直流数字电压表的设计仿真与制作.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date直流数字电压表的设计仿真与制作具有自动选当功能的数字电压表设计学 号： 课 程 设 计题 目学 院专 业班 级姓 名指导教师年月日课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 直流数字电压表的设计仿真与制作 初始条件： 利用集成3位半或4位半的A/D转换器及显示译码驱动电路设计实现直流数字电压表的基本功能（也可以利用FPGA或单片机系统设计实

2、现）。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要 求）1、 课程设计工作量：1周内完成对数控电压源的设计、仿真、装配与调试。2、 技术要求：输入电压介于+2v之间。 用电阻、电位器构成一个简单的输入电压Vx调节电路； 用3位半MC14433/CD14433或4位半ICL7135ADC实现A/D转换； 设计4个或5个数码管的动态显示驱动电路实现测量电压的显示； 确定设计方案，按功能模块的划分分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。3、 查阅至少5篇参考文献。按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写设计报告书，全文用A4纸打印，

3、图纸应符合绘图规范。时间安排：1) 第1-2天，查阅相关资料，学习设计原理。2) 第3-4天，方案选择和电路设计仿真。3) 第4-5天，电路调试和设计说明书撰写。4) 第6天，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名 ： 年 月 日目录 课程设计任务书- 2 -1 Proteus软件简介- 4 -2方案论证和确定- 6 -2.1 设计目标- 6 -2.2 方案论证- 6 -2.3 总体设计- 8 -3 硬件系统的设计- 9 -3.1 硬件系统设计原则- 9 -3.2 A/D转换电路- 9 -3.2.1 双积分A/D转换器的工作原理- 9 -3.2

4、.2 ICL7135芯片介绍- 10 -3.3 电压反向电路- 16 -3.4 数码显示模块电路- 18 -3.5 输入电路- 20 -4 系统的软件设计- 21 -4.1 应用软件设计原则- 21 -4.2 系统主程序设计- 21 -5 制作与调试- 25 -5.1 调试- 25 -5.1.1 软件调试- 25 -5.1.2 硬件调试- 25 -8 原件清单- 28 -9参考文献- 29 -1 Proteus软件简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，

5、还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10Cortex和DSP系列处理器

6、，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：（1）原理布图（2）PCB自动或人工布线（3）SPICE电路仿真另外，proteus还有以下功能（1）互动的电路仿真，用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。（2）仿真处理器及其外围电路：可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚

7、拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。其功能模块有4部分组成：智能原理图设计（ISIS）；完善的电路仿真功能（Prospice）；ProSPICE混合仿真；独特的单片机协同仿真功能（VSM）在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片

8、机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。 使用Proteus 软件进行单片机系统仿真设计,

9、是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；在单片机课程设计和全国大学生电子设计竞赛中，我们使用 Proteus 开发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用 Proteus 进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。因此，Proteus 有较高的推广利用价值。2方案论证和确定2.1 设计目标设计一个数字电压表，要求：1. 电压测量范围：0-2V2. 结果可显示四位半数值3. 输出数据用LED数码管显示4. 用ICL71

10、35实现数字量的转换5. 用ICL7660产生-5V电压6. 核心控制部件采用单片机控制，直接利用单片机资源。2.2 方案论证 目前数字电压表很多采用单片微处理器来作为应用系统的中央处理器。单片微理器具有集成度高，系统结构简单，应用灵活，处理功能强，运算速度快等一系列优点，这就使单片机为基础的应用系统容易做到体积小，性能好，价格便宜，易于产品化。 目前单片机种类繁多，有8位机的Intel MCS-51系列，PIC系列等，16位单片机有Intel MCS-96系列等。在本设计中，8位单片机就能满足系统的设计需要。目前的8位单片机中，以Intel MCS-51系列单片机的品种最多，接口芯片以及应用

11、软件也非常丰富。在选择MCS-51系列单片机芯片时，在成本允许的情况下，尽可能地选用集成度高的微处理器。ATEML公司推出的89S52低功耗单片机，高性能的8位COMS单片机。它内部集成了8k的flash程序存储器，这种flash存储器可以反复擦除10000次之多，将使程序调试非常方便。同时AT89S52具有128字节内部RAM, 32位输出/输入口线，3个16位定时器/计数器，6个中断源2级中断处理能力，具有休眠和掉电两种节电模式。从系统的各个方面考虑，选用AT89S52单片机作为遥控接受系统的中央处理器，它应该完全能够满足系统的需要4。 目前市场上的A/D转换芯片种类繁多。按转换位数分有8

