基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)畢設(shè)論文

1、1本科課程設(shè)計(jì)論文題目：基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：院（系、部）:專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：指導(dǎo)教師：2011 屆本科課程設(shè)計(jì)2完成時(shí)間：20142014 年 1111 月2011 屆本科課程設(shè)計(jì)3物理與電子工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：_學(xué)生姓名學(xué)號(hào)課程名稱電子課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的、主要內(nèi)容（參數(shù)、方法）及要求一、 項(xiàng)目的目的：基于 AT89C51 單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)，強(qiáng)化動(dòng)手能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。二、 項(xiàng)目任務(wù)的主要內(nèi)容和要求：傳統(tǒng)的指針式刻度電壓表功能單一，進(jìn)度低，容易引起視差和視覺疲勞，因而不 能滿足數(shù)字化時(shí)代的需要。采用單片機(jī)的數(shù)字電壓

2、表，將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn) 換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示，從而精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、 集成方便，還可與 PC 實(shí)時(shí)通信。以 AT89C51 為對(duì)象，對(duì)單片機(jī)知識(shí)進(jìn)行梳理，設(shè)計(jì)出快捷精確的數(shù)字電壓表裝置。 三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)（研究）思路：網(wǎng)上查找資料，熟悉數(shù)字電壓表基本原理和研究方法。通過仿真軟件PROTUES 實(shí)現(xiàn)要求的硬件電路圖，實(shí)現(xiàn)測(cè)量電路電壓的功能。四、具體成果形式和要求通過 PROTUE 仿真電路圖展示項(xiàng)目主要功能。工作量2 周時(shí)間，每天 3 學(xué)時(shí)，共計(jì) 42 學(xué)時(shí)進(jìn)度安排第 1 天：召開課程設(shè)計(jì)會(huì)議，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)。針對(duì)課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì) 過程，設(shè)計(jì)要求說

3、明。第 2-3 天：根據(jù)自己選題情況，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料。第 4-5 天：確疋總體方案。第 6-10 天：仿真/制作。第 11-14 :編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。主要參考 資料1 蔣廷彪，劉電霆，高富強(qiáng)，方華.單片機(jī)原理及應(yīng)用出版社：重慶大學(xué)出版社出版時(shí) 間:2005年 1 月第 2 次印刷2 8051 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書電子電氣綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)出版社:北京精儀達(dá)盛科技有限公司3 徐愛鈞智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)（第二版）M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20044 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,20025張國勛縮短 ICL7135A/D 采樣程序時(shí)間的一種方法J 電

4、子技術(shù)應(yīng)用.1993.第一期6高峰.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù) M.北京科學(xué)出版社，2003.指導(dǎo)教師 簽字教研室主任簽字2011 屆本科課程設(shè)計(jì)4摘要數(shù)字電壓表的基本工作原理是利用 A/D 轉(zhuǎn)換電路將待測(cè)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號(hào)，通過相應(yīng)換算后將測(cè)試結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來的一種電壓表。較之于一般的模擬電壓表，數(shù)字電壓表具有精度高、測(cè)量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀、使用方便 等優(yōu)點(diǎn)。隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對(duì)測(cè)量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測(cè)量甚為突出，因?yàn)殡妷旱臏y(cè)量最為普遍。本文介紹一種基于 AT89C51 單片機(jī)的一種電壓測(cè)量電路。該電路采 用高精度、

5、雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換電路，測(cè)量范圍為直流 0-+5 伏，使用 LED 數(shù)碼管顯 示。論文簡單介紹了雙積分電路的原理、ADC0808 勺引腳及功能介紹、74LS373 芯片的引腳及功能，重點(diǎn)描述了高精度數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)思想，分析了軟、硬件各部分電路的工作原理、設(shè)計(jì)過程和調(diào)試過程，最后給出詳細(xì)的測(cè)試數(shù)據(jù)并且進(jìn) 行了分析。關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表；AT89C5 仲片機(jī)；高精度2011 屆本科課程設(shè)計(jì)5AbstractThe basic working principle of digital voltmeter is an analog signal by A/D conv ersi oncircuit

