單片機(jī)電壓采集裝置課程設(shè)計(jì)(AD轉(zhuǎn)換及編程實(shí)現(xiàn)).doc

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 題 目： 單片機(jī)電壓采集裝置 專 題： AD轉(zhuǎn)換及編程實(shí)現(xiàn) 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)樓 時(shí) 間： 20121220 2012 年 12月單片機(jī)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)年級(jí) 電科 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期：2012年 12 月20 日設(shè)計(jì)日期： 2012年12月1日 至 2012 年 12月20日設(shè)計(jì)題目： 單片機(jī)電壓采集裝置設(shè)計(jì)專題題目：AD轉(zhuǎn)換及編程實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：制作單片機(jī)電壓采集裝置基本要求1、 模擬通道0電壓采集功能 在ADC0809的輸入05V電壓，數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示被測電壓值（顯示精度0.001V，即顯示1位整數(shù)，3位小數(shù)）。2、 指定通道電壓采集功能通過模式選擇按鍵切換到“指定通道電壓采集功能”，利用+/-按鍵改變通道值，顯示同上。3、 8通道自動(dòng)循環(huán)電壓采集功能制作單片機(jī)電壓采集裝置通過模式選擇按鍵切換到“8通道自動(dòng)循環(huán)電壓采集功能”，默認(rèn)通道切換時(shí)間為2秒。擴(kuò)展要求1、 超限報(bào)警功能當(dāng)Vi超出程序預(yù)設(shè)報(bào)警限值時(shí)，報(bào)警燈以1Hz速度閃爍顯示，并顯示提示符以區(qū)別上限或下限報(bào)警。2、 可修改上限和下限報(bào)警值的超限報(bào)警撥弄能可隨意設(shè)置上、下限報(bào)警值（步長0.1V，默認(rèn)下限為0V，上限為5V）。設(shè)置時(shí)，當(dāng)下限上限（或上限下限）時(shí)予以提示，并拒絕接受數(shù)據(jù)。 指導(dǎo)教師簽字：摘要：此單片機(jī)電壓采集裝置使用AT89S52芯片和ADC0809芯片進(jìn)行電壓采集，實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的基本功能。，鍵盤電路和8個(gè)LED數(shù)碼顯示電路。擴(kuò)展電路中包含了A/D轉(zhuǎn)換電路，AD轉(zhuǎn)換五種工作模式下對(duì)應(yīng)要實(shí)現(xiàn)的功能:即模式0下完成通道0的模擬信號(hào)采集；模式1時(shí)完成指定模擬通道電壓采集，按加、減（K2,K3）按鍵手動(dòng)實(shí)現(xiàn)模擬通道的切換, 此外，通過內(nèi)部定時(shí)器T1實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，即超過上限電壓4.999V時(shí)報(bào)警，同時(shí)點(diǎn)亮P1.1即L2發(fā)光LED小燈，低于下限電壓0.000V時(shí)也實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，只是報(bào)警的頻率改變，同時(shí)點(diǎn)亮P1.0即L1發(fā)光LED小燈；而模式2完成8通道模擬信號(hào)自動(dòng)循環(huán)采集功能，通過加入內(nèi)部定時(shí)器T0中斷，從而實(shí)現(xiàn)每隔1秒通道值自動(dòng)加1的功能；進(jìn)入模式3的時(shí)候，需要人為設(shè)置報(bào)警上限，此程序設(shè)定報(bào)警上限為4V,而報(bào)警上限默認(rèn)值為3.999V，通過按加、減（K2/K3）按鍵實(shí)現(xiàn)上限加減0.1V；模式4的時(shí)候設(shè)置報(bào)警下限電壓，默認(rèn)報(bào)警下限電壓為1.999V,本程序中設(shè)置的報(bào)警下限電壓為2V,通過加減（K2/K3）按鍵實(shí)現(xiàn)電壓加減0.1V的功能，最終實(shí)現(xiàn)電壓采集和擴(kuò)展功能。關(guān)鍵詞：AT89S52芯片 、ADC0809芯片 目 錄1 緒論11.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案11.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖12 硬件電路設(shè)計(jì)32.1 單片機(jī)電路22.