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1、基于的数字电压表设计报告优质资料(可以直接使用，可编辑 优质资料，欢迎下载）电子技术基础课程设计题目名称：直流数字电压表指导教师：唐治德学生班级：2021级11班学号： 20214363学生姓名：倪扶瑶评语： 成绩：重庆大学电气工程学院2021年7月2日摘要随着科学技术的发展，数字电压表的种类越来越多，功能越来越丰富，应用的领域也越来越广泛，给人们的工作和生活带来许多方便。本文通过对比三种直流电压表设计的方案，选择介绍的是基于ICL7107数字电压表的设计。ICL7107是集三位半转换器段驱动器、位驱动器于一体的大规模集成电路，主要用于对不同电压的测量和许多工程上的应用。ICL7107是目前广
2、泛应用于数字测量系统的一种31/2位A/D转换器，能够直接驱动共阳极数字显示器，构成数字电压表，此电路简洁完整，稍加改造就可以构成其他电路，如数字电子秤、数字温度计的等专门传感器的测量工具。本文设计应用了ICL7107芯片数码管显示器等，芯片第一脚是供电，正确电压时DC5V，连接好电源把所需要测量的物品连接在表的两个端口，从而可以在显示器上看到所需要的结果。加上量程转换电路的设计，电路可以实现对01.999v，019.99v，0199.9v的电压测量。本文阐述了电路设计中具体的每一部分具体电路的结构和功能以及仿真实验和实物调试过程。目录一、设计目的4二、设计内容及要求4三、设计方案比较和选择4
3、四、设计与分析74.1单元电路的设计7测量电路74.1.2 双积分模数转换电路7数码显示电路9量程转换电路94.2分析计算104.3器件选择10五、电路仿真与工作原理115.1总电路图115.2仿真分析125.3工作原理12六、组装与调试156.1系统调试16调试仪器16调试方法16测试结果分析166.2故障处理16七、总结177.1设计电路优缺点177.2收获与建议17参考文献19附件120一、设计目的1. 掌握双积分A/D转换的工作原理和集成双积分A/D转换器件的设计方法。2. 掌握常用数字集成电路的功能和使用。二、设计内容及要求1. 设计直流数字电压表。2. 直流电压测量范围：0V1.9
4、99V，0V19.99V，0V199.9V。3. 直流输入电阻大于100k。4. 画出完整的设计电路图,写出总结报告。5. 选做内容：自动量程转换。三、 设计方案比较和选择根据设计要求和查阅资料我们拟定了如下三个设计方案：方案一：主要ADC0809转换芯片和51单片机主要采用AT89C51单片机为核心处理，采用ADC0809转换芯片，其中A/D转换器用于实现模拟量向数字量的转换，单电源供电。数字电压表的系统框图如图1所示，通过测量电路将连续的模拟电压信号经过A/D转换器转换成二进制数值，再经由单片机软件编程转换成十进制数值并通过显示屏显示。本方案需要进行单片机的编程，由于我们在这方面专业知识尚
5、不熟悉，所以不采用本方案。图1方案二：主要使用MC14433芯片由集成双积分模数转换器MC14433构成的直流电压表电路如图2所示。MC1403提供稳定精确的2V基准电压。MC14543是显示译码驱动电路。直流输入电压范围是0V2V。增加测量电路和量程转换电路可实现本课题要求。图2 MC14433直流电压表电路图MC14433的性能特点有：（1）MC14433属于CMOS大规模集成电路，其转换准确度为0.05%。内含时钟振荡器，仅需外接一只振荡电阻。能获得超量程（OR）、欠量程（UR）信号，便于实现自动转换量程。能增加读数保持（HOLD）功能。电压量程分两挡：200mV、2V，最大显示值分别为