12、位，10位，12位，16位，凌特公司甚至推出了24位的高精度芯片LTC2400。按基本原理及特点分有积分型，逐次逼近型，并行比较型/串并行型，-调制型，电容阵列逐次比较型及压频变换型。积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辨率（12位）

13、时价格很高。并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称flash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特

14、性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。-型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式，也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列DA转换器中多数电阻的值必须一致，在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列，可以用低廉成本制成高精度单片AD转换器。最近的逐次比较型AD转换器大多为电容阵列式的。压频变换型（Voltage-Frequen

15、cy Converter）是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种AD的分辨率几乎可以无限增加，只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功耗低、价格低，但是需要外部计数电路共同完成AD转换。通过上述几种AD 转换器的论证我们从经济实用的角度出发采用积分型的转换器，虽然转换速度相对较低，但是电压表对精度要求比较高而对转换速率的要求不是很高。因此，我们选用德州仪器制造的ICL7135（或TLC7135）芯片。它是一种双积分A/D转换器，具有精度高（精度相当于14位二进制数）、价格

16、低廉、抗干扰能力强等优点。ICL7135是采用CMOS工艺制作的单片4位半A/D转换器，其所转换的数字值以多工扫描的方式输出，直接以BCD码的形式输出，只要附加译码器，数码显示器，驱动器及电阻电容等元件，就可组成一个满量程为2V的数字电压表，这就简化了单片机对数据的处理，使软件设计变得简单。2.3 总体设计档位选择A/D转换电路AT89S52555方波产生电路显示电路 图3-1 总体设计框图系统总体设计框图如图2-1所示，工作原理：输入的电压经档位判断选择量程，高电压在进入/转换电路前还需进行适当的衰减，在衰减到一定范围时由ICL7135将模拟电压转换成数字量输出送单片机处理。ICL7135每

17、次往单片机送数时都会产生一个负脉冲，该脉冲向单片机外中断0提出申请，单片机转向执行中断程序，单片机通过软件控制对数据进行处理，数据从P2口输出，送入显示电路显示。A/D转换芯片所需的时钟信号由555多谐振荡器产生。3 硬件系统的设计3.1 硬件系统设计原则一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I /O口、定时/计数器、中断系统等容量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择合适的芯片，设计相应的电路。二是系统配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。在本

18、系统中，AT89S52单片机内部的功能单元已经能够满足系统设计需要，不需要系统扩展。按系统功能需求，需要配置固定档位、LED显示等。3.2 A/D转换电路A/D 转换器的转换精度对测量电路极其重要，它的参数关系到测量电路性能。本设计采用双积A/D 转换器，它的性能比较稳定，转换精度高，具有很高的抗干扰能力，电路结构简单，其缺点是工作速度较低。在对转换精度要求较高，而对转换速度要求不高的场合如电压测量有广泛的应用。3.2.1 双积分A/D转换器的工作原理双积分式AD转换器又称双斜率A/D转换器，其原理如图4-1（a）、（b）所示。它主要由运放A构成的反相积分器、过零电压比较器CO、控制逻辑电路、

19、时钟、和二进制计数器等部分组成。其工作过程分为采样和比较两个阶段。 转换指令输入，转换开始，先进入采样阶段，S2断开，S1接Ui，输入信号Ui加到反相积分器输入端，其输出端电压Uo从零开始增加（极性与Ui相反）。同时启功n位二进制计数器对时钟脉冲从零开始计数。当计数到预定时间T1，计数器计数值位N1时，则产生溢出脉冲使计数器复零，并在控制逻辑控制下S1接到-VREF，使Ui反极性的基准电压-VREF加到反相积分器输入端，积分器对-VREF积分，其输出端电压从U0开始下降，从新启动计数器，进入比较阶段。在经过时间T2后，U0下降到零，过零比较器输出端产生跳变信号，经控制逻辑关上计数门，停止计数，