6、to be measured is con verted into digital sig nal, through the corresponding conversionwill test a voltmeter results displayed in digital form. Compared with the general analog voltagemeter, digital voltage meter has the adva ntagesof high precisi on, accuratemeasurement,visual read ing, convenient

7、use etc.With the developme nt of electr onic tech no logy, electr onic measuri ng a large nu mberof electro nic workers must master the means, the measureme nt accuracy and fun cti onalrequireme nts are in creas in gly high, while the voltage measureme nt is very prominent,because the voltage measur

8、eme nt is most com mon. This paper in troduces a kind of voltagemeasurement circuit based on AT89C51 mcu. The circuit uses the high precision, the doubleintegral A/D conversion circuit, the measuring range is 0-+5 DC volts, the use of LED digitaltube display. The paper briefly in troduced the pins a

9、nd pin fun cti on, ADC0808 function andthe prin ciple of double in tegral circuit is in troduced, 74LS373 chip, describes the focus ofdesig n ideas for a high precisi on digital voltage meter, analyzed the soft, the hardware circuitof the working principle, desig n and debuggi ng process, fin ally h

10、as give n the detailed testdata and an alysis. Keywords: digital voltage meter; AT89C51 SCM; high precisio n2011 屆本科課程設(shè)計(jì)6目 錄1 1 引言.12 2 設(shè)計(jì)原理及要求 .22.1 數(shù)字電壓表的實(shí)現(xiàn)原理 .22.2 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)要求.23 3 軟件仿真電路設(shè)計(jì).33.1 設(shè)計(jì)思路.33.2 電路原理圖.33.3 設(shè)計(jì)過程.43.4 AT89C51 的功能介紹.43.4.1 簡單概述. 43.4.2 主要功能特性. 53.4.3 AT89C51 的引腳介紹 . 53.5 AD

11、C0808 的引腳及功能介紹.63.5.1 芯片概述. 63.5.2 引腳簡介. 73.5.3 ADC0808 的轉(zhuǎn)換原理 . 73.6 74LS373 芯片的引腳及功能 .73.6.1 芯片概述. 73.6.2 引腳介紹. 83.7 LED 數(shù)碼管的控制顯示.83.7.1 LED 數(shù)碼管的模型. 83.7.2 LED 數(shù)碼管的接口簡介 . 84 4 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) .104.1 主程序.104.2 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 .104.3 中斷顯示程序.115 5 電壓表的調(diào)試及性能分析 .135.1 調(diào)試與測(cè)試.135.2 性能分析.136 6 電路仿真圖.147 7 總結(jié).152011 屆本

12、科課程設(shè)計(jì)7參考文獻(xiàn).錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄源程序.錯(cuò)誤！未定義書簽。2011 屆本科課程設(shè)計(jì)11 1 引言隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器芯片的集成程度越來越高，單片機(jī)已 可以在一塊芯片上同時(shí)集成 CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)電路，這就很容易將 計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合，組成智能化測(cè)量控制系統(tǒng)。數(shù)字電壓表(Digitalvoltmeter)簡稱 DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把 連續(xù)的模擬量(直流輸入電壓)轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀 表。與此同時(shí)，由 DVM 擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及 非電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。本章重點(diǎn)介紹單片A/D 轉(zhuǎn)換器

13、以及由它們構(gòu)成的基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的工作原目前，由各種單片A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、 工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，示出強(qiáng)大的生命力理。本設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī)的一種電壓測(cè)量電路，該電路采用 ADC0808 本文介 紹一種基于A/D 轉(zhuǎn)換電路，測(cè)量范圍直流 05V 的 4 路輸入電壓值，并在四位 LED 數(shù)碼管上顯示或單路選擇顯示。測(cè)量最小分辨率為 0.019V，測(cè)量誤差約為 正負(fù) 0.02V。2011 屆本科課程設(shè)計(jì)22 2 設(shè)計(jì)原理及要求本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī) AT89C51 與 ADC0808 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，測(cè)量 0 5V 之

