点采CMOS工艺8位单片机AT89C51完全兼容AT89S52特点：
①采ATMEL公司高密度非易失性存储器（NVSRAM）技术
②片具256字节RAM8KB线编程（ISP）FLASH存储器
③2种低功耗节电工作方式：空闲模式掉电模式
④片含门狗定时器（WDT）WDT包含14位计数器门狗定时器复位寄存器(WDTRST)WDTRST序先写入01EH写入0E1HWDT便启动CPU扰动程序陷入死循环跑飞状态时WDT效系统复位提高系统抗干扰性
34液晶显示部分
图 3211 89S52引脚图
显示接口显示系统状态命令采集电压数系统显示部分LCD液晶模块采16×1字符型液晶显示模块
点阵图形式液晶 M 行×N 列显示单元组成假设 LCD 显示屏64行行 128列 8列应 1 字节 8 位行 16 字节 16×
8128点组成屏 64×16 显示单元显示 RAM 区 1024 字节相应字节容屏相应位置亮暗应字符 6×8 8×8点阵组成找屏某位置应显示 RAM区 8 字节字节位1’0’1’点亮0’点暗样组成某字符带字符发生器控制器说显示字符较简单控制器工作文方式根LCD 开始显示行列号行列数找出显示 RAM应址设立光标送该字符应代码
341 1601说明
图3411 1601引脚图
表3411 LCD1601液晶模块引脚
引脚
符号
功说明
1
GND
接
2
Vcc
＋5V
3
VL
驱动LCD般脚接
4
RS
寄存器选择 0：指令寄存器（WRITE）Busy flag位址计数器（READ） 1：数寄存器（WRITEREAD）
5
RW
READWRITE选择 1：READ 0：WTITE
6
E
读写（降）
7
DB0
低4位三态双数总线
续表3411 LCD1601液晶模块引脚
8
DB1
9
DB2
10
DB3
11
DB4
高4位三态双数总线
外DB7Busy flag
12
DB5
13
DB6
14
DB7
寄存器选择表示：
表3413 寄存器选择控制线操作
RS
RW
操作说明
0
0
写入指令寄存器（清屏幕…等）
0
1
读Busy flag(DB7)读取位址计数器（DB0~DB6)值
1
0
写入数寄存器（显示字型等）
1
1
数寄存器读取数
Busy flag(DB7)位未清0时LCD法处理指令求
(1)显示址：部址计数器计数址：SB70(DB0～DB6)第行000102… …等第二行404142… …等配合检测DB71 (RS0RW1)读取目前显示字址判断否需换行
表3414 LCD1601 16×1 显示字址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
00
01
02
03
04
05
06
07
40
41
42
43
44
45
46
47
(2)外部址：DB7180H＋部计数址方式字显示某位置
LCD址列举表：
表3415 LCD1601 16×1 显示字外部址
16×1 16字1行 1601
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
80
81
82
83
84
85
86
87
C0
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
表3416 LCD1601 指令组
指 令
说 明
设置码
RS
RW
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
清显示幕
0
0
0
0
0
0
0
0
0
*
光标回原点
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
进入模式设定
0
0
0
0
0
0
0
1
ID
S
显示幕ONOFF
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
移位
0
0
0
0
0
1
SC
RL
*
*
功设定
0
0
0
0
1
DL
N
F
*
*
字发生器址设定
0
0
0
1
AGC
设置显示址