20、此时计数器值为N2。比较阶段结束。 根据上述原理计数器中所计的二进制数值：N2=（N1/VREF）Ui 图4-1（a） 双积分式A/D转换器 图4-1（b） 双积分式A/D转换器3.2.2 ICL7135芯片介绍ICL7135C 是德州仪器公司高效率 CMOS 工艺制造。这种41/2数位、双斜率积分（dual-slope-integrating）模拟-数字转换器是为提供与微处理器和可视显示二者的接口而设计的。数字驱动输出端D1至D4以及多路复用的二十进制码BCD输出端B1、B2、B4和B8，提供适用于LED或LCD译码器/驱动器和微处理器的接口。一、ICL7135的引脚排列如图4-2所示 VC

21、C-：负极性电源REF：基准电压输入ANLGCOMMON：模拟接地 INTOUT：接输入电容AUTOZERO：接自动调零电容BUFFOUT：共模抑制输出CREF-：基准电容负极CREF+：基准电容正极IN-：信号输入 图4-2 ICL7135引脚排列 IN+：信号输出VCC+：正极性电源 B1、B2、B4、B8：多路复用BCD码输出端 D1D5：数字位驱动输出端 BUSY：信号积分忙输出 CLK：时钟信号输入 POLARITY：信号正负极性输端 RUN/HOLD：A/D转换使能端STROBE：负脉冲输出OVERRANGE：过电压输出UNDERRANGE：欠电压输出二、ICL7135的推荐工作条

22、件见表3-1所示表4-1 ICL7135推荐工作条件注释：1. 时钟频率范围扩展低至0HZ三、ICL7135的主要特点：1.双积型A/D转换器，转换速度慢。2.在每次A/D转换前，内部电路都自动进行调零操作，可保证零点在常温下的长期稳定。在20000字（2V满量程）范围内，保证转换精度1字相当于14bitA/D转换器。 3.具有自动极性转换功能。能在但极性参考电压下对双极性模拟输入电压进行A/D转换，模拟电压的范围为01.9999V。 4.模拟出入可以是差动信号，输入电阻极高，输入电流典型值1PA。 5.所有输出端和TTL电路相容。 6.有过量程（OR）和欠量程（UR）标志信号输出，可用作自动

23、量程转换的控制信号。 7.输出为动态扫描BCD码。 8.对外提供六个输入,输出控制信号(R/H,BUSH,ST,POL,OR,UR),因此除用于数字电压表外,还能与异步接收 /发送器,微处理器或其它控制电路连接使用。 9.采用28外引线双列直插式封装，外引线功能端排列如图3-4所示。四、工作原理：（略，最多介绍一下时序） 7135的一次A/D转换周期包括下列四相：1.自动调零相（Auto-Zero）。内部IN+和IN-输入与引脚断开且在内部连接至ANLG COMMON。基准电容被充电至基准电压。系统接成闭环，自动调零（ auto-zero ）电容被充电以补偿缓冲放大器，积分器比较器的失调电压。

24、自动调零精度仅受系统噪声的限制，以输入为基准的总失调小于10V。2. 信号积分相（Signal Integrate）。自动调零环路被打开，内部的 IN+和 IN-输入被连接至外部引脚。在固定的时间周期内这些输入端之间的差分电压被积分。当输入信号相对于转换器电源不反相（ noreturn ）时， IN-可连接至 ANLG COMMON 以建立正确的共模电压。在这一相完成的基础上，输入信号的极性被记录。3. 去积分相（deintegrate）。基准用于完成去积分任务。内部IN-在内部连接至ANLG COMMON， IN+跨接至先前已充电的基准电容。所记录的输入信号的极性确保以正确的极性连接电容以便

25、积分器输出极性回到零。输出返回至零所需的时间正比于输入信号的幅度。返回时间显示为数字读数并由等式10,000(VID/Vref)确定。满度或最大转换值发生在VID等于Vref两倍时。4. 积分器返回零相（Zero Integrator）。内部的IN-连接到ANLG COMMON 。系统接成闭环以便使积分器输出返回到零。通常这一相需要100至200个时钟脉冲。但是在超范围（over-range）转换后，需要6200个脉冲。我们从模拟和两部分介绍ICL7135的工作原理：模拟电路框图如图3-5所示 图4-3 ICL7135模拟功能框图模拟电路说明：输入信号范围：输入放大器的共模范围从负电源电压加1

