壓力測(cè)試系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、目錄摘要2第一章 設(shè)計(jì)背景1.1 壓力測(cè)試系統(tǒng)的相關(guān)背景31.2 總體設(shè)計(jì)方案論證31.2.1 壓力測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖31.2.2 壓力測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖分析31.2.3 總體設(shè)計(jì)方案分析4第二章 硬件設(shè)計(jì)2.1 AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介52.1.1 主要特性52.1.2 管腳說明62.1.3 AT89C51 單片機(jī)在電路圖中連接72.2 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)82.2.1單片機(jī)組成82.2.2 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路介紹82.3 壓力傳感器92.3.1 壓力傳感器的選擇92.3.2 壓力傳感器工作原理92.3.3 電阻應(yīng)變片92.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)102.4.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換102.4.

2、2 ADC0808芯片102.5 接口電路的設(shè)計(jì)132.6 驅(qū)動(dòng)與顯示電路142.6.1 74LS245的原理142.6.2 74LS245驅(qū)動(dòng)電路152.7 電源電路的設(shè)計(jì)162.8 原理圖16第三章 軟件設(shè)計(jì)3.1 總體流程圖173.2 子程序173.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換子程序173.2.2 顯示子程序17第四章 調(diào)試及仿真4.1 程序代碼184.2 仿真結(jié)果204.3 數(shù)據(jù)分析20附錄一 課程設(shè)計(jì)總結(jié)21附錄二 參考文獻(xiàn)22摘要此次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的壓力檢測(cè)系統(tǒng)，選擇的單片機(jī)是基于 AT89C51單片機(jī)的測(cè)量與 顯示，將壓力經(jīng)過壓力傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過放大器放大，然后進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)

3、換器將模擬 量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量顯示，我們所采樣的 A/D轉(zhuǎn)換器為ADC0808第一章設(shè)計(jì)背景1.1 壓力測(cè)試系統(tǒng)的相關(guān)背景近年來，隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，傳感器在人們的工作和日常生活中應(yīng)用越來越普遍。 壓力是工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)之一。壓力的檢測(cè)或控制是保證生產(chǎn)和設(shè)備安全運(yùn)行必不 可少的條件。實(shí)現(xiàn)智能化壓力檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)工業(yè)過程的控制具有非常重要的意義。壓力傳感器 是工業(yè)實(shí)踐、儀器儀表控制中最為常用的一種傳感器，并廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉 及水利水電、鐵路交通、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管 道等眾多行業(yè)。壓力測(cè)量對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和安全生產(chǎn)具有重要的意義。 在工業(yè)生產(chǎn)中，為

4、了高效、 安全生產(chǎn)，必須有效控制生產(chǎn)過程中的諸如壓力、流量、溫度等主要參數(shù)。由于壓力控制在 生產(chǎn)過程中起著決定性的安全作用，因此有必要準(zhǔn)確測(cè)量壓力。通過壓力傳感器將需要測(cè)量 的位置的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過運(yùn)算放大器進(jìn)行信號(hào)放大，送至8位A/ D轉(zhuǎn)換器,然后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)單片機(jī)轉(zhuǎn)換成LED顯示器可以識(shí)別的信息，最后顯示輸出。1.2 總體設(shè)計(jì)方案論證1.2.1 壓力測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖壓力檢測(cè)龜路1ADC080圖1-1壓力測(cè)試系統(tǒng)原理方框AT89C512壓力測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖分析電路主要分成兩個(gè)模塊：A/1D轉(zhuǎn)換模塊和顯示模塊，我們選用的LED顯示電A路轉(zhuǎn)奐奐器是

5、ADC0808單片機(jī)為AT89C51顯示為4位數(shù)碼管顯示。根據(jù)硬件電路編程，調(diào)試出來并顯示結(jié)果1.2.3總體設(shè)計(jì)方案分析本次設(shè)計(jì)是基于AT89C5單片機(jī)的測(cè)量與顯示。電路采用ADC080模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，ADC0808 是CMO工藝，采用逐次逼近法的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)有帶鎖存功能的8路模擬電子開關(guān)， 先用ADC080的轉(zhuǎn)換器對(duì)各路電壓值進(jìn)行采樣，然后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù) 字信號(hào)，再經(jīng)單片機(jī)轉(zhuǎn)換成LED顯示器可以識(shí)別的信息，最后顯示輸出。本次設(shè)計(jì)是以單片 機(jī)組成的壓力測(cè)量，系統(tǒng)中必須有前向通道作為電信號(hào)的輸入通道，用來采集輸入信息。壓 力的測(cè)量，需要傳感器，利用傳感器將壓力轉(zhuǎn)換成