0
0
0
1
ADD
忙碌标志位BF
0
0
1
BF
显示数
1
0
写入数
读取数
1
1
读取数
ID ID1 表示加1 ID0 表示减1
S S1 表示显示幕ON S0表示OFF
D D1 表示显示屏幕ON D0表示显示屏幕OFF
C C1 表示光标ON C0表示光标OFF
B B1 表示闪烁ON B0表示显示闪烁OFF
SC SC1表示显示屏幕移位 SC0光标移位
RL RL1表示右移 RL0表示左移
DL DL1表示8位 DL0表示4位
F F1表示5×10点矩阵 F0表示5×7点矩阵
N N1表示2行显示行 N0表示1行显示行
BF BF1部正动作 BF0接收指令数码
342 液晶显示部分89S52接口
图示：89S52P2口作数线P01P02P03分作LCDERWRS中E降触发片选信号RW读写信号RS寄存器选择信号模块设计点：显示模块初始化：首先清屏设置接口数位8位显示行数1行字型5
×7点阵然设3421 液晶89S52接口
置整体显示取消光标字体闪烁设置正增量方式移位LCD显示缓区中送字符程序中采2字符数组显示字符显示电压数显示字符数送相应数组中完成统显示首先取显示字符数送LCD显示缓区程序延时25ms判断否够显示数够址加取显示字符数
35 通讯模块
图351 MAX232引脚功图
89S52部已集成通信接口URT需扩展片MAX232芯片输出信号转换成RS232协议规定电标准 MAX232 种 双 组 驱 动 器 接 收 器 接收器EIATIA232E电输入转换5V TTLCMOS电 驱动器TTLCMOS输入电转换 EIATIA232E电EIA接口5V转换8V15V电位0V转换8V15VRXD输出接收时RXD输入8V15V电位转换5V8V15V转换0VMAX232工作电压需5V部振荡电路产生正负9V电位
4 系统软件设计
41程序设计
ICL7135AD单片机连接电路软件设计系统程序流程图图示程序开始运行设置堆栈起始址70H设置中断寄存器ICL7135中断进行计数5次清零完成次数采集工作然设置ICL7135
STB端中断优先级紧接着LCDM1601B进行次清屏指令数寄存器值进行清空屏幕显示字符前面1601B介绍01H送数总线RS0RW0E降脉完成清屏工作指令实现 MOV P2#01H 送数DB7DB0调子程序 ENABLE降时部数送RAM区延时子程序降持续25毫秒部RAM指令代码开始RAM进行清零屏幕原字符清接着1601进行功设定MOV P2#01111000B表345设定
图411 程序流程图
显示器2行显示行8位5×7点阵
调次子程序ENABLE程序写入CPU指令寄存器中次LCDM中写入指令调次ENABLE然显示器进行闪烁光标等功进行设定显示器RAM址加１方法进行读写设定第行字符Voltage’显示址80H字符Voltage’TABLE表址送DPTR中然调远程查表命令次数送P2口时调子程序WRITE3LCD1601RS1RW0端E产生降脉数送入数寄存器中接执行子程序DISPLAY1功TABLE表中字符输出LCD中调定显示字符数远程查表次数开始查表
例第字符VASCII码56H码送P2口调数子程序RS1（数区）写入显示数区RW0表示写E降延时25毫秒数写入RAM完成
图412 数址
TABLE表输出指令RAM中写入第2
行起始址OCH调显示采样数
子程序采样数存放数址安排图示首先60H中数显示正负号位置ASCII码表正号显示（#20H）负号显示－（#2DH）
42 AD中断程序设计
图421 中断子程序流程图
ICL7135分钟完成3次采集工作13秒完成CPU申请中断CPU时暂停工作中断服务中断响应关中断PSWACC压栈判断否首次中断果首次中断正负号标志位置入60H万位置入61H中果首次中断跳NEXT处果第二次中断千位数置入62H中果第三次中断百位数置入63H中第四次中断十位数置入64H中第五次中断数点位置入65H中时位置入66H中时清中断次数寄存器30H中值完成中断ACCPSW出栈开中断
消隐思想：次电压采集CPU数送LCD显示出现种需消隐情况
例：2000V档量程：
─
0
1
9