26、V延展到正电源电压减1V。在此范围内，共模抑制比的典型值为86dB。差分和共模电压二者均使积分器的输出摆动。因此，必须小心确保积分器的输出不变成饱和。模拟公共端在自动调零（auto-zero）、去积分（deintegrate）以及积分器返零（zero integrator）相期间内模拟公共端（ANLG COMMON）连接到内部IN-。在信号积分（Signal integrate）相期间内IN-连接到与模拟公共端不同的电压，此时所产生的共模电压被放大器抑制。但是，在大多数应用中，IN-被置于已知的固定电压（即，例如电源的公共端）。基准电压相对于模拟公共端为正。转换结果的精度取决于基准的质量。因此

27、，为了得到高精度的转换，应当使用高质量的基准。 图4-4 数字功能框图数字部分功能框图如图4-4，说明如上图：1.R/H（25脚）当R/H=“1”（该端悬空时为“1”）时，7135处于连续转换状态，每40002个时钟周期完成一次A/D转换。若R/H由“1”变“0”，则7135在完成本次A/D转换后进入保持状态，此时输出为最后一次转换结果，不受输入电压变化的影响。因此利用R/H端的功能可以使数据有保持功能。若把R/H端用作启动功能时，只要在该端输入一个正脉冲（宽度300ns），转换器就从AZ阶段开始进行A/D转换。注意：第一次转换周期中的AZ阶段时间为9001-10001个时钟脉冲，这是由于启动

28、脉冲和内部计数器状态不同步造成的。2./ST（26脚）每次A/D转换周期结束后，ST端都输出5个负脉冲，其输出时间对应在每个周期开始时的5个位选信号正脉冲的中间，ST负脉冲宽度等于1/2时钟周期。第一个ST负脉冲在上次转换周期结束后101个时钟周期产生。因为每个选信号（D5-D1）的正脉冲宽度为200个时钟周期（只有AZ和DE阶段开始时的第一个D5的脉冲宽度为201个CLK 周期），所以ST负脉冲之间相隔也是200个时钟周期。需要注意的是，若上一周期为保持状态（R/H=“0”）则ST无脉冲信号输出。ST信号主要用来控制将转换结果向外部锁存器、UARTs或微处理器进行传送。3.BUSY（21脚）

29、在双积分阶段（INT+DE），BUSY为高电平，其余时为低电平。因此利用BUSY功能，可以实现A/D转换结果的远距离双线传送，其还原方法是将BUSY和CLK“与”后来计数器，再减去10001就可得到原来的转换结果。4.OR（27脚）当输入电压超出量程范围（20000），OR将会变高。该信号在BUSY信号结束时变高。在DE阶段开始时变低。5.UR（28脚）当输入电压等于或低于满量程的9%（读数为1800），则一当BUST信号结束，UR将会变高。该信号在INT阶段开始时变低。6.POL（23脚）该信号用来指示输入电压的极性。当输入电压为正，则POL等于“1”，反之则等于“0”。该信号DE阶段开始时

30、变化，并维持一个A/D转换调期。7.位驱动信号D5、D4、D3、D2、D1（12、17、18、19、20脚）每一位驱动信号分别输出一个正脉冲信号，脉冲宽度为200个时钟周期，其中D5对应万位选通，以下依次为千、百、十、个位。在正常输入情况下，D5-D1输出连续脉冲。当输入电压过量程时，D5-D1在AZ阶段开始时只分别输出一个脉冲，然后都处于低电平，直至DE阶段开始时才输出连续脉冲。利用这个特性，可使得显示器件在过程时产生一亮一暗的直观现象。8.B8、B4、B2、B1（16、15、14、13脚）该四端为转换结果BCD码输出，采用动态扫描输出方式，即当位选信号D5=“1”时，该四端的信号为万位数的

31、内容，D4=“1”时为千位数内容，其余依次类推。在个、十、百、千四位数的内容输出时，BCD码范围为0000-1001，对于万位数只有0和1两种状态，所以其输出的BCD码为“0000”和“0001”。当输入电压过量程时，各位数输出全部为零，这一点在使用时应注意。 根据以上所述，时序图如图4-5所示 图4-5 ICL7135时序图 五、ICL7135与单片机连接在ICL7135与单片机系统进行连接时，使用并行采集方式，要连接BCD码数据输出线，可以将ICL7135的/STB信号接至AT89C52的P3.2（INT0）。ICL7135的外围接线图和与单片机的连接如图4-6所示。电压表在测量前先调节V

