八路輸入模擬信號的數(shù)值顯示電路

1、八路輸入模擬信號的數(shù)值顯示電路作品簡介八路輸入模擬信號的數(shù)值顯示電路由以下幾部分組成：電源部分，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，主控部分，數(shù)碼顯示部分，驅(qū)動單元這五個主要單元。電源部分是由220V電壓通過變壓器變壓變成±12V的正弦波，在經(jīng)過全橋電路和濾波電容在經(jīng)過7805后變成5V固定電壓，數(shù)模轉(zhuǎn)換部分是由ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊提供，它的采樣頻率為8位、是一種以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址鎖存譯碼后的信號，只選通8個模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，主控電路有單片機STC89C52組成，它是整個電路的核心。而數(shù)碼顯示電路是由4位共陽極數(shù)碼管提供，驅(qū)

2、動部分采用PNP型的三極管來驅(qū)動數(shù)碼管。74LS74作為四分頻使用,來提供ADC0809的時鐘。南通職業(yè)大學(xué)電子工程系作品制作說明引言部分智能儀器是計算機技術(shù)和測量儀器結(jié)合的產(chǎn)物，是含有微計算機或微處理器的測量儀器，由于他擁有對數(shù)據(jù)的存儲、運算、邏輯判斷及自動化操作等功能，具有一定智能作用，因而被稱之為智能儀器。智能儀器的出現(xiàn)，極大地擴充了傳統(tǒng)儀器的應(yīng)用范圍。智能儀器實質(zhì)上是一種硬件和軟件的結(jié)合設(shè)計，并且充分利用了軟件技術(shù)的強大功能，它把儀器的主要功能集中放在程序存儲器ROM中，因而，當(dāng)需要增加功能時，不需要全面改變硬件設(shè)計，而只要修改存放在ROM中的軟件內(nèi)容就可以很放便地改變儀器的功能。智能

3、儀器憑借其體積小、功能強、功耗低等優(yōu)勢，迅速地在家用電器、科研單位和工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。因此單片機的應(yīng)用使智能儀器具有以下功能特點： 1、具有友好的人機對話能力。2、自動矯正零點滿度和切換量程。3、多點快速檢測。4、自動修正各類測量誤差。5、數(shù)字濾波。6、數(shù)據(jù)處理。7、各種控制規(guī)律。8、多種輸出形式。9、數(shù)據(jù)通信。10、自診斷和故障監(jiān)控。11、掉電保護。模數(shù)轉(zhuǎn)換：把連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)化為在時間和幅值上離散的數(shù)字量。模數(shù)轉(zhuǎn)換器：實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路或器件，又稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC。ADC是模擬量和數(shù)字量之間不可缺少的橋梁。A/D轉(zhuǎn)換器在數(shù)字控制系統(tǒng)中擁有重要的地位。A/D轉(zhuǎn)換器將各種模擬信

4、號轉(zhuǎn)換為抗干擾性更強的數(shù)字信號，直接進(jìn)入數(shù)字計算機上進(jìn)行處理，存儲并產(chǎn)生數(shù)字控制信號。               1 總體方案：把ADC0809的ALE的引腳置為高電平，地址鎖存與譯碼器將A， B，C 三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)過一段延時，然后把ALE的引腳設(shè)為低電平。接著把START引腳置為高電平，經(jīng)過一段延時，然后置為低電平，再經(jīng)過一段延時，此時開始模數(shù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)OE為高電平時。把轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量存放在內(nèi)存某單元中，然后把OE置為低電平，延時，用這

5、種方式依次把八個通道的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量存放在假設(shè)的某個單元中。當(dāng)單片機接收到ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束性號信號后(既OE為低電平) 。轉(zhuǎn)換結(jié)果放在P0口。單片機取P0口數(shù)據(jù)并進(jìn)行BCD碼調(diào)整，再通過P1口把調(diào)整后的數(shù)值送到數(shù)碼管上顯示，按照這樣的方式依次把內(nèi)存單元的八個單元的值在數(shù)碼管上依次顯示出來。采用動態(tài)掃描的方式依次選通四個共陽數(shù)碼管，第四個數(shù)碼管顯示通道數(shù)、第三個數(shù)碼管顯示一橫、第二個數(shù)碼管顯示個位、第一個數(shù)碼管顯示十位，使得轉(zhuǎn)換好的數(shù)值依次在數(shù)碼管上顯示出來。我們采用ADC0809作A/D 轉(zhuǎn)換器，STC89C51作控制器，74HC74作二分頻器。開機后能自動輪流顯示8路輸入的模擬電