14、間的直流電壓值，四位數(shù)碼顯示，但要求使用的元器件數(shù)目最少。2.1 數(shù)字電壓表的實(shí)現(xiàn)原理ADC0808 是 8 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 當(dāng)輸入電壓為 5.00V 時(shí)， 輸出的數(shù)據(jù)值為 255 (0FFH),因此最大分辨率為 0.0196 (5/255)。ADC0808 具有 8 路模擬量輸 入端口，通過 3 位地址輸入端能從 8 路中選擇一路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如每隔一段時(shí)間依 次輪流改變 3 位地址輸入端的地址，就能依次對(duì) 8 路輸入電壓進(jìn)行測(cè)量。LED 數(shù)碼管顯示采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示。通過按鍵選擇可對(duì) 8路循環(huán)顯示，也可單路 顯示，單路顯示可通過按鍵選擇顯示的通道數(shù)。2.2 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)要求可以測(cè)

15、量 05V 范圍內(nèi)的 3 路直流電壓值。 在 4 位 LED 數(shù)碼管上輪流顯示 各路電壓值或單路選擇顯示，其中 3 位 LED 數(shù)碼管顯示電壓值，顯示范圍為 0.00V5.00V，1 位 LED 數(shù)碼管顯示路數(shù),3 路分別為 0-2。要求測(cè)量的最小分辨 率為 0.02V。2011 屆本科課程設(shè)計(jì)3曲電:血TJ-SI# cdpisPICPOO ADDPl IfO WDlPl 2P0 2JAD2Pl 3訊珈Fl 4FC.4/AT4puPl 6P0 6/AD6Pl 7PG 7/AD1ALEPSEMP3d4ycrP2 15P3 l/TIDP3 2/IWTOP2 5/AUP3 JffWTlF2 4/A1

16、2P3 4JT0F2 3/A11FF2.2/A10P3TORP2A/A9P3 7iP2 0/A8QjPs 3 3 軟件仿真電路設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)思路多路數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)、 A/D 轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼管顯示電路和按鍵處理電路組成， 由于 ADC0808 在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)需要有 CLK 信號(hào)， 本 試驗(yàn)中 ADC0808的 CLK 直接由外部電源提供為 500kHz 的方波。由于 ADC0808 的參考電壓 VREF = VCC,所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯 示出電壓值。實(shí)際顯示的電壓值(D/256*VREF) ADC0808 采用逐次逼近法轉(zhuǎn)換， 把模擬電壓轉(zhuǎn)換

17、成 16 進(jìn)制的 D，由于是對(duì)直流電壓 05V 進(jìn)行采集，所以 D 對(duì) 應(yīng)的電壓為 V0，我們的目的就是要把 V0 顯示在 LED 顯示器上，因?yàn)閱纹瑱C(jī)不 好進(jìn)行小數(shù)點(diǎn)計(jì)算，所以有：V0=2*D 擴(kuò)大了 100 倍，擴(kuò)大 100 倍后的結(jié)果高八 位放寄存器 B，低八位放寄存器 A，分寄存器 B 為 0 或不為 0 的情況進(jìn)行存取數(shù) 據(jù)，得到的結(jié)果個(gè)位放入 R0,十位放入 R1,通過查表使之顯示在 LED 顯示器。3.2 電路原理圖電路原理圖如圖 3-1 所示。OE 9W2NINOAPcLEwD6D5DroEFat*I_IARlm噩需汀gcgTVIATS0S5L冊(cè)67$T MEOC 口CLK L

18、321 SI,VI d38 D】 耳丘236 命35D4a 0530 ALE2&2724$4閃8圖 3-1 電路原理圖43E32011 屆本科課程設(shè)計(jì)43.3 設(shè)計(jì)過程簡易數(shù)字電壓測(cè)量電路由 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成。電路原 理圖見附錄 2。A/D 轉(zhuǎn)換由集成電路 0808 完成。0808 具有 8 路模擬輸入端口， 地址(23-25)腳可決定對(duì)哪路模擬輸入作 A/D 轉(zhuǎn)換，22 腳為地址鎖存控制，當(dāng)輸 入為高電平時(shí)，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。6腳為測(cè)試控制， 當(dāng)輸入一個(gè) 2us 寬高電 平脈沖時(shí)， 就開始 A/D 轉(zhuǎn)換。 7 腳為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)