6、199.9mV、1.999V。量程与基准电压呈11的关系，即UMUREF。（2）需配外部的段、位驱动器，采用动态扫描显示方式，通常选用共阴极LED数管。（3）有多路调制的BCD码输出，可直接配P构成智能仪表。（4）工作电压范围是4.5V8V，典型值为5V，功耗约8mW。方案三：主要采用ICL7107芯片图3为方案三ICL7107 直流电压表的电路图。直流输入电压范围是0V2V。增加测量电路和量程转换电路即可实现本课题要求。本方案主要特点是：（1）ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器，属于CMOS大规模集成电路，它的最大显示值为士1999，最小分辨率为100uV，转换精度为0.05士1
7、 个字。（2）能直接驱动共阳极的LED显示器，不需要另加驱动器件，使整机线路化。采用士5V两组电源供电，并将第21脚的GND接第30脚的IN 。（3）能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。（4）LED属于电流控制器件，在31/2位数字仪表中采用直流驱动方式，芯片本身功耗较小。（5）显示亮度较高，噪音低，温漂小，具有良好的可靠性，寿命长。图3ICL7107 直流电压表的电路图方案二和方案三中的直流数字电压表设计均由测量电路、双积分模数转换电路、数码显示电路和量程转换电路组成，不需要单片机的编程，原理框图如图4所示。测量电路和量程转换将宽范围的输入直流电压变换为模数转换电路输入电压范
8、围的直流电压，模数转换电路将其转换为数字量，送数码显示电路显示测量值。图4进一步对比图2和图3中两种方案的电路图发现ICL1707整机组装更为方便，无需外加有源器件，配上电阻、电容和LED共阳极数码管，就能构成一只直流数字电压表头。综上分析，本次设计将采用方案三，即主要以ICL7107芯片和共阳极半导体数码管LED组成电路的方案。四、 设计与分析4.1单元电路的设计4.1.1测量电路因为ICL7107直流电压表的直流输入电压范围是0V2V，所以要实现测量0V1.999V，0V19.99V，0V199.9V范围的直流电压的功能，需要在测量电路中对直流电压进行分压。测量电路如图5所示。当输入电压为
9、0V1.999V时，满足ICL7107输入电压的范围，不需要分压输出。当输入为0V19.99V时，需要分压输出10%的电压。当测量输入电压为0V199.9V时，需要分压输出1%的电压。根据分析测量电路需要用电阻值之比为1：9：90的电阻进行分压，本次设计采用的是10k,90k,900k的电阻，输出接单刀三置开关。图5测量电路双积分模数转换电路ICL7107实现双积分模数转换的电路原理如图6所示。模数转换过程分3个阶段，如图7。自动0校准（保证积分器输出为零），定时积分（信号积分），定压积分（反向积分）。数字和逻辑控制见图7。通过外接电阻电容产生周期时钟信号，在其16000脉冲周期完成一次模数转
10、换。图6模数转换原理图7数字和逻辑控制图8 ICL7107引脚图集成双积分模数转换器ICL7107的引脚如图8所示。芯片的第32脚为模拟公共端，称为COM端；第34脚Vr+和35脚Vr-为参考电压正负输入端；第31脚IN+和30脚IN-为测量电压正负输入端；Cint和Rint分别为积分电容和积分电阻，Caz为自动调零电容，它们与芯片的27、28和29相连，电阻R1和C1与芯片内部电路组合提供时钟脉冲振荡源，从40脚可以用示波器测量出该振荡波形，该脚对应实验仪上示波器接口CLK，时钟频率的快慢决定了芯片的转换时间（因为测量周期总保持4000个Tcp不变）以及测量的精度。器件的输入电压范围是0VV
11、ref，Vref是基准电压（2V），从IN HI 和IN LO引脚输入。输出数字量直接驱动4个共阳极LED数码管。千位数码管段信号：AB4和负POL。百位数码管段信号：A3G3。十位数码管段信号：A2G2。个位数码管段信号：A1G1。4.1.3数码显示电路本次设计的直流电压表的数码显示将使用4个共阳极的LED数码管。由于ICL7107芯片能直接驱动共阳极的LED显示器，不需要另加驱动器件，所以在本次设计的中直接将芯片的千位数码管段信号、百位数码管段信号、十位数码管段信号、个位数码管段信号分别驱动代表千位、百位、十位、个位的四位数码管。4.1.4量程转换电路量程转换电路实现小数点驱动，在不同量程