6、電信號(hào)后，再經(jīng)放大并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后才能由計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效處理。然后用 LED進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是，將軟件下載 到硬件上調(diào)試出來了需要顯示的數(shù)據(jù)，當(dāng)輸入的模擬信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)候，通過A/D轉(zhuǎn)換后， LED將顯示不同的數(shù)值。第二章硬件設(shè)計(jì)2.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ) (FPEROFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory )的低電壓，高性能 CMOS位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的 可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEI高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與

7、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPUffi閃爍存儲(chǔ)器組 合在單個(gè)芯片中，ATMEL勺AT89C51是一種高效微控制器。如圖2-1 :圖2-1AT89C51外部引腳圖2.1.1 主要特性8031 CPU與 MCS-51 兼容全靜態(tài)工作： 0Hz-24KHz4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器（壽命：1000寫/擦循環(huán)）三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定128*8 位內(nèi)部 RAM32 條可編程 I/O 線兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器6 個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2.1.2 管腳說明VCC供電電壓。GND接地。P0 口： P0 口為一個(gè)8位漏級(jí)開

8、路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1 口的管腳 第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原 碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)， 將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8

9、位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL 門電流，當(dāng)P2口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入 時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 口： P3 口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“ T后，它們被

10、內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低 電平，P3 口將輸出電流（ILL ）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口：P3 口管腳備選功能P3.0 RXD （串行輸入口）P3.1 TXD （串行輸出口）P3.2 /INT0 （外部中斷 0）P3.3 /INT1 （外部中斷 1）P3.4 T0 （記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1 （記時(shí)器 1 外部輸入）P3.6 /WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的

11、高電平時(shí)間。ALE當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 在FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6 。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意 的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH 地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOV，MOV指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微 拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。/PSEN外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSE

12、N有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA:當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH，不管是否有內(nèi) 部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP。XTAL1反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2來自反向振蕩器的輸出。2.1.3 AT89C51 單片機(jī)在電路圖中連接連接如下圖 2-2 所示：圖 2-2 AT89C51 單片機(jī)在電路圖中的連接2.2 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.2.1 單片機(jī)組

13、成單片機(jī)的最小系統(tǒng)由RAM ROM晶振電路，復(fù)位電路，電源，地線組成。 電路設(shè)計(jì)如圖 2-3所示：圖 2-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的功能將更加完善，因而單片機(jī)的應(yīng)用將更加普及。它們 將在智能化儀器、家電產(chǎn)品、工業(yè)過程控制等方面得到更廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)將是智能化儀 器和中、小型控制系統(tǒng)中應(yīng)用最多的有種微型計(jì)算機(jī)。2.2.2 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路介紹2.2.2.1 51單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容 C1的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間， 一般采用 1030uF， 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。2.2.2.2 51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振 Y1也可以采用6MHz

14、或者11.0592MHz在正常工作的 情況下可以采用更高頻率的晶振， 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理 速度，頻率越大處理速度越快。2.2.2.3 51單片機(jī)最小系統(tǒng)起振電容 C2 C3一般采用1533pF,并且電容離晶振越近 越好，晶振離單片機(jī)越近越好 4.P0 口為開漏輸出，作為輸出口時(shí)需加上拉電阻，阻值一般為 10k。2.2.2.4 設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)，加 1 計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（ 1 個(gè)機(jī)器周期等于 12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的 1/12 ）。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tcy就是定時(shí)時(shí)間 t。2.2.2.5 設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或

15、T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。在每 個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期 又采樣到一低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的 S3P1期間裝入計(jì)數(shù) 器。由于檢測(cè)一個(gè)從 1到 0的下降沿需要 2個(gè)機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持 一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHZ寸，最高計(jì)數(shù)頻率不超過1/2MHZ,即計(jì)數(shù)脈沖的周期要 大于 2 ms。2.3 壓力傳感器2.3.1 壓力傳感器的選擇壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的傳感器。通常把壓力測(cè)量?jī)x表中的電測(cè)式儀表 稱為壓力傳感器。壓力傳感器一般由彈性敏感元件和位移敏感元件（或應(yīng)變計(jì)）組成。

16、彈性 敏感元件的作用是使被測(cè)壓力作用于某個(gè)面積上并轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變，然后由位移敏感元件 或應(yīng)變計(jì)轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。有時(shí)把這兩種元件的功能集于一體。壓力傳感 器廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航 天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。力學(xué)傳感器的種類繁多，但常用的壓力傳感器有電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片 壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感 器及電容式加速度傳感器，光纖壓力傳感器等。應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具 有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。壓力傳