19、 7 腳輸出高電平。9 腳為 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當(dāng) OE 腳為高電平時(shí)，A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從該端口輸出。10 腳為 0808 的時(shí)鐘輸入端，由外部信號(hào)源提供。單片 機(jī)的 P1、P3.0-P3.3 端口作為四位 LED 數(shù)碼管現(xiàn)實(shí)控制。P3.5 端口用作單路顯示 /循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換按鈕，P3.6 端口用作單路顯示時(shí)選擇通道。P0 端口作 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù) 據(jù)讀入用，P2 端口用作 0808 的A/D 轉(zhuǎn)換控制。3.4 AT89C51 的功能介紹3.4.1 簡單概述AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM Flash Programmable and Era

20、sable Read Only Memory )的低電 壓、高性能2011 屆本科課程設(shè)計(jì)5CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C51 是一種帶 2K 字 節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可 以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制 造，與工業(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CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C2051 是它的一種精簡版本。AT89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引

21、腳排列如圖3-2 所示。U1AT89C51圖 3-2 AT89C51 芯片模型19.XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1182930314_24=63938XTAL2RSTPSENALEEAP1P1P1P1P1P1P1P1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD37363534333221

22、2223242526272810111213141516172011 屆本科課程設(shè)計(jì)6342 主要功能特性(1) 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器。(2) 32 個(gè)雙向 I/O 口； 128X8 位內(nèi)部 RAM 。(3) 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，時(shí)鐘頻率0-24MHZ。(4) 可編程串行通道。(5) 5 個(gè)中斷源。(6) 2 個(gè)讀寫中斷口線。(7) 低功耗的閑置和掉電模式。(8) 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。3.4.3 AT89C51 的引腳介紹89C51 單片機(jī)多采用 40 只引腳的雙列直插封裝(DIP)方式，下面分別簡單介紹。(1)電源引腳電源引腳接入單片機(jī)的工作電源。Vcc(40 引

23、腳)：+5V 電源。GND(20 引腳)：接地。時(shí)鐘引腳XTAL1(19 引腳)：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器電路的輸入端。XTAL2(20 引腳)：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。圖 3-3 電源接入方式(3)復(fù)位 RST(9 引腳)在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期(24 個(gè)振蕩周期)以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51 芯片便循環(huán)復(fù)位。懸空-XTAL2XTAI1信號(hào)GNDHS*2.外部方式XTAL2XTAI1GND2011 屆本科課程設(shè)計(jì)7EA/Vpp（31 弓 I 腳）EA為外部程序存儲(chǔ)器訪問允許控制端。當(dāng)它為高電平時(shí)，單片機(jī)讀片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，在 PC

24、值超過 OFFFH 后將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)它為低電平時(shí)，只限定在外部程序存儲(chǔ)器，地址為 OOOOHFFFFH。Vpp 為該引腳的第二功能， 為編程電壓輸入端。(5) ALE/PROG(3O 引腳)ALE 為低八位地址鎖存允許信號(hào)。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE 的負(fù)跳沿江 PO 口發(fā) 出的第八位地址鎖存在外接的地址鎖存器， 然后再作為數(shù)據(jù)端口。PROG為該引 腳的第二功能，在對(duì)片外存儲(chǔ)器編程時(shí)，此引腳為編程脈沖輸入端。(6)PSEN(29 引腳)片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在單片機(jī)讀片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出 脈沖的負(fù)跳沿作為讀片外程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。(7) pin39-pin32 為 P0