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)32.1.2 顯示譯碼電路42.2 A/D轉(zhuǎn)換52.2.1 ADC0809轉(zhuǎn)換原理52.2.2 AD轉(zhuǎn)換電路 62.2.3 電路設(shè)計(jì)73 軟件設(shè)計(jì)83.1 設(shè)計(jì)任務(wù)83.1.1 基本任務(wù)83.2 程序設(shè)計(jì) 83.3.1 主程序框圖 83.3.2 AD信號(hào)采集 94 系統(tǒng)調(diào)試 175 總結(jié) 18參考文獻(xiàn)： 19附錄一 電源印刷電路板布線圖20附錄二 單片機(jī)板電路原理圖21附錄三 單片機(jī)印刷電路板布線圖22附錄四 元件清單24 第20頁1 緒論1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本次實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)電壓采集裝置，課程設(shè)計(jì)分設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試三個(gè)部分。設(shè)計(jì)選題以單片機(jī)為核心，基本內(nèi)容應(yīng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、鍵盤和LED顯示電路，以及設(shè)計(jì)系統(tǒng)涉及的其他電路。系統(tǒng)硬件電路由標(biāo)準(zhǔn)電路和自制電路兩部分組成。標(biāo)準(zhǔn)電路包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、8個(gè)LED數(shù)碼管電路和鍵盤電路，可根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行配置選用。自制電路需自行設(shè)計(jì)焊接，包含標(biāo)準(zhǔn)電路不具備的其他電路。設(shè)計(jì)中采用了模數(shù)轉(zhuǎn)換器，利用ADC0809型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器?？蓪?shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換?？刂撇糠植捎脝纹瑱C(jī)89C52來完成。顯示部分利用LED數(shù)碼管顯示模塊，來顯示采集到的電壓分量。1.2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖2 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路由標(biāo)準(zhǔn)電路和自制電路兩部分組成。標(biāo)準(zhǔn)電路包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、6個(gè)LED數(shù)碼管電路和鍵盤電路，可根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行配置選用。自制電路需自行設(shè)計(jì)焊接，包含標(biāo)準(zhǔn)電路不具備的其他電路。2.1單片機(jī)電路2.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng) CPU原理圖該原理圖包含單片機(jī)以及外部連接譯碼，鎖存電路端口，其中的ALE,REST為高電平時(shí)用來啟動(dòng)ADC0809.P0、P2口控制數(shù)碼輸出顯示，P3口的P3.3、P3.4、P3.5控制按鍵，P1.1P1.3控制通道選擇。晶振采用12MHZ，該頻率有利于提高串口的通信可靠性，同時(shí)又保證單片機(jī)有較高的運(yùn)行速度。2.1.2 顯示譯碼電路LED顯示電路可提供8位LED顯示；可顯示P1（P3）口狀態(tài)；也可顯示輸入按鍵狀態(tài)LED顯示電路顯示電路采用6位共陽極LED動(dòng)態(tài)掃描顯示，CD4511輸出所需字形，74LS138選擇字位。在動(dòng)態(tài)方式中，逐個(gè)地循環(huán)地點(diǎn)亮各位顯示器。 數(shù)碼管顯示電路顯示譯碼電路部分由P0口或P2口輸出顯示。顯示譯碼器采用CD4511芯片：輸入：BCD 輸出：七段碼 74LS138芯片是用來控制顯示時(shí)候的字位的，由于單片機(jī)的管腳是有限的通過使用138芯片可以避免少使用些單片機(jī)的管腳，當(dāng)輸入001時(shí)，譯碼可得10111111:輸入：07 輸出：低電平 2.2 A/D轉(zhuǎn)換2.2.1 ADC0809轉(zhuǎn)換原理 當(dāng)單片機(jī)端的P3.3接低電平時(shí)，可以使兩個(gè)非門打開（1）當(dāng)模擬量送至某一輸入通道后，CPU將標(biāo)識(shí)該通道編碼的三位地址信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)線或地址線輸入到ADDC、ADDB、ADDA引腳上。 （2）地址鎖存允許ALE鎖存地址信號(hào)，啟動(dòng)命令START啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。（3）轉(zhuǎn)換開始,EOC變低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變?yōu)楦唠娖?。EOC可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)。 （4）轉(zhuǎn)換結(jié)束后，可通過執(zhí)行IN指令，設(shè)法在輸出允許OE腳上形成一個(gè)正脈沖，打開三態(tài)緩沖器把轉(zhuǎn)換的結(jié)果輸入到DB，一次A/D轉(zhuǎn)換便完成。2.2.2 AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換結(jié)束：EOC1IN0，通道0參考電壓：5V轉(zhuǎn)換時(shí)鐘：接單片機(jī)ALE輸出經(jīng)分頻后得到啟動(dòng)和地址鎖存信號(hào)輸出使能信號(hào)通道地址信號(hào)輸出數(shù)據(jù)/WR/RD片選信號(hào)：P3.3=0/INT0CC4060_7AD_CS 2.2.3電路設(shè)計(jì)硬件資源分配數(shù)碼管顯示電路：用 P2 口：bcd 碼輸出P2.3P2.0；字位選擇 cba=P2.6P2.4 ；小數(shù)點(diǎn) P2.7鍵盤電路： P3口低四位1號(hào)按鍵P3.0-模式切換2號(hào)按鍵P3.1-通道、報(bào)警限加3號(hào)按鍵P3.2-通道、報(bào)警限減4號(hào)按鍵P3.3- 查詢法，接收ad轉(zhuǎn)換狀態(tài) （不作為按鍵使用） 中斷法，收ad結(jié)束中斷信號(hào)ADC0809電壓轉(zhuǎn)換電路控制信號(hào)：/wr=p3.6 /rd=p3.7 eoc= p3.3 Cs= p3.5 轉(zhuǎn)換通道選擇地址線：CBA =P1(6-4)3 軟件設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)3.1.1 基本任務(wù) 1、進(jìn)行電壓采集并顯示 3.1.2 擴(kuò)展任務(wù) 1、指定通道采集 2、循環(huán)采集顯示 ，默認(rèn)每通道顯示1秒鐘。3、報(bào)警設(shè)置 報(bào)警上限為4V報(bào)警下限為2V 3.2 程序設(shè)計(jì)3.2.1 主程序框圖 主程序框圖3.3.2 AD信號(hào)采集程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define zxma P0 /字型碼地址，通過P0口送字型碼#define zwma P2 /字位碼地址，通過P2口送字位碼sbit lowflag=P10; /下限報(bào)警LEDsbit highflag=P11; /上限報(bào)警LEDsbit ad_adda=P14; /ad0809地址端A，低位sbit ad_addb=P15; /ad0809地址端B，中位sbit ad_addc=P16; /ad0809地址端C，高位sbit key1=P30; /按鍵1sbit key2=P31; /按鍵2sbit key3=P32; /按鍵3sbit ad_eos=P33; /ad0809轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，1轉(zhuǎn)換完，0正在轉(zhuǎn)換sbit speeker=P34; /蜂鳴器報(bào)警sbit ad_cs=P35; /ad0809片選，低電平有效sbit ad_wr=P36; /ad0809寫入信號(hào)，鎖存地址和啟動(dòng)adsbit ad_rd=P37; /ad0809讀出信號(hào)，通過P0口讀回ad轉(zhuǎn)換結(jié)果uchar ad_data; /ad采集數(shù)據(jù)uchar pdata ad_start,ad_over; /兩個(gè)片外地址，用于產(chǎn)生讀寫信號(hào)uchar ad_td; /ad采集通道uchar ad_mode; /ad采集模式uchar key;uint ad_high=4000; /ad報(bào)警上限，設(shè)置為4Vuint ad_low=2000; /ad報(bào)警下限，設(shè)置為2Vuchar tt0=100; /定時(shí)1s(10ms,需要100次)sbit ad_clk=P17; /本程序利用P1.7產(chǎn)生方波來給ad0808提供脈沖， /*共陰極數(shù)碼管字形碼,共陽極數(shù)碼管取反即可*/uchar code zixing=0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x77, 0x7C, 0x39, 0x5E, 0x79, 0x71;/*共陽極數(shù)碼管字位碼,共陰極數(shù)碼管取反即可*/uchar code ziwei=0x01, 0x02, 0x04, 0x08,0x10, 0x20, 0x40, 0x80;void timer2int(); void delay(uint i); void disp(void);void ad_change(void);void keyscan(void);void keyanswer(void);void alarm(); void timer0int(void);void timer0chengxu(void);void timer1int(void);void timer1chengxu(void);void main(void) timer0int(); timer1int(); while(1) keyscan(); keyanswer(); ad_change(); alarm(); disp(); void