17、感器是使用最為廣泛的一種傳感器。 傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量輕，不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體 技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特 性好。特別是隨著MEM技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小、可靠性2.3.2 壓力傳感器工作原理壓阻式應(yīng)變壓力傳感器的主要由電阻應(yīng)變片按照惠斯通電橋原理組成。2.3.3 電阻應(yīng)變片一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的 主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電 阻應(yīng)變

18、片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的 粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn) 生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放 大，再傳輸給處理電路（通常是 A/D轉(zhuǎn)換和CPU顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2-4：圖 2-4 金屬電阻應(yīng)變絲的結(jié)構(gòu) 如圖所示，是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保 護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)

19、，但電阻 的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動(dòng)電流太大，同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過 高，不同的環(huán)境中使用， 使應(yīng)變片的阻值變化太大， 輸出零點(diǎn)漂移明顯， 調(diào)零電路過于復(fù)雜 而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。2.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)2.4.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換模擬量輸入通道的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。能夠完成這一任務(wù)的器件稱之為模數(shù) 轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器。本次設(shè)計(jì)的中A/D轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是將放大器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換 位數(shù)字量進(jìn)行輸出。A/D轉(zhuǎn)換電路的核心元件是ADC0808E片2.4.2 ADC0808 芯片ADC 0808和ADC 0809除精

20、度略有差別外(前者精度為8位、后者精度為7位)，其余各 方面完全相同。它們都是CMO器件，不僅包括一個(gè)8位的逐次逼近型的ADC部分，而且還提 供一個(gè)8通道的模擬多路開關(guān)和通道尋址邏輯，因而有理由把它作為簡(jiǎn)單的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。 利用它可直接輸入8個(gè)單端的模擬信號(hào)分時(shí)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測(cè)和過程控制、運(yùn) 動(dòng)控制中應(yīng)用十分廣泛。1) 主要技術(shù)指標(biāo)和特性1)分辨率：8位。(2) 總的不可調(diào)誤差： ADC0808為土 1/2LSB,ADC 0809 為土 1LSB(3) 轉(zhuǎn)換時(shí)間：取決于芯片時(shí)鐘頻率，如 CLK=500kHZ時(shí)，TCONV=12(8s。(4) 單一電源：+5V。(5) 模擬輸

21、入電壓范圍：?jiǎn)螛O性05V;雙極性土 5V, 10V(需外加一定電路)。(6) 具有可控三態(tài)輸出緩存器。(7) 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制為脈沖式(正脈沖)，上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使 A/D轉(zhuǎn) 換開始。(8) 使用時(shí)不需進(jìn)行零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié)。2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳ADC0808/0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖 2-5和圖2-6所示。內(nèi)部各部分的作用和 工作原理在內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中已一目了然，在此就不再贅述，下面僅對(duì)各引腳定義分述如下：圖2-5 ADC0808/0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(1) IN0IN78路模擬輸入，通過3根地址譯碼線ADDAADDB ADD(來選通一路。(2) D7D0A/D轉(zhuǎn)換后

22、的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù) 線連接。8位排列順序是D7為最高位，D0為最低位。(3) ADDA ADDB ADDC模擬通道選擇地址信號(hào)， ADDA為低位，ADDC為高位。地址 信號(hào)與選中通道對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。(4) VR(+)、VR(-)正、負(fù)參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi)DAC電阻網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電壓。 在單極性輸入時(shí)，VR(+)=5V, VR(-)=0V ;雙極性輸入時(shí)，VR(+)、VR(-)分別接正、負(fù)極性的 參考電壓。表1地址信號(hào)與選中通道的關(guān)系地址選中通道ADD cADD bADD a000IN。001IN 1010IN 2011IN 3100IN 4101IN

23、5110IN 6111IN 7圖2-6 ADC0808/0809外部引腳圖（5） ALE地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)， A、B、C三位地址信 號(hào)被鎖存，譯碼選通對(duì)應(yīng)模擬通道。在使用時(shí)，該信號(hào)常和 START言號(hào)連在一起，以便同時(shí) 鎖存通道地址和啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。（6）STARA/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近 寄存器清零，下降沿開始 A/D轉(zhuǎn)換。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖，則原來的轉(zhuǎn)換 進(jìn)程被中止，重新從頭開始轉(zhuǎn)換。（7）EO轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效。該信號(hào)在 A/D轉(zhuǎn)換過程中為低電平，其余時(shí) 間為高電平。該信號(hào)可作為被 CPU查詢的狀態(tài)信號(hào)