6、壓值， 輸入電壓在0 5V范圍內(nèi)， 顯示值在0255范圍內(nèi)。內(nèi)存中有八個單元存放采樣值，四個單元存放顯示數(shù)據(jù)，依次為十位、個位、一橫和通道標(biāo)志位。STC89C52單片機其總體框圖（圖1.1） 顯示單元A/D轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路總體框圖2 硬件設(shè)計2.1 電源部分本系統(tǒng)由220V市交流電通過變壓器降為9V的交流電，然后再通過整流電路和電容一次得到直流電，接著和7805的輸入端1腳相連，7805 的2腳接地，7805的3腳輸出，再經(jīng)過電容的二次濾波輸出5V的直流電源，提供給整個系統(tǒng)工作。系統(tǒng)電源的提供2.2 主控單元STC89C52STC89C52RC/RD+系列單片機的宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、

7、高速、低功耗的單片機，指令代碼完全兼容于傳統(tǒng)的8051單片機。12時鐘|機器周期和6時鐘|機器周期可任意選擇。其加密性強，低功耗，超低價，高速，高可靠，強抗靜電，強抗干擾最新的D版本內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路圖2.2 STC89C52其特點如下：Ø 增強型6 時鐘/ 機器周期，12 時鐘/ 機器周期 8051 CPUØ 工作電壓：5.5V - 3.4V（5V 單片機） / 3.8V - 2.0V（3V 單片機）Ø 工作頻率范圍：0 - 40 MHz，相當(dāng)于普通8051 的 080MHz.實際工作頻率可達(dá)48MHz.Ø 用戶應(yīng)用程序空間 4K / 8

8、K / 13K / 16K / 20K / 32K / 64K 字節(jié)Ø 片上集成 1280 字節(jié) / 512 字節(jié) RAMØ 通用I/O 口（32/36 個），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口）P0 口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O 口用時，需加上拉電阻。Ø I S P （在系統(tǒng)可編程）/ I A P （在應(yīng)用可編程），無需專用編程器/ 仿真器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K 程序3 秒即可完成一片Ø EEPROM 功能Ø 看門狗Ø

9、內(nèi)部集成M A X 8 1 0 專用復(fù)位電路（D 版本才有），外部晶體2 0 M 以下時，可省外部復(fù)位電路Ø 共3 個16 位定時器/ 計數(shù)器，其中定時器0 還可以當(dāng)成2 個8 位定時器使用Ø 外部中斷4 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒Ø 通用異步串行口(UART)，還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UARTØ 工作溫度范圍： 0 - 75 / -40 - +85Ø 封裝： PDIP-40，PLCC-44,PQFP-442.2.1 單片機的抗干擾能力選擇自身抗干擾能力強的單片機，對提高單片機系

10、統(tǒng)的可靠性起到事半功倍的作用。1口結(jié)構(gòu) 單片機的直接與外界相連，是引入干擾的重要途徑。單片機口的抗干擾措施是：輸入口內(nèi)帶施密特觸發(fā)器，中耐壓輸入緩沖，對大功率輸出引腳采用小功率管并聯(lián)技術(shù)等。2 系統(tǒng)時鐘 在指令執(zhí)行速度不變的前提下，盡量降低單片機外時鐘的速度，降低外時鐘的干擾。 3 電源腳排列 將電源腳與地線腳排在相鄰的位置上。 4 時鐘監(jiān)視，低電壓復(fù)位 注意了以上幾方面的問題，就使單片機具有較強的自身抗干擾能力。2.2.2 晶振石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間，等效為一個并聯(lián)諧振回路，振蕩頻率應(yīng)該是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率。晶體旁邊的兩個電容接地，實際上就是電容三點式電路的分壓電容，接

11、地點就是分壓點。2.2.3 復(fù)位復(fù)位電路工作原理是利用RC元件，給電容充電,電容的電壓緩慢上升直到Vcc，沒到Vcc時芯片復(fù)位腳近似低電平，于是芯片復(fù)位，接近Vcc時芯片復(fù)位腳近高電平，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成。2.3 分頻器 本系統(tǒng)的頻器工作原理是利用一個74LS74的集成塊提供，原理圖中利用兩個D觸發(fā)器串聯(lián)達(dá)到分頻的目的。2.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0809ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時，才

12、可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADC0809 芯片性能特點: 是一個逐次逼近型的A/D 轉(zhuǎn)換器,外部供給基準(zhǔn)電壓;單通道轉(zhuǎn)換時間116us；分辨率為8 位,帶有三態(tài)輸出鎖存器,轉(zhuǎn)換結(jié)束時,可由CPU 打開三態(tài)門, 讀出8 位的轉(zhuǎn)換結(jié)果;有8 個模擬量的輸入端,可引入8 路待轉(zhuǎn)換的模擬量。圖2.4 ADC08092.5 驅(qū)動單元我們利用PNP型三極管實現(xiàn)動態(tài)掃描，依次選通四個數(shù)碼管。即當(dāng)三極管的基極和單片機相連的端口為低電平時，三極管工作，進(jìn)而選通數(shù)碼管，同時三極管具有放大作用，三極管是一種電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?.6 LE