12、时驱动数码管不同位数的小数点位。小数点驱动电路如图9所示。三个运放负端接测量电路输出，正端分别接不同量程的分压电阻。三个运放输出后经过两个两输入的与非门74LS00，再经过三个三输入与非门74LS10做逻辑运算后控制数码管千位、百位、十位的小数点位低电平有效显示。图9 量程转换电路4.2分析计算在上述量程转换电路中，需要将三个运放比较所得电压高低电平输出进行逻辑运算，驱动不同量程时数码管小数点显示的位置。在单刀三置开关选择最下面一档，即测量直流电压为1199.9V区间时，十位小数点亮，千位、百位小数点暗。当开关选择中间档位，即测量直流电压输入为119.99V区间时，百位小数点亮，千位、个位小数
13、点暗。当开关选择最上面一档，即输入直流电压为11.999V区间时，千位小数点亮，百位、十位小数点暗。根据以上小数点驱动电路要求，设千位、百位、十位小数点输出分别为Dp1,Dp2,Dp3,可以列出表1。待测电压输入运放1运放2运放3Dp1Dp2Dp311.999V高低低低高高119.99V高高低高低高1199.9V高高高高高低表14.3器件选择本次实验选择的器件如下表2。器件名称基本参数数量ICL7107双积分A/D转换1A10-50AA5档旋转开关1电容0.1uF,0.47uF0.22 uF,0.02uF，100pF每种1电阻24k,47k,100k,1k,1M,900k，90k，10k每种1
14、1k电位器1LED数码管（红）共阳极极4LM3244运放1表2五、电路仿真与工作原理5.1总电路图根据实验室所提供的器材，我们用Proteus软件设计的直流电压表的仿真图如图10所示。图10仿真电路图5.2仿真分析本设计采用ICL7107作为数字电压表的A/D转换及锁存和译码模块,使得电路具有设计简单、集成度及可靠性高的特点。该系统能够实现0199.9V、01.999V、019.99V量程电压值的测量。在进行仿真实验中，改变输入电压值作为测量的直流电压，更换到正确的档位，数码管显示测量的电压值，经过调试，与设定的电压值相比测量电压值在误差范围之内。在仿真实验过程中我们遇到了小数点不能按要求准确
15、显示和电压测量精度不够高的问题。针对小数点不能正确显示的问题，我们更换了运放，并利用Proteus软件在仿真时对高低电平的直接显示的逻辑运算进行了重新的分析，并再次连接了电路图，实现了不同范围电压输入显示不同位数的小数点。针对测量精度不准的问题，我们调整了35脚的电位器和它所连接的电阻R1，重新设置了基准电压，将误差控制在1/1000的范围内。5.3工作原理从V1端输入待测电压，根据不同测量档位的选择，经过量程转换电路后输出正确的小数点位数。下面部分经过LM324直流稳压电源输入稳定的电压后输入ICL7107芯片，进行双积分A/D转换。模数转换电路将其转换为数字量，送数码显示电路显示测量值。双
16、积分模数转换器（ADC）是间接型ADC。它将取样电压转换为与之成正比的时间宽度，在此期间允许计数器对周期脉冲进行计数。计数器的二进制数就是取样电压对应的数字量。图11是双积分ADC的电路原理图。电路主要由积分器、比较器、计数器、JK触发器和控制开关组成。由JK触发器的输出QS控制单刀双置开关选择积分器的输入电压。当QS=0时，积分器对取样电压做定时积分；当QS=1时，积分器对基准电压-VREF做定压积分。与-VREF电压极性相反，这里设取样电压为正，则-VREF为负。图11 双积分ADC电路原理图J QC1K R Q0 Q1 Qn-1 C CP n位二进制R 计数器+AC&CPS-VREFLS
17、BMSBD0D1Dn-10RCS1S2OtQSOtSOtQST1T2OtS1选S1选-VREF计数进位回0时刻图12双积分ADC工作波形1定时积分在确定的时间内对取样电压进行积分即是定时积分。启动信号S输入负窄脉冲（S=0），使计数器、JK触发器QS清零，开关S1选择取样电压作积分器输入。同时开关S2闭合，使积分电容放电，=0。负脉冲消失后（S=1），开关S2断开，积分器对取样电压做积分，积分器输出电压下降，比较器输出逻辑1。允许n位二进制计数器对周期脉冲CP计数。当进位C=1时，下一个CP脉冲使计数器复零、JK触发器QS=1，定时积分结束，定压积分开始。取启动信号S的负脉冲刚消失的时刻为时间