25、.0-P0.7 輸入輸出腳，稱為 P0 口。P0 是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 口。內(nèi)部不帶上拉電阻，當(dāng)外接上拉電阻時(shí)，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè) LSTTL 負(fù)載電路。通常在使用時(shí)外接上拉電 阻，用來驅(qū)動(dòng)多個(gè)數(shù)碼管。 在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口是分時(shí) 轉(zhuǎn)換的地址(低 8 位”數(shù)據(jù)總線，不需要外接上拉電阻。(8) Pin 1-Pin8 為 P1.0-P1.7 輸入輸出腳， 稱為 P1 口， 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P1 口能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。(9) Pin21-Pin28 為 P2.0-P2.7 輸入輸出腳，稱為 P2 口。P

26、2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù) 載。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)內(nèi)部 Flash 程 序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高 8 位地址和控制信息。在訪問外部程序和16 位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高 8 位地址。而在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其 引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。(10) Pin 10-Pin17 為 P3.0-P3.7 輸入輸出腳，稱為 P3 口。P3 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù) 載，這 8 個(gè)引腳還用于專門的第二功能。端口置 1

27、 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到 高電平，作輸入用。對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接控制信息。3.5 ADC0808 的引腳及功能介紹3.5.1 芯片概述2011 屆本科課程設(shè)計(jì)8ADC0808 是一種典型的 A/D 轉(zhuǎn)換器。它是由 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，一個(gè) 8 路模 擬量開關(guān)，8 位模擬量地址鎖存譯碼器和一個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器組成；+5V單電源供電，轉(zhuǎn)化 時(shí)間在 100us 左右；內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，故需外部提供時(shí)鐘2011 屆本科課程設(shè)計(jì)信號(hào)。芯片模型如圖 3-4 所示3.5.2 引腳簡介(1) IN0IN7 : 8 路模擬量輸入端。D0D7 : 8 位數(shù)字量輸出端口。(3) STA

28、RT： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。(4) ALE :地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。(5) EOC :輸出允許控制信號(hào)，高電平有效。(6) OE:輸出允許控制信號(hào)，高電平有效。(7) CLK :時(shí)鐘信號(hào)輸入端。(8) A、B、C:轉(zhuǎn)換通道地址,控制 8 路模擬通道的切換。A、B、C 分別與地址 線或數(shù)據(jù)線相連，三位編碼對(duì)應(yīng) 8 個(gè)通道地址端口，A、B、C=000111 分別對(duì) 應(yīng) IN0IN7通道的地址端口。3.5.3 ADC0808 的轉(zhuǎn)換原理ADC 0808 采用逐次比較的方法完成 A/D 轉(zhuǎn)換，由單一的+5V 電源供電。片 內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路選 1 的模擬開關(guān)， 由 A、 B、 C

29、 的編碼來決定所選的通道。ADC0809完成一次轉(zhuǎn)換需 100 卩 s 左右，它具有輸出 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可直 接連接到AT89C51 的數(shù)據(jù)總線上。通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐?，ADC0808 可對(duì) 05VIN0CLOCKIN1STARTIN2IN 3EOCIN4IN50UT1IN6OUT?IN7 UT3QUT4ADDAOUT5ADD BOUTSADDCOUT?ALEOUTSVREF(+)VREF(-)CEU1ADC080B12ie25疋237226271圖 3-4ADC0808 芯片模型O一1-0-9 8 5 4了1 6 7 2-2-1181 1 1 “ 9-.2011 屆本科課程設(shè)計(jì)的模擬

30、信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。3.674LS373 芯片的引腳及功能3.6.1 芯片概述74LS373 是一種帶有三態(tài)門的 8D 鎖存器，其在本設(shè)計(jì)中是鎖存 P0 口的低 8 位地址，芯片模型如圖 3-5 所示。DO0 1D22D37C!3D44D55D&06D77256e1516Te2011 屆本科課程設(shè)計(jì)8362 引腳介紹(1) D0D7:8 位數(shù)據(jù)輸入線；(2) Q0Q7:8 位數(shù)據(jù)輸出線(3) G:數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)。當(dāng)加到該引腳的信號(hào)為高電平時(shí)，外部數(shù)據(jù)選 通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。0E：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，三態(tài)門打開, 鎖存器中的數(shù)據(jù)輸出