24、，也可作為對(duì) CPU的中斷請(qǐng)求信號(hào)。在需 要對(duì)某個(gè)模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下， EOC也可作為啟動(dòng)信號(hào)反饋接到START端，但在 剛加電時(shí)需由外電路第一次啟動(dòng)。（8） 0輸出允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)微處理器送出該信號(hào)時(shí)，ADC0808/0809勺輸出三態(tài)門被打開，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線被讀走。 在中斷工作方式下，該信號(hào)往往是CPU 發(fā)出的中斷請(qǐng)求響應(yīng)信號(hào)。3）工作時(shí)序與使用說明ADC0808/0809的工作時(shí)序如圖2-7所示。當(dāng)通道選擇地址有效時(shí)，ALE信號(hào)一出現(xiàn)，地 址便馬上被鎖存，這時(shí)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)緊隨 ALE之后（或與ALE同時(shí)）出現(xiàn)。START勺上升沿將 逐次逼近寄存器SARM位，在該

25、上升沿之后的2卩s加8個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)（不定），EOC言號(hào)將變 低電平，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進(jìn)行中，直到轉(zhuǎn)換完成后EOCS變高電平。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降腅OC言號(hào)后，便立即送出OE信號(hào)，打開三態(tài)門，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖2-7 ADC 0808/0809工作時(shí)序模擬輸入通道的選擇可以相對(duì)于轉(zhuǎn)換開始操作獨(dú)立地進(jìn)行（當(dāng)然，不能在轉(zhuǎn)換過程中進(jìn) 行），然而通常是把通道選擇和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換結(jié)合起來完成 （因?yàn)锳DC0808/0809的時(shí)間特性允許這 樣做）。這樣可以用一條寫指令既選擇模擬通道又啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在與微機(jī)接口時(shí)，輸入通道的選 擇可有兩種方法，一種是通過地址總線選擇，一種是通過數(shù)據(jù)總線選擇。如用EOC言號(hào)去產(chǎn)生中

26、斷請(qǐng)求，要特別注意EOC勺變低相對(duì)于啟動(dòng)信號(hào)有2卩s+8個(gè)時(shí)鐘 周期的延遲，要設(shè)法使它不致產(chǎn)生虛假的中斷請(qǐng)求。為此，最好利用 EOC上升沿產(chǎn)生中斷請(qǐng) 求，而不是靠高電平產(chǎn)生中斷請(qǐng)求2.5 接口電路的設(shè)計(jì)ADC0808W AT89C51采用中斷方式。由于 ADC080葉內(nèi)有三態(tài)輸出鎖存器，因此可以直 接與AT89C51接口。這里將ADC0808乍為一個(gè)外部擴(kuò)展并行I/O 口，采用先選法尋址。由P3.0 控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)端（START，三位地址線加到ADC0808的 ADDA ADDB ADDC端。當(dāng)啟動(dòng) ADC0808寸，先送通道號(hào)地址到 ADDA ADD序口 ADDC鎖存通道號(hào)并啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)

27、換。A/D轉(zhuǎn)換 完畢，EOC端置1,然后使OE端有效，打開輸出鎖存器三態(tài)門，8位數(shù)據(jù)便讀入到單片機(jī)中。 接口電路原理圖2-8所示：圖2-8 ADC0806接口電路原理圖2.6 驅(qū)動(dòng)與顯示電路2.6.1 74LS245 的原理74LS245為8路通向三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。16個(gè)三態(tài)門每?jī)蓚€(gè)三態(tài)門門控制端控制驅(qū)動(dòng)器有效或高阻組成一路雙向驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方向由 門，DIR兩個(gè)控制端控制,態(tài)，在 控制端有效（& =0）時(shí),DIR控制端控制驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方向.即: DIR=0信號(hào)由 B A;DIR=1信號(hào)由A B傳輸。在一一=1時(shí)，A、B為高阻狀態(tài)。74LS245的管腳圖如圖2-9所示:圖2-97

28、4LS245引腳圖2.6.2 74LS245 驅(qū)動(dòng)電路 當(dāng)數(shù)碼管顯示時(shí)，由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力達(dá)不到數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流，有時(shí)工作不穩(wěn)定， 因此需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，使數(shù)碼管顯示電路，如下圖 2-10 所示。本電路用 74LS24516 個(gè)三態(tài)門每?jī)蓚€(gè)三態(tài)門組成一路雙向驅(qū)動(dòng)。 通過單片機(jī)輸送過來的信號(hào)有 74LS245 進(jìn) 行驅(qū)動(dòng)，由數(shù)碼管進(jìn)行顯示。圖2-10 74LS245驅(qū)動(dòng)電路與數(shù)碼管連接圖2.7 電源電路的設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì)圖如 2.11 所示：圖 2-11 電源電路的設(shè)計(jì)圖2.8 原理圖圖 2-12 原理圖第三章軟件設(shè)計(jì)3.1 總體流程圖主程序模塊主程序主要完成定時(shí)器初始化和 A/D轉(zhuǎn)換模擬值