9
9
时万位值0’符合视觉惯需万位值消隐掉编程#20H送入万位LCD中显示字符样情况：
需消隐万位千位
需消隐万位千位百位
2000V档量程：
─
0
0
1
9
9
─
0
0
0
1
9
需消隐万位
需消隐万位千位
200V档量程：
─
0
1
9
9
9
─
0
0
1
9
9
需消隐万位
20V档量程：
─
0
1
9
9
9
采集数置数前判断档位2V档消隐档位时消隐位前零例2000V档量程00019V2次中断时判断档位2000V档第1位零消隐第2位千位
43通讯模块程序设计
89S52单片机部全双工串行通信口串行接收发送缓器（SBUF）两物理独立接收发送器接收数发送数接收缓器读出写入发送缓器写入读出址99H通信口网络通信实现串行异步通信构成步移位寄存器果传行口输入输出引脚加电转换器方便构成标准RS232接口89S52串行口4种工作方式1种步方式3种异步方式方式选方式1
帧数10位包括起始位08位数位1位停止位1串行口电路发送时动加入起始位停止位接收时停止位进入SCON中RB8位方式1波特率变定时器1溢出率决定定时器1工作方式2（动重装载模式）样需TH1设置次数通TXD输出8位输出完毕SCON寄存器TI位设1CPU判断TI1接着发送字节
波特率设定：定时器T1工作方式2初值：
(11)
减误差时钟振荡频率采110592MHz选定时器T1工作方式2作波特率发生器波特率300设SMOD0公式（11）初值：
TH1 TL1 A0H
MOV SCON #50H URAT工作方式1
MOV TMOD #20H TIME1工作方式2
MOV TH1 #0A0H 设置波特率300
设计中断十分重减少相互间干扰保证性采查询方式判断否发送完毕
A6 JBC TI A5 果发送完毕跳清标志位跳A5
AJMP A6 否跳A6等
A5 INC R0
5 结束语
电压测量通接口电路实现温度湿度压力等测量广泛应工业领域电路设计具格种高精度低功耗宽量程智化电压表扩展键盘EEPROM报警电路实现电压异常记录报警
参考文献
[1] 徐爱钧智化测量控制仪表原理设计（第二版）[M]北京：北京航空航天学出版社2004
[2] 吴金戌沈庆阳郭庭吉8051单片机实践应[M]北京：清华学出版社2002
[3] 张国勋缩短ICL7135AD采样程序时间种方法［J］ 电子技术应1993第期
[4] 高峰单片微型计算机接口技术[M]北京：科学出版社2003
[5] 刘伟赵俊逸黄勇种基予C8051F单片机SOC型数采录器设计实现［A］天津市计算机学会单片机分会编 2003年全国单片机嵌入式系统学术年会文集（册）[C] 北京：北京航空航天学出版社2003 790794
[6] httpwwwiconlinecom ICL7135PDFMAX232PDF
致 谢
写文程中李晓伟老师提供许资料实践中出现问题予耐心解答完稿百忙中仔细阅读出修改意见时午夜李老师求助推辞认真解答李老师爱岗敬业治学严谨思维严密易十分尊敬老师表示感谢
文录入程中军伟刘晓峰学帮助里表示感谢
设计感想
毕业设计
时选题时没选重定难度
指导教师求高
时参考资料测量5V电压采8位AD转换LED数码显示
懂认没什
50学时课没实课太容易
心想做更高级加难度加挑战
设计少测DC1000V电压表误差03V液晶显示换挡测量
想法告诉学时没相信会做成
认学单片机学错信心啊
学校条件限板子做想做时间够
设计难度编程液晶显示换挡测量更增加设计难度
第次实践加条件限设计程序调试做成成品花星期
程序中液晶驱动部分参考参考文献[2]剩部分写
量追求完美加辅助部分
调试程序时遇困难例：参考文献错误误导调试环境错误
硬件改装程序身预见错误等
历写程序调试仿真果成功写进硬件成功继续改进
写进硬件出问题知硬件问题元件问题
没告诉错里没告诉该做走没见路坎坷充满荆棘路
短日子真难熬啊时刻想办法空纸写画着
时间够方更加完美
历次调试写进硬件成功高兴喊起真太难家高兴
学面前炫学感惊讶懂认没什50学时课没实课太容易
做件事真容易
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