31、到數(shù)據(jù)輸出線上，當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，輸出線為高阻態(tài)。3.7 LED 數(shù)碼管的控制顯示3.7.1 LED 數(shù)碼管的模型LED 數(shù)碼管模型如圖 3-6 所示。圖 3-6 LED 數(shù)碼管模型3.7.2 LED 數(shù)碼管的接口簡介LED 的段碼端口 AG 分別接至 AT89C51 的 P1.0P1.7 口，位選端 14 分2011 屆本科課程設(shè)計(jì)9別接至 P3.5 P3.4、P3.1、P3.0,如圖 3-7 所示。2011 屆本科課程設(shè)計(jì)10圖 3-7LED 與 AT89C51 的硬件連線pa.TvrarnumP3iPZHVI42151*口位J 6S *32 1 0PPPPPPPP2011 屆本科課程設(shè)

32、計(jì)114 4 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)多路數(shù)字電壓表系統(tǒng)軟件程序主要有主程序、 A/D 轉(zhuǎn)換子程序和中斷顯示程 序組成。4.1 主程序主程序包含初始化部分、調(diào)用A/D 轉(zhuǎn)換子程序和相應(yīng)外部0 中斷顯示電壓數(shù)值程序，初始化部分包含存放通道的緩沖區(qū)初始化和顯示緩沖區(qū)初 始化。另外，對(duì)于單路顯示和循環(huán)顯示，系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)標(biāo)志位00H 控制,初始化時(shí) 00H 位設(shè)置為 0，默認(rèn)為循環(huán)顯示，當(dāng)它為 1 時(shí)改變?yōu)閱温凤@示控 制，00H位通過單路、循環(huán)按鍵控制。流程圖如圖4-1 所示?！块_始圖 4-1 主程序流程圖4.2 A/D 轉(zhuǎn)換子程序A/D 轉(zhuǎn)換子程序用于對(duì) ADC0808 的 4 路輸入模擬電壓進(jìn)行 A/

33、D 轉(zhuǎn)換, 并將轉(zhuǎn)換的數(shù)值存入 4 個(gè)相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，A/D 轉(zhuǎn)換子程序每隔一定時(shí)間 調(diào)用一次，即隔一段時(shí)間對(duì)輸入電壓采樣一次，如圖4-2 所示。2011 屆本科課程設(shè)計(jì)12圖 4-2 轉(zhuǎn)換子程序流程圖4.3 中斷顯示程序設(shè)計(jì)中采用中斷的方式來讀取轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)能節(jié)省CPU 的資源當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置好后，一旦數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成，便會(huì)進(jìn)入外部中斷0,然后在中斷中讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)值，處理數(shù)據(jù)并送數(shù)碼管顯示輸出。2011 屆本科課程設(shè)計(jì)13LED 數(shù)碼管采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)掃描的方式。在中斷程序中包含多路循環(huán)顯示程序和單路顯示程序，多路循環(huán)顯示程序把4 個(gè)存儲(chǔ)單元的數(shù)值依次取出送到 4 個(gè)數(shù)碼管上顯示，每一路顯示一秒。

34、單路顯示程序只對(duì)當(dāng)前選中的一路數(shù)據(jù)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)碼管顯示緩沖區(qū)中。 單路或多路循環(huán)顯示通過標(biāo)志位 00H 控制。 在顯示控制程序中加入了對(duì)單路或多路循環(huán)按鍵的判斷。圖 4-3 中斷顯示程序流程圖2011 屆本科課程設(shè)計(jì)145 5 電壓表的調(diào)試及性能分析5.1 調(diào)試與測(cè)試本設(shè)計(jì)應(yīng)用 Proteus6 及 KEIL51 軟件,首先根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路圖用 Proteus6 軟件畫出電路模型，關(guān)于這個(gè)軟件的使用通過查一些資料和自己的摸索學(xué)習(xí)；然后我們用 KEIL51 軟件對(duì)所編寫的程序進(jìn)行編譯、鏈接，如果沒有錯(cuò)誤和警告便 可生成程序的 hex