18、零点，并设时钟脉冲CP的周期为TCP。则对取样电压的积分时间T1为：T1=2nTCP，是确定不变的。积分器输出电压为：积分器输出电压与时间成线性关系，其斜率是负的，与取样电压和积分器的时间常数RC有关。越大，负斜率也越大。定时积分的工作波形如图12所示，图中绘出了2个取样电压的情况。定时积分结束时的积分器输出电压为与取样电压成正比。2定压积分在定时积分期间，当计数器的进位C=1时，下一个CP脉冲使计数器复零和JK触发器QS=1，开关S1选择基准电压-VREF，积分器开始对基准电压-VREF做定压积分。由于比较器输出逻辑1，计数器从0继续计数。与此同时，积分器输出电压上升积分器输出电压同样与时间
19、成线性关系，其斜率是正常数，与基准电压VREF和积分器的时间常数RC有关。定压积分的工作波形如图所示。当时，比较器输出逻辑0，计数器停止计数，并保持计数结果B Z（通常为自然二进制数）。从定压积分开始到计数器刚停止计数（）的时间T2为并且，在计数器停止计数时刻，积分器输出电压为0，即所以定压积分时间T2与取样电压成正比。在此期间，计数器从0开始对周期脉冲CP计数，直到停止并保持计数值BZ。所以计数器的二进制数与取样电压成正比，是取样电压对应的数字量。实际上CP脉冲可能与比较器的边沿不同步，导致计数器可能漏计或多计一个脉冲。故上式应修正为双积分ADC的单位模拟电压LSB为六、 组装与调试由仿真电
20、路绘制的PCB图如下图13所示。图13 PCB图将制作好的PCB版焊上元器件后，实物图如图14所示。图14实物正反面6.1系统调试6.1.1调试仪器可调直流电源，可调范围：0200V；万用表，精度：0.1mV。调试方法（1）数码管显示调试：接+5V供电电源，将37脚（TEST）接+5V，数码管各段及百位小数点均点亮，说明显示正常。（2）量程转换调试：拨动三个单刀双置开关，选择不同的量程测量，若在三个量程分别显示千位、百位、十位的小数点，说明小数点驱动电路正常工作。（3）电压测量调试：用该表测量一电压，再用万用表测量，分别记录电压值。（4）用电位器调试：首先用整数的电压测量，观察是否能正常测量；
21、然后调节电源电压到小数量程的电压值进行测量，观察是否能正常测量。测试结果分析通过测量比较发现该电压表能够更为准确地测量出直流电压的数值，与万用表有一定的差异应是分压电阻和模拟开关的导通电阻引起的。在调基准电压100mV时，由于50Hz纹波影响，无法调到精确值而对最终显示电压产生影响，对于后两位数值跳动问题，通过在输入电源处并联一个0.1uF和一个470uF电容，可抑制跳动,同时应增大接地线的截面积。6.2故障处理在实物调试中，我还遇到了许多故障和问题：1. PCB版绘制错误：第一次绘制的PCB版存在输入设备不完整的问题，我们根据需要首先在板子上对错误的线路进行了修改，包括隔断铜线和重新用导线连
22、接。在最终没能解决问题的情况下，我们又重新修改了PCB图，制作了新的PCB板。2. 器件脚大小不符：本次实物制作所使用的单刀双置开关因为引脚太大不能插入PCB板上的孔，所以我们用剪刀减掉了一半的引脚。3. 电压表无法正常工作：电压表在测量电压时，只能显示1666的错误数据。我们通过测量仿真上ICL7107的35、36端引脚的电压差，得到电压表的参考电压，再在实物工作时进行测量。将实物的参考电压调整到与仿真情况一致或者接近。4. 电源无法正常工作：当实验室的+-5v电压无法正常工作时，我们选择了充电宝作为供电电源。使用两个充电宝，将插在两个充电宝上的两根USB线的正端和负端相连，剩下的那根正线即