keyscan(void) if(!key1) while(!key1)disp(); key=1;F0=1; if(!key2) while(!key2)disp(); key=2;F0=1; if(!key3) while(!key3)disp(); key=3;F0=1; void keyanswer(void) if(key=1&F0=1) ad_mode+; if(ad_mode=5)ad_mode=0; if(ad_mode=0) ad_td=0; if(ad_mode=1) if(key=2&F0=1) ad_td+; if(ad_td=8)ad_td=0; if(key=3&F0=1) ad_td-; if(ad_td=255)ad_td=7; if(ad_mode=2)TR0=1; else TR0=0; if(ad_mode=3) if(key=2&F0=1) ad_high=ad_high+100; if(key=3&F0=1) ad_high=ad_high-100; if(ad_mode=4) if(key=2&F0=1) ad_low=ad_low+100; if(key=3&F0=1) ad_low=ad_low-100; F0=0; void timer0int(void) TMOD=0x11; TH0=(65536-10000/1)/256; TL0=(65536-10000/1)%256; ET0=1; EA=1; TR0=0; void timer0chengxu(void) interrupt 1 TH0=(65536-10000/1)/256; TL0=(65536-10000/1)%256; tt0-; if (tt0=0) tt0=100; ad_td+; if(ad_td=8)ad_td=0; void timer1int() TMOD=0x11; TH1=(65536-500/1)/256; TL1=(65536-500/1)%256; ET1=1; EA=1; TR1=0; void timer1chengxu() interrupt 3 uint ad_dianya; if (ad_dianyaad_high|ad_dianyaad_low) TR1=1; /開放T1中斷 else TR1=0; /關(guān)閉T1中斷 void ad_change(void) ad_adda=0; ad_addb=0;ad_addc=0;P1=P1|(ad_td4);ad_cs=0; ad_start=0x00; while(ad_eos=1)disp(); ad_data=ad_over; void disp(void) uint ad_dianya; uchar j,k,l,m; if(ad_mode=0|ad_mode=1|ad_mode=2) ad_dianya=ad_data*19.60784; if(ad_mode=3) ad_dianya=ad_high; if(ad_mode=4) ad_dianya=ad_low; j=ad_dianya/1000; k=ad_dianya%1000/100; l=ad_dianya%100/10; m=ad_dianya%10; zwma=ziwei0; zxma=zixingad_mode; delay(1); zxma=0xFF; zwma=ziwei2; zxma=zixingad_td; delay(1); zxma=0xFF; zwma=ziwei4; zxma=zixingj&0x7f; delay(1); zxma=0xFF; zwma=ziwei5; zxma=zixingk; delay(1); zxma=0xFF; zwma=ziwei6; zxma=zixingl; delay(1); zxma=0xFF; zwma=ziwei7; zxma=zixingm; delay(1); zxma=0xFF; void delay(uint i) unsigned int j,k; for(j=0;ji;j+) for(k=0;k121;k+); void timer2int() C_T2=0; RCAP2H=(65536-100)/256; RCAP2L=(65536-100)%256; EA=1; ET2=1; TR2=1; void timer2pro(void) interrupt 5 using 0 TF2=0; ad_clk=ad_clk; 4 系統(tǒng)調(diào)試硬件焊接分為單片機(jī)板和擴(kuò)展版兩部分。在焊接單片機(jī)板的時(shí)候出現(xiàn)過虛焊和漏焊的現(xiàn)象，再其次就是在焊接擴(kuò)展板的時(shí)候，自己將排陣竟然全部焊接反了，由于自己的疏忽，導(dǎo)致杜邦線無法連接。然后自己又逐一將排陣全部焊接了一遍，再者就是電路板的布局問題，由于自己是第一次走線，導(dǎo)致板子背面的走線很不光滑而且混亂，沒有秩序，但最終在自己的努力下實(shí)現(xiàn)了功能。由于自己曾經(jīng)掌握一些簡單的匯編語言，例如VB,C,C+等匯編語言，所以開始的時(shí)候總想將匯編語言寫成C語言的格式，導(dǎo)致程序頻頻出現(xiàn)問題。而且由于自己起初對(duì)KEIL C軟件不是非常了解，所以很多時(shí)候出現(xiàn)問題自己不會(huì)改寫。但最終在老師和同學(xué)的幫助之下，悉心學(xué)習(xí)