35、 文件，將此文件加到電路圖上使軟硬件結(jié)合運(yùn)行，最后進(jìn)行端口電壓的對(duì)比測(cè)試，測(cè)試的第一路對(duì)比見圖 4-1 中標(biāo)準(zhǔn)電壓值采用 Proteus6 軟件 中的模擬電壓表測(cè)得。圖 4-1 數(shù)字電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表的比較從圖中可以看出，簡易數(shù)字電壓表與“標(biāo)準(zhǔn)”數(shù)字電壓表測(cè)得的絕對(duì)誤差均 在0.02V 以內(nèi)，這與采用 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器所能達(dá)到的理論誤差精度相一致，在 一般的應(yīng)用場(chǎng)合可以完全滿足要求。5.2 性能分析由于單片機(jī)為 8 位處理器， 當(dāng)輸入電壓為 5.00V 時(shí)， 輸出數(shù)據(jù)值為 255 （ FFH）因此單片機(jī)最大的數(shù)值分辨率為 0.0196V（ 5/255）。這就決定了該電壓表的最大 分辨率（

36、精度）只能達(dá)到 0.0196V。測(cè)試時(shí)電壓數(shù)值的變化一般以 0.02V 的電壓 幅度變化，如要獲得更高的精度要求，應(yīng)采用12 位、13 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器。簡易數(shù)字電壓表測(cè)得的值基本上均比標(biāo)準(zhǔn)值偏大 0.01-0.02V。這可以通過校 正0808 的基準(zhǔn)電壓來解決， 因?yàn)樵撾妷罕碓O(shè)計(jì)時(shí)直接用 7805 的供電電源作為基 準(zhǔn)電壓，電壓可能有偏差。另外可以用軟件編程來校正測(cè)量值。ADC0808 的直流輸入阻抗為 1M 歐姆，能滿足一般的電壓測(cè)試需要。另外，經(jīng)測(cè)試 ADC0808 可直接在 2MHz 的頻率下工作，這樣可省去分頻率 14024。2011 屆本科課程設(shè)計(jì)156 6 電路仿真圖電路仿真

37、圖如圖 6-1 所示i6iiD卄J=L3S：811U3：AXTAL1XTA12RSTPH.OfMXIP0.1W1Ptl2f PU3曲3PH.5播DSKI.DIMP2JMP2.iJdPSJfKP5ENP2JWM1ALEP2.4fti2EA碎羽砒idI/TJi*i i鬥跡|北fi JSj.lSm14Fl 5円的F1J5P3&WPI 7F3?CLOCKSTi=fiTE口亡gunQUT2QUT3QiJT-4*DC *OUT5AHB口陽*&0COurrOuwWAEFC+JwntFC-JEAbcaeoB1Po51 UL.1T-1LS7*圖 6-1 仿真時(shí)的電路圖2011 屆本科課程設(shè)計(jì)16

38、7 7 總結(jié)經(jīng)過一周的努力終于設(shè)計(jì)成功，LED 的顯示結(jié)果和直接用數(shù)字電壓表測(cè)試 模擬量輸入所得結(jié)果幾乎一致，誤差完全在合理的范圍之內(nèi)。由于儀器誤差，LED 顯示最大值只能是 4.9V，離標(biāo)準(zhǔn)最大值 5.0V 已經(jīng)不遠(yuǎn)，達(dá)到預(yù)期目的，設(shè)計(jì)成 功。本設(shè)計(jì)參考了教材上第一章 89C51 與 ADC0809 轉(zhuǎn)換的接口連線，設(shè)計(jì)出 電路圖的連線，從并中理解了許多基本的知識(shí)和接線方法，在程序的設(shè)計(jì)與電壓表調(diào)試的過程中中遇到了很多的問題， 剛開始時(shí)四個(gè)數(shù)碼管根本不顯示， 后來發(fā) 現(xiàn)用的是共陽極的數(shù)碼管，而設(shè)計(jì)是共陰極的， 更換后數(shù)碼管終于顯示，但問題 又出現(xiàn)了，單路顯示和循環(huán)顯示的開關(guān)不能控制電路的單路