23、输出+5v，那根负线输出-5v。七、总结7.1设计电路优缺点这本次设计选择了ICL1707实现A/D转换直接驱动共阳极数码管，电路设计简单易懂。通过运放比较实现小数点驱动，简洁且稳定。整个电路设计美观简单，能够较为精确地进行直流电源的测量，加上绘制的PCB板同样简洁美观，制作出的直流数字电压表实物具有一定的实用价值，也可以供进一步研究使用。本次设计的电路还存在一定的不足之处，包括以下三点。第一，本次电路设计没有实现量程的自动转换，需要手动进行量程的转换。希望今后有机会可以进一步研究完成电压测量量程的自动转换。第二，本次电路设计在小数点驱动部门还不够简洁，设计思路限制在老师提供的器材LM324当
24、中，而没有思考更加简洁的电路设计方案。第三，本次设计电路没有考虑到实际制作当中的问题，包括与非门74LS00普遍存在问题，在画PCB用于实际使用时应该考虑使用74LS10，这样就可以免除后来因为74LS00不能正常工作而导致的问题。7.2收获与建议数字电压表是一种常用的电学测量仪器，有关电表的基本原理和应用技术实验在电学实验中是不可缺少的。随着科学的发展，数字电压表应用越来越广泛，包括一些工程上的测量，完成大规模集成电路的转换，应用于大规模的数字测量，实现三位半集成电路的应用和其他电路的应用。本次课程设计我们把数字电表基本原理和应用技术引入普通电学实验中，数字电表基本原理简单，它也是一种比较法
25、，对电容器在待测电压Vx与参考电压下的充、放电时间关系进行比较。了解了数字电表基本原理及常用模数转换芯片外围元件的作用、参量选择原则后可在万用表设计中灵活应用数字电表的模数转换芯片。本次设计基于ICL7107芯片、数字显计数器的应用，实现了简易美观，具有实用性的数字电压表的设计制作，锻炼了学生多方面运用专业知识和动手实践的能力。通过本次课程设计我学习到了很多平时在理论学习中所学不到的东西。首先，本次实验锻炼了我的分析题目要求，根据要求进行仿真和动手实践的能力。其次，在仿真设计和实物制作的过程中，我深刻地认识到了科学研究的反复性和前进性。再次，这次课程设计让我学会了仿真软件Proteus的使用，
26、温习了上学期所学了PCB板的绘制。在拿到题目后，我和自己的组员通过查阅资料确定了方案，在仿真设计中最开始只能完成测量数据的显示，无法正确地显示小数点的位置，于是我们又作进一步的分析试验。针对测量精度不够高的问题，我们也进行了分析和修改。在实物制作过程中我们也遇到了许多意想不到的困难，经历了反复地修改，攻克了诸如PCB版绘制错误、无法正常工作、电源的提供等问题。最终，在看到自己的成果时，我感到了前所未有的成就感。虽然经历坎坷与曲折，但在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈
27、、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助，相信经过了这次课程设计的锻炼我们在未来电气工程专业学习中会更加得心应手。对于本次课程设计，我个人的建议包括以下两点。第一，在器材方面希望学校实验室可以提供更多的器材。如果没有那么多免费的芯片器材，希望学校实验室可以有偿向同学们提供器材，给更多的同学进行实物制作的机会，且免除了同学们自己购买时遇到的器材错误、路途遥远的困难。第二，在题目设计上可以给学生更多自我创新的空间，并鼓励提倡创新设计的精神，让同学们带着自己的想法投入到课程设计中来。参考文献1数字电子技术，唐治
28、德主编，科学出版社 2021.2模拟电子技术（第二版），唐治德、申利平主编，科学出版社 2021.3中国集成电路大全编写委员会编，中国集成电路大全TTL集成电路。北京：国防工业出版社，1985.4PROTEL电路设计教程，江思敏、姚鹏冀胡荣等编著，清华大学出版社2003.5电子技术基础实验与课程设计，高吉祥主编，北京：电子工业出版社，2005.附件1元件清单名称元器件名称基本参数数量直流数字电压表ICL7107双积分A/D转换1单刀双置开关3电容0.1uF,0.1uF,0.22uF,0.047uF每个1电阻0.5k,1k,2k,48k, 68k,1M每种110k,18k,100k每种21k电位