13、D數(shù)碼管顯示LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED。這種顯示塊有共陰極與共陽極兩種。共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極為高電平時，發(fā)光二極管點亮；共陽極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極并接。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 主程序部分主程序的功能主要是首先進(jìn)行初始化，然后ADC0809采集數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,最后通過單片機STC89C52把數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管，在數(shù)碼管上依次顯示8個通道轉(zhuǎn)換后的值。3.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分首先把轉(zhuǎn)換值存放在內(nèi)存某單元，設(shè)初值，再啟動測試程序，查按鍵，A/D檢測通道，更新顯示，判斷8路模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，若沒結(jié)束則

14、返回到測試啟動程序，若轉(zhuǎn)換結(jié)束則恢復(fù)端口。3.3 顯示部分用內(nèi)存某些單元存放8路信號循環(huán)顯示控制的數(shù)據(jù)和采樣值。然后把顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三位BCD碼分別存入某單元。調(diào)用四位顯示程序，在P1口輸出數(shù)據(jù)，然后用動態(tài)掃描，依次選通四個數(shù)碼管并查表顯示數(shù)據(jù)，完成后返回到顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼的那部分?？偨Y(jié)內(nèi)容 本課題設(shè)計總體上來說是順利完成了，但由于時間和自己的理論知識和實踐操作水平有限，致使作品的有些功能并沒有達(dá)到預(yù)期效果，在老師和其他兩位同學(xué)的團結(jié)努力下大部分功能基本上實現(xiàn)?？偟膩碚f還是不錯的。在這次的畢業(yè)設(shè)計過程中我們?nèi)诵〗M通過不斷的討論和探索查閱資料，最終完成了此次的畢業(yè)設(shè)計，在此過程中，我從對

15、單片機C語言的生疏，到了解，再到深入研究，第一次完成了一件實際應(yīng)用的設(shè)計，感覺有不少的收獲：1.鞏固了以前學(xué)的專業(yè)知識，并在以前的基礎(chǔ)上理解的更加透徹，掌握的更加熟練；2.鍛煉了自己的實際應(yīng)用能力，將課本上學(xué)到的理論知識和實際生產(chǎn)聯(lián)系了起來；3.增強了自己獨立解決問題的能力。雖然，在這個過程中我們也曾遇到了不少困難，但是，在老師和同學(xué)們的熱情幫助和我自己的不懈努力下，所有的難題都被我們逐個解決，我也從中獲得了勝利的喜悅。這也讓我明白了一個道理:前途是光明的，道路是曲折的，只有靠自己頑強拼搏的精神和堅持不懈的努力才能夠到達(dá)成功的彼岸。正所謂：天下無難事，只要肯攀登。只要有契而不舍的精神，就沒有辦

16、不到的事！總之，通過這次的畢業(yè)設(shè)計我確實的獲得了不少的東西。7南通職業(yè)大學(xué)電子工程系作品制作說明附錄使用說明 如下圖所示：當(dāng)電路通電時首先顯示的是模擬值從05-0到00-7，當(dāng)按下促發(fā)按鈕P3.2時，按著不動則顯示數(shù)字值從FF-0到00-7。其中千位和百位兩位數(shù)碼管顯示的是模擬值或數(shù)字值，十位是顯示位顯示的是通道值0到7。原理圖參考程序#include <at89x52.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intUcharcodeseg=0xc0,0xf9,0xa4

17、,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;uchar code sel=0x7f,0xbf,0xdf,0xef;uchar dis=0x00,0x00,0x00,0x00;uchar cnt,ad_cnt,ad1,ad2,ad3,ad4,sign,adval;uint count,tmp,ad;sbit key =P32;/sbit start=P36;/AD啟動sbit en =P37;/AD out enablesbit adda =P33;/AD通道選擇sbit addb =P34;/sbit ad

18、dc =P35;/*-*/*-*/void init() /定時器初始化TMOD=0X01;TH0=(63535-4000)/256;TL0=(63535-4000)%256;EA=1;TR0=1;ET0=1;/*-*/void timer0() interrupt 1 /定時器中斷TH0=(63535-4000)/256;TL0=(63535-4000)%256;if(+cnt>=4)cnt=0;P0=0xff;P0=discnt;P2=selcnt;count+;void delay(uchar k) /延時uchar i,j;for(i=0;i<k;i+)for(j=0;j&

19、lt;121;j+);/*-*/uchar adc0809(uchar num)/AD轉(zhuǎn)換程序en=0;start=0;switch(num)case 0x00: addc=0;addb=0;adda=0;break;case 0x01: addc=0;addb=0;adda=1;break;case 0x02: addc=0;addb=1;adda=0;break;case 0x03: addc=0;addb=1;adda=1;break;case 0x04: addc=1;addb=0;adda=0;break;case 0x05: addc=1;addb=0;adda=1;break;case 0x06: addc=1;addb=1;adda=0;break;case 0x07: addc=1;addb=1;adda=1;break;start=1;_nop_();start=0;delay(50);en=1;return P1;void main() /主程序init()