29、通道口選定，調(diào)用顯示子程序等。主程 序的流程圖如圖3-1所示：（開圖臺(tái)3-1主程序流程圖3.2 子程序3.2.1 A/D轉(zhuǎn)換子程序A/D轉(zhuǎn)換子程序用于對(duì)ADC0808勺輸入模擬電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的數(shù)值存入 8 個(gè)相應(yīng)的存入單元中。A/Da轉(zhuǎn)換子程值通道隔一定時(shí)間調(diào)用一次，即每隔一段時(shí)間對(duì)輸入電壓 采樣一次。l_3.2.2 顯示子程序卄顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描調(diào)去實(shí)現(xiàn)示才位數(shù)碼管的數(shù)值顯示。LED數(shù)碼管采用軟件譯碼動(dòng)態(tài) 掃描方式。在顯示子程序中包含多路循環(huán)顯示和單路顯示程序。多路循環(huán)顯示把8個(gè)存儲(chǔ)單元的數(shù)值依次取出送到4位數(shù)碼管上顯示。每一路顯示1秒，單路顯示程序只對(duì)當(dāng)前選中的 一路數(shù)據(jù)

30、進(jìn)行顯示。每路數(shù)據(jù)顯示時(shí)需經(jīng)過轉(zhuǎn)換變成十進(jìn)制BCD碼，放于4個(gè)數(shù)碼管的顯示緩沖中。單路顯示或多路顯示通過標(biāo)志位控制。在顯示控制程序中加入了對(duì)單路或多路循環(huán) 按鍵和通道選擇按鍵判斷。第四章 調(diào)試及仿真4.1 程序代碼#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intunsigned char code tab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar code tab1=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;uchar dis_buf4;sbit ST=P

31、3A0;sbit 0E=P3A1；sbit EOC=P3A2;sbit CLK=P3A3；sbit P20=P2A0；sbit P21=P2A1；sbit P22=P2A2；sbit P23=P2A3；sbit AA=P3A5；sbit BB=P3A6；sbit CC=P3A7；void delay()/ 延時(shí)函數(shù)uchar t；for(t=0；t250；t+)；void display()uchar j；for(j=0；j4；j+)P1=tabdis_bufj；P2=tab1j；delay()；P2=0xff；void t1() interrupt 1 /定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)；作用:產(chǎn)生CLK

32、信號(hào)TH0=(65536-200)/256；TL0=(65536-200)%256；CLK=CLK；void mai n() 主函數(shù)uchar sj=0,ge=0,shi=0,bai=0,qian=0；uint temp;TMOD=0x01;TH0=(65536-200)/256;定時(shí)時(shí)間為 0.2us,亦即 CLK周期為 0.4usTL0=(65536-200)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1)AA=0;選擇通道0BB=0;CC=0;ST=0;關(guān)閉轉(zhuǎn)換OE=0;關(guān)閉輸出ST=1;開啟轉(zhuǎn)換ST=0;關(guān)閉轉(zhuǎn)換while(EOC=0);/判斷是否轉(zhuǎn)換結(jié)束：是則執(zhí)行以下語句

33、，否則等待OE=1;/開啟數(shù)據(jù)輸出允許sj=P0;將數(shù)據(jù)取走，存放在變量sj中OE=0;/關(guān)閉輸出temp=sj;電壓值轉(zhuǎn)換，5V作為參考電壓，分成256份 qian=temp/1000; / 個(gè)位 bai=(temp-qian*1000)/100;/ 十位 shi=(temp-qian*1000-bai*100)/10;/ 百位 ge=temp-qian*1000-bai*100-shi*10;/ 千位 dis_buf0=ge;dis_buf1=shi;dis_buf2=bai; dis_buf3=qian; display();OE=0; 4.2 仿真結(jié)果圖 4-1 仿真結(jié)果圖4.3 數(shù)據(jù)分析由外部傳感器檢測(cè)壓力，數(shù)碼顯示管顯示范圍為 0255，本次課程設(shè)計(jì)用滑動(dòng)變阻器代替 外部傳感器，將滑動(dòng)變阻器平均分成 266份，通過上調(diào)或下調(diào)壓力同步改變壓力值，得到仿 真結(jié)果。例如測(cè)05V電壓：當(dāng)外部傳感器檢測(cè)到壓力，為顯示相應(yīng)電壓(電壓顯示范圍為05V