29、器1LED数码管（红）共阳极4LM3244运放174LS00174LS101微控制系统原理课程设计课程设计名称: 基于S08W60的数字电压表设计专业班级：自动102 学生姓名：张鹏涛 学号：2013019 指导教师:郑维 课程设计时间：20164-2201-5-6 指导教师意见：成绩：签名: 年 月 日目录引言12 总体设计方案. 硬件组成22总体方案23 硬件电路设计33.108AW特性结构及原理图33。2最小系统电路图63。3电压显示电路63。4 时钟电路3.5复位电路4 程序设计94。1 程序流程图 总结1参考文献1附录A源程序12附录B 系统原理图14引言数字电压表(iiaVoltm
30、tr）简称DVM，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。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过20多年的发展,其成本越来越低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在,遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电（洗衣机、微波炉）等。微程序控制的基本思想,就是仿照通常的解题程序的方法，把所有的控制命令信号汇集在一起编码成所谓的微指令,再由微指令组成微程序，存放
31、在一个P里。系统运行时，一条又一条地读出这些微指令，产生执行部件所需要的各种控制信号,从而驱动执行部件进行所规定的操作。微控制器可从不同方面进行分类:根据数据总线宽度可分为位、6位和2位机。Intel公司作为最早推出微处理器的公司，同样也是最早推出微控制器的公司.MCU主要用于输入输出控制,通常嵌入某一具体的产品或装置之中,所以又称为嵌入式控制器，一般由MC构成的嵌入式控制系统应具有实时、快速的外部响应,能迅速采集到所需的数据，并在确定的时间内作出逻辑判断与推理后实现对被控制对象的参数调整与控制。MCU以其功能强、体积小、可靠性高、面向控制及价格低廉等一系列优点,已渗入到人们工作和生活的各个角
32、落，几乎是无所不在,无所不为，牢固树立了其在生产和生活中的霸主地位。MCU的应用已从面向工业控制、通信、交通及智能仪表等迅速发展到面向家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC外设以及网络通信等广大领域。本次设计采用飞思卡尔公司生产的8位高级 08A设计一个微控制器实验装置，以S08AW/AC6为核心，建立最小化系统的中心系统，该实验装置能够有效地投入实验室使用，可以完成显示、输入、输出、电子闹钟等基本功能。2总体设计方案。 硬件组成 按照数字电压表控制系统的技术要求，控制系统的硬件应包括以下几部分:（1） 将要检测的电压模拟量经过模数转换模块的到一个对应的二进制的值（2） 经过数据处理得到对应
33、的转换精度内的近似电压值（3） 经过数码管显示出来 硬件方框图如图2.图2。 硬件方框图2.总体方案按照上述方案论证的结果，数字电压表系统的总体方案框图如图2所示. S08W系列是Frsale公司推出的新一代S0系列为控制器中的一款增强型8位微控制器,它不仅集成度高、片内资源丰富，还有很宽的工作温度范围（-4+),S0AW微控制器采用8位S08CPU,片内总线时钟频率可高达20H，片内资源包括2 RAM，约62KB Fl、串行通信模块、定时器模块、并可选择宽范围时钟频率，还提供一个8位/0位精度的模/数转换，并支持后台调试模式B。在汽车电子、工业控制和中高档机电产品等领域具有广泛的用途。时钟信