32、REF，确保ICL7135的2管输入电压为1V。由图可知：/STB（26脚）脚接单片机外中断0，B1、B2、B4、B8接P0口的0-3脚。当位选信号Dn有正脉冲输出时，在正脉冲的中间时刻/STB便产生负脉冲，单片机响应中断，P0口接收转换结果BCD码。采用动态扫描方式接收，D5、D4、D3、D2、D1分别对应万位、千位、百位、十位、个位。当位选信号D5=“1”时，BCD码为万位数的内容，D4=“1”时为千位数内容，其余依次类推。A/D转换使能端R/H接P0.0，当P0.0为高电平时，A/D转换开始。OR、POL分别接单片机的P3.4、P3.3，因此单片机可以通过读取P3口的状态就能判断电压的过

33、载、欠载和极性。ICL7135内部不能产生时钟信号，需外部时钟接入；负极性电压V-（1脚）采用电源极性反向电路，这两部分电路将会在下面的小节中做介绍。图4-6 ICL7135与单片机连接图3.3 电压反向电路 ICL7660 是一DC/DC 电荷泵电压反转器专用集成电路芯片。采用成熟的AL栅CMOS工艺及优化的设计芯片，能将输入范围为+1.5V 至+10V的电压转换成相应的-1.5V至-10V 的输出并且只需外接两只低损耗电容无需电感，降低了损耗面积及电磁干扰。芯片的振荡器额定频率为10KHZ， 应用于低输入电流情况时可于振荡器与地之间外接一个电容从而以低于10KHZ 的振荡频率正常工作。芯片

34、特点：1.转换逻辑电源5V 双相电压2.输入工作电压范围广：1.5V10V3.电压转换精度高：99.9%4.电源转换效率高：98%5.低功耗，静态电流为90 A(输入5V 时)6.外围元器件少便于使用只需两只外接电容7.8-Pin DIP 和 8-Pin SOIC 小封装8.符合RS232 负电压标准9.静电击穿电压高可达3KV10.高电压工作时无Dx 二极管需求芯片引脚及引脚符号描述： NC ：无连接CAP+： 外接电容+GND ：接地CAP-： 外接电容-Vout： 输出Low Voltage ：低电压选择 图4-7 7660引脚图 OSC ：振荡器外接电容V+ ：输入电压 图4-8 76

35、60电压反向器原理图如图4-8所示，7660 与两个的电解电容C1、 C2 一起构成了负压电路。工作原理：在脉冲的前半周期，开关1、3 闭合（此时开关2、4 断开）电容C1 被充电至V+；在脉冲的后半周期，开关1、3 断开而2、4 闭合，于是向C2 充电在输出端得到负压-V+。芯片中的调压器模块是一个防自锁电路。它的固有压降会使低压工作性能变差。所以，低工作电压时应将LV 脚接地以屏蔽该调压器，而当工作电压高于3.5V 时则必须开路以确保电路处于防自锁状态。ICL7660的应用电路如图4-9所示 图4-9 ICL7660的应用电路图图4-9是能将输入范围为+1.5V 至+10V 的电压转换成相

36、应的-1.5V 至-10V 的输出的应用电路。若V+=+5V 空载时的输出电阻约为100欧姆；负载电流大小为10mA 时输出电压约为-4V。3.4 数码显示模块电路LED显示块是由发光二极管显示字段组成的显示器，有8字段和“米”字段之分。显示块都有dp显示段，用于显示小数点。7段LED的字型码，由于只有7个段发光二极管，所以字型码为一个字节。“米”字段LED的字型码由于有15个段发光二极管，所以字型码为两个字节。这种显示块有共阳极和共阴极两种。共阴极LED显示块的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。同样，共阳板LED

37、显示块的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压。 由N片LED显示块可拼接成N位LED显示器。本设计是4位LED显示器的结构。 N位LED显示器有N根位选线和8XN(或16XN)根段选线。根据显示方式的不同，位选线和段选线的连接方法也各不相同。段选线控制显示字符的字型，而位选线则控制显示位的亮、暗； LED显示器有静态显示和动态显示两种显示方式。LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极(或共阳极)连接在一起并接地(或+5v)，每位的段选线(adp)分别与一8位的锁存输出相连。本设计用的是阳极驱动。一个七位动态态LED显示器电路可独立显示，只要在该位的段选线上保持段选码电平，该