39、顯示和循環(huán)顯示，經(jīng)過仔細(xì)地檢查電路和修改程序，采用中斷的方法，產(chǎn)生一次外部中斷0，程序轉(zhuǎn)移到單路顯示，按一次單路顯示開關(guān)，地址加一，轉(zhuǎn)換的模擬通道相應(yīng)的加一， 如果按下循環(huán)按鍵就返回循環(huán)顯示的程序，功夫不負(fù)有心人，最后終于調(diào)試成功。在此再次向帶領(lǐng)我們這次課程設(shè)計(jì)的老師說聲：謝謝！2011 屆本科課程設(shè)計(jì)17參考文獻(xiàn)1蔣廷彪,劉電霆,高富強(qiáng),方華.單片機(jī)原理及應(yīng)用出版社：重慶大學(xué)出 版社出版時(shí)間：2005 年 1 月第 2 次印刷2 8051 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書電子電氣綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)出版社:北京精儀達(dá)盛科技有 限公司3徐愛鈞.智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)（第二版）M.北京:北京航空 航天大學(xué)出版社,200

40、44吳金戌,沈慶陽,郭庭吉.8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出 版社,20025張國勛.縮短 ICL7135A/D 采樣程序時(shí)間的一種方法J.電子技術(shù)應(yīng) 用.1993.第一期6高峰.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)M.北京科學(xué)出版社,2003.7劉偉，趙俊逸，黃勇.一種基予 C8051F 單片機(jī)的 SO（型數(shù)據(jù)采錄器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8新型 AT89S52 系列單片機(jī)及其應(yīng)用孫育才北京：清華大學(xué)出版社 20059MCS-51 系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用蔡美琴高等教育出版10 過程控制與儀表陳樂中國計(jì)量學(xué)院出版社，2007-32011 屆本科課程設(shè)計(jì)18附錄課程設(shè)計(jì)中的程序如下：ORG 0000HSJ

41、MP MAINORG 0003HLJMP PINT0MAIN:MOV 50H,#19HMOV 54H,#78HMOV DPTR,#7FF8HMOV 51H,DPHMOV 52H,DPLMOV R0,#04HMOV 53H,#00HMOV R7,#00HSETB EASETB IT0SETB EX0L4: MOV R1,#00HMOV R2,#00HMOV R3,#0FFHMOV R4,#00HMOV R5,#00HMOVX DPTR,ALCALL DELAYMOVX A,DPTRINC DPTRPUSH DPLPUSH DPHDEC R0JZ SB2MOV R4,A;R1 存放十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十

42、進(jìn)制后的低兩位 ;R2 存放十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制后的咼兩位 ;循環(huán)顯示十進(jìn)制數(shù);存放 A/D 轉(zhuǎn)換后的十六進(jìn)制數(shù);存放 0.5 相加后的數(shù);開始 A/D 轉(zhuǎn)換;調(diào)用延時(shí)大于 A/D 轉(zhuǎn)換的時(shí)間;取 A/D 轉(zhuǎn)換后的十六進(jìn)制數(shù);A/D 轉(zhuǎn)換芯片的地址加一;壓入堆棧;4 路轉(zhuǎn)換的次數(shù)減一;判斷是否是 0V；進(jìn)行十六進(jìn)制到十進(jìn)制的調(diào)整；每次加 19L1:MOV A,R1ADD A,50H2011 屆本科課程設(shè)計(jì)19DA AMOV R1,AJC L2MOV A,R5ADD A,54HDA AMOV R5,AJC L3SB1:DJNZ R4,L1MOV A,R5SWAP AANL A,#0FHMOV B,R1ADD A,BDA A;如果溢出則跳轉(zhuǎn)到 L2;進(jìn)行 0.5V 相加;如果溢出則跳轉(zhuǎn)到 L3；判斷十六進(jìn)制數(shù)是否轉(zhuǎn)換完成，如果沒有則循環(huán)MOV R1,ASB2:LCALL DISPLCALL DJWDJNZ R3,SB2POP DPHPOP DPLMOV A,53HINC AMOV 53H,ACJNE R0,#00