34、号用来控制S08AW内各种微操作的时间基准，通常有两种形式得到，即内部震荡方式和外部震荡方式。内部震荡方式所得的信号比较稳定，故设计数字温度计的时钟信号选用内部震荡方式,晶振选用12MH。用ADC004转化模拟电压信号，通过微控制器控制数码管显示出来当前的电压。 硬件电路设计3.1 S08AW特性结构及原理图S08W系列有4种芯片：S8AW60/48/32/16，他们之间的区别主要是片上程序存储器的容量不同而且具有各种引脚封装形式，S08W特性如下：中央处理器位S8CU。最高可达40MzCU时钟频率和20z内部总线频率.约2片上在线可编程lash存储器，具有模块保护与安全选项功能。B片上RAM
35、。时钟源选项为晶体振动器、陶瓷谐振器、外部时钟和内部时钟.可选的看门狗（P)复位。具有复位和中断的功能的低压检测。2个定时器T模块为共有(2+6)通道的16位定时器/脉宽调制器,每个通道都有可选的输入捕捉、输出比较及WM功能.多达54个通用输入输出（IO）引脚。具有主复位和引脚和上电复位(O）功能.单线后台调试模块B。可支持多达32个中断复位源。S8A系统结构如图3.1所示,大致可分为MCU核心和MCU外设两部分.S08AW核心部分包括:具有运行监视功能的增强型中央处理器S0CPU、后台调试控制、系统控制等。S8MCU有两种存储器Flash和RAM；电压调整器可对数字电路和模拟电路供电;程序存
36、储器具有页面控制模式；具有内部时钟发生器和低能耗晶体振荡器.外设部分可分为6种外设：数字输入;数字输出；0位8位二进制精度的模拟量/数字量转换器ADC；定时器/PWM；串行接口;许多微控制器中所没有的键盘中断输入。图。18AW系统结构S8AW60基本系统的连接电路如图3.1所示.大多数S8基本应用系统电路与此电路图相近,因此它在系列中具有代表性.该系统电路由电源电路、振荡器、复位电路、后台调试/模式选择电路、通用IO和外围设备接口电路。主电源供电VDD和VS，VDD和S是8CU主要的电源引脚,工作电压范围是275。5V,该电源为所有的IO缓冲器电路和内部稳压器供电，电源电路通常在电源引脚上加两
37、个独立的电容器，其中一个为大容量的电解电容，另外一个为靠近U电源引脚的地方安装一个0。1F的陶瓷路旁电容来抑制高频噪音，D和VSSD是U的模拟电源引脚，该引脚为片内的模/数转换电路一共电源；S08AW60中的振荡器为传统的皮尔斯振荡器，它支持晶体和陶瓷谐振器,并可通过寄存器选择两种频率范围，低频范围为3200KHz，高频范围为6Hz；在S0AW系列MCU中，复位引脚是一个专用的引脚,带有内置的上拉器件，它具有输入电压迟滞和10mA电流输出驱动;后台调试模式/模式选择引脚包含一个内部上拉器件，输入滞后且具有的输出驱动能力；0AW最多可提供56个引脚，这些引脚是通用I/O和片上外围设备共享的，在复
38、位的瞬间，所有这些引脚立即配置为高阻抗通用输入。图3.2.1 S08W60系统原理图3。2最小系统电路图该系统最小系统电路图如下所示图3。2最小系统电路图3。3电压显示电路八位共阴极数码管,能够显示带一位小数的正负电压。零下时：3显示负号，显示十位,显示十位和小数位。6、7显示C。零上时：显示百位，4显示十位，5显示个位和小数位，、显示C电路上，数码管又可以分为共阴和共阳两种。数码管的公共端就是位选段.共阴极的数码管公共端接地,段选高电平有效。共阴极公共端接+5伏电源，段选端低电平有效。位选端地意思就是只有这一端选通的时候才能给段选端赋不同的值。比如说对共阴极的数码管，只有先给位选一个低电平时
39、,才能给段选端赋不同的码,才能在数码管上显示不同的数字。用途：用于各类仪表、仪器、家用电器等的数字显示.特点：颜色丰富、亮度高、功耗低、响应速度快、易于集成电路译码器,驱动器直接配合使用。8段数码管属于LED发光器件的一种.ED发光器件一般常用的有两类:数码管和点阵.8段数码管又称为8字数码管，分为段：A、B、C、F、G、P。其中位小数点。数码管常用的有0根管脚,每一段有一根管脚,另外两根管脚位一个数码管的公共端COM，两根之间互相连通图3。 ED的管脚和电路原理八段数码管也分为共阴型和共阳型，共阳型就是发光管的正极都连在一起,作为一条引线，负极分开。八段数码发光管就是8个发光管组成的，在空间