38、位就能保持相应的显示字符。由于各位分别由一个8位输出口控制段选码，故在同一时间里，每一位显示的字符可以各不相同。这种显示方式接口，编程容易，管理也简单，付出的代价是占用口线资源较多。若用锁存器(如74LS573)接口，要用2片74LS572芯片。而如果用“米”字段的LED显示器，则静态显示方式需要更多的硬件资源。如果显示器位数增多，则静态显示方式更是无法适应。因此在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。根据设计要求，要求自动轮流显示模拟通道数，以及8路模拟电压数值，根据功能要求，结合实际的布局布线复杂程度及调试的难易程度，为简化电路起见，在设计中我们采用了动态显示，并用四个连接的共阳数

39、码管取代了单个的数码管，以做到调试简单，实现容易。由于根据数码管的参数要求，要求其驱动电流在10MA20MA之间，在电路中采用74LS573来驱动四个数码管；在本设计中段码显示是由P2口进行输出。硬件电路图如图4-10所示。同样为了简化电路，且充分利用单片机的资源，采用了软件译码代替硬件译码的方式，来进行数值显示。由于人眼的视觉暂留时间为0.1S（100MS），所以每位显示的间隔不能超过20MS，并保持延时一段时间，以造成视觉暂留效果，给人看上去每个数码管总在亮，在本设计中每位数值的显示时间为1MS，一个通道的数值显示包括了通道数及电压数值轮流显示，共轮番显示255次，所以每个通道的停留时间为

40、1S。图4-10 数码显示模块电路3.5 输入电路图4-11 衰减输入电路输入电路的作用是把不同量程的被测的电压规范到A/D转换器所要求的电压值。在本系统中采用的单片双积分型ADC芯片ICL7135，它要求输入电压0-2V。在设计硬件电路的同时，充分考虑将软件和硬件结合起来，发挥单片机的智能化优势。简化硬件电路的设计，提高硬件电路的可靠性和稳定性。系统硬件原理图如图4-12所示 图4-12 系统硬件原理图4 系统的软件设计软件是整个控制系统设计的核心，要求具有充分的灵活性，可以根据系统的要求而变化。在本设计中，软件结构采用模块化设计方法，分为显示程序和中断处理程序（应该不止这两个模块）。这样的

41、设计有利于程序代码的优化，而且便于设计、调试和维护将遥控接收器所要完成的功能分别编写和调试。 4.1 应用软件设计原则应用系统中的应用软件是根据系统功能要求设计的，应可靠实现系统的各种功能。在本设计中，软件设计要力求做到以下几点:1软件结构清晰，简捷，流程合理。 2各功能程序实现模块化，子程序化。既便于调试、链接，又便于移植、修改。 3程序存储区，数据存储区要合理规划，既能节约内存容量，又使操作方便。 4运行状态实现标志化管理。各个功能程序运行状态，运行结果以及运行要求都要设置状态标志以便查询，程序的转移、运行、控制都可通过状态标志条件来控制。 5经过调试修改后的程序应进行规范化，除去修改的痕

42、迹，以便于交流和借鉴，也为以后的软件模块化、标准化打下基础。开始初始化AD转化结束进入外部中断？从P0口读取数据结束4.2 系统主程序设计软件是整个控制器的重要组成部分，设计的好坏关系到系统的性能。在控制器的软件设计中，采用C语言设计程序，编程、调试方便。完整的程序如下:#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit u1=P3 0; /第一个锁存器，表示显示的值sbit u2=P3 1; /第二个锁存器，表示显示在第几个数码管sbit rh=P37; /启动或关闭ADsbit pol=P33

43、; /正负极性判断sbit ovr=P34; /过量程报警端sbit busy=P35; /转换标志位uchar temp=0,i,aa=0;uchar num5=0,0,0,0,0;uchar wei5=0x3f,0x5f,0x6f,0x77,0x7b;uchar num1;unsigned char code table = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71; /延时几毫秒void delay(uint ms)uchar i,j;for(i=0;ims;i+)for(j=0;j110;j+); void show(uchar x,uchar i)u2=1;P2=weii;u2=0;u1=1;P2=i=4?(tablex|0x80):tablex;delay(1);P2=0x00;u1=0;void init()TMOD=1;EA=1;EX0=1;ET0=1;TR0=0;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;void main()init();while(1)while(temp=1)TR0=1;if(P1=0xf0)num4=P0&0x0f;if(P1