40、排列成为8字型带个小数点,只要将电压加在阳极和阴极之间相应的笔画就会发光。8个发光二极管的阳极并联在一起,个阴极分开，因此成为共阳八段数码管。3。4时钟电路S8W的时钟信号使用内部震荡方式产生，其电路图如图3.4所示。电容器C、1起稳定震荡频率、快速起振的作用,电容值一般为30，晶振通常选用MHZ、1M、4HZ。内部震荡方式所得的时钟信号比较稳定. 图3。4内部震荡电路3。5复位电路复位操作是为了完成S08AW内部电路的初始化，使S08AW从一种确定的状态开始运行。当0AW的复位引脚RT出现2个机器周期以上，S08AW就完成了复位操作。如果S持续为高电平，8AW就处于循环复位状态.复位通常有2
41、种基本形式：上电复位和开关复位.上电复位要求要求接通电源后,自动实现复位操作。开关复位要求在电源接通的条件下，在S08W运行期间,用按钮开关操作使S08AW复位。本次采用的是常用的上电且开关复位电路,如图3.8所示.图35 复位电路上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。当S0A已在运行之中时,按下复位键也能使T持续一段时间的高电平,从而实现上电且开关复位的操作。通常选择C=100,R=00。复位操作使08AW进入初始化过程，其中包括使程序计数器PC00H，其它寄存器处于零.4 程序设计41 程序流程图本程序主要环节是通过AD芯片采样外界输入电压，然后程序处理这个电压信号，最终显示在
42、数码管上。主程序流程图如图.所示图41 主程序流程图5 总结本次设计是基于S0AW微控制器的学习装置的设计，以S0AW0 CPU为核心，设计一块实验板，并能够投入实验室使用,可以完成显示、输入、输出、PWM、电子闹钟等基本功能，通过几天的努力奋战以及老师和同学的帮助下，终于完成了任务,达到了预期的目标.微控制器在市场上占有率也越来越大，如今在各个行业里面都少不了微控制器，特别是在汽车消费电子领域有着广泛的用途以及很好的发展前景.在这次设计当中使我们更深刻地了解了S0860微控制器的优越性，由于S08系列为控制器的广泛使用，在各大教育机构以及汽车消费电子都有很大的份额.所以设计的实验板有着很好的
43、用途。在这个设计当中，我们更深入的了解和学习了对S08A60输入、输出、显示等电路的研究和制作，这是我设计的实验板在实验室最基本的实验，使使用者能够很好地学会微控制器的输入输出以及显示等基本原理。本次设计使我们进一步掌握和学习自动化本科4年所学的专业知识，比如在本设计当中用处比较多的电子技术，微控制器原理即应用等只是，另外对键盘和显示接口也有了深入的分析和了解,在、许多软件也有了很好的巩固,这个小型的自动化项目给予了我们很多的训练，很希望以后还有这种类似的项目来发挥我们的才能,使我们的综合知识水平得到更进一步的提高，让我们得到很好的锻炼，这为我们以后的工作有着重要的意义,对我们的学习和生活有着
44、很好的帮助。参考文献1 王威。嵌入式微控制器S08AW原理与实践M.北京:北京航空航天大学出版社，0092 严隽永.嵌入式控制器。北京:机械工业出版社，0 谢瑞和。杨明.Motrola68HC0原理及嵌入式应用M.北京：清华大学出版社，20024 邵贝贝.单片机认识与实践北京：北京航空航天大学出版社，2006附录源程序includhef.#nclude derivatvedfineuintusied int#efine ucharnsigndcharuit ode abl=0a0，0xf5,02,0x2,039,0x2c，024,0xba,0x2，0x2;deie c TB_PTD0defie rd PTDPTB1dfi r TBD_PTBD2#dfine P3 PTD #deine P PBDdefine dun PTEDfloat al;oid dea（ut q) nta,b；or（a=q；a0；a) fo（b=；b；b-）；uar AD(） uch