基于C51單片機(jī)數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)及仿真解讀

1、學(xué)科代碼： 07120100 學(xué) 號(hào) :100802010003師 范 大 學(xué)（本 科）畢業(yè)論文題 目：基于 C51 單片機(jī)數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)及仿真學(xué) 院 :專 業(yè) : 電子信息科學(xué)與技術(shù)年 級(jí)： 2010 級(jí)姓 名 : 指導(dǎo)老師：老師（副教授）完成時(shí)間： 2010年 04 月 15 日摘要：本論文講述了基于 C51 單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)及仿真， 設(shè)計(jì)主要由三個(gè)部分組成： 單片機(jī)( AT89C51)、LED 顯示模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換器。 A/D 轉(zhuǎn)換主要由芯片 ADC0808來完成，作 用是把電壓的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量并傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片 AT89C51來完成，其負(fù)責(zé)把

2、ADC0808傳送來的數(shù)字量經(jīng)過一定的處理，產(chǎn)生相應(yīng)的顯示代碼 驅(qū)動(dòng)顯示模塊進(jìn)行顯示；另外 , 它還控制著 ADC0808芯片工作。該系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡(jiǎn) 潔明了，所涉及到的元件較少， 成本低， 而測(cè)量精度和可靠性較高。該數(shù)字電壓表可以測(cè)量 0-5V 的 1路模擬直流輸入電壓值，并通過一個(gè) 4 位一體的 7段數(shù)碼管顯示出來。 關(guān)鍵詞 AT89C51；ADC0808； LED數(shù)碼顯示管；數(shù)字電壓表Abstract ： This essay which introduces a kind of simple digital voltmeter is based on C51 single-chi

3、p microcontroller design and simulation. The circuit of the voltage meter is mainly containing three parts: data processor(AT89C51)、 LED display 、 A/Dconverting mould piece, A/D converting is mainly completed by the ADC0808, it converts the analog data into the digital data and transmits the outcome

4、 to the data processor(C51). Data processing is mainly completed by the AT89C51 chip, it processes the data produced by the ADC0808c hip and generates the right manifestation codes, 。meanwhile ， transmits the codes to the manifestation controlling mould piece. Also, the AT89C51 chip controls the ADC

5、0808 chip to work.The voltmeter is made of simple electrical circuit, lower use of elements, low cost, but its measuring precision and reliability. The voltmeter is capable of measuring voltage inputs from 1 route ranging from 0 to 5 volt, and displaying the measurements though a digital code tube o

6、f 7 pieces of LED.Keywords AT89C51 ； ADC0808； LED digital display tube； digital voltmeter引言電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)電量，其中電壓量的測(cè)量最為經(jīng)常。 而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展， 更是經(jīng)常需要測(cè)量高精度的電壓， 所以數(shù)字電壓表就 成為一種必不可少的測(cè)量?jī)x器。 它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)， 把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換 成不連續(xù)、 離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。 由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方 便、精度高、誤差小、測(cè)量速度快等優(yōu)點(diǎn)而泛應(yīng)用到實(shí)際生活中。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

7、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)字電壓表， 將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換 離散的數(shù)字形式并加以顯示。 數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ)。 以數(shù) 字電壓表為核心， 可以擴(kuò)展成各種通用數(shù)字儀表、 專用數(shù)字儀表及各種非電量的 數(shù)字化儀表。 目前，由各種單片機(jī)和 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表作全面深入的 了解是很有必要的。最近的幾十年來， 隨著半導(dǎo)體技術(shù)、 集成電路（ IC）和微處理器技術(shù)的發(fā)展， 數(shù)字電路和數(shù)字化測(cè)量技術(shù)也有了巨大的進(jìn)步， 從而促使了數(shù)字電壓表的快速發(fā) 展，并不斷出現(xiàn)新的類型。數(shù)字電壓表問世以來，經(jīng)歷了不斷改進(jìn)的過程，從最 早采用繼電器、電子管和形式發(fā)展到了現(xiàn)在的

8、全固態(tài)化、集成化（ IC ），另一方 面，精度較以前有所提高目前，數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換的精度很大程度上影 響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度， 因而，以后數(shù)字電壓表的發(fā)展就著眼在高精度和低成 本這兩個(gè)方面。本文是以簡(jiǎn)易數(shù)字直流電壓表的設(shè)計(jì)仿真為研究?jī)?nèi)容， 系統(tǒng)主要包括三大模 塊：轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊。其中， A/D 轉(zhuǎn)換采用 ADC0808，對(duì)輸 入的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心 AT89C51再對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理， 最后驅(qū)動(dòng)顯示裝置 LED來顯示數(shù)字電壓信號(hào)。1 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)需求1、以 AT89C51單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)簡(jiǎn)單的直流數(shù)字電壓表。2、采用

9、 1 路模擬量輸入，能夠測(cè)量 0-+5V 之間的直流電壓值。3、電壓顯示用 4 位一體的 LED數(shù)碼管顯示，至少能夠顯示兩位小數(shù)。設(shè)計(jì)思路1 、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇 AT89C51單片機(jī)為核心控制器件。2、A/D 轉(zhuǎn)換采用 ADC0808實(shí)現(xiàn)，輸出端口與單片機(jī)的接口為 P1口，時(shí)鐘等端 口與 P2 口的低四位引腳相連。3、數(shù)字電壓顯示采用 4 位一體的 7 段 LED數(shù)碼管。4、LED數(shù)碼的段碼輸入 , 由并行端口 P0產(chǎn)生：位碼輸入，用并行端口 P3 低四 位產(chǎn)生。系統(tǒng)組成硬件電路設(shè)計(jì)由 3 個(gè)部分組成： A/D 轉(zhuǎn)換電路， AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)， LED 顯示系統(tǒng)。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖所

10、示 :數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖2 硬件電路A/D 轉(zhuǎn)換器能把模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的器件稱為模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換器（ A/D 轉(zhuǎn)換器）， A/D 轉(zhuǎn)換 器是單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵接口電路， 按照各種 A/D 芯片的轉(zhuǎn)化原理可分為 逐次逼近型，雙重積分型等等。 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強(qiáng)、 轉(zhuǎn)換精 度高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。與雙積分相比，逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度更快， 而且精度更高，比如 ADC0809、ADC0808等，它們通常具有 8 路模擬選通開關(guān)及 地址譯碼、鎖存電路等， 它們可以與單片機(jī)系統(tǒng)連接， 將數(shù)字量送到單片機(jī)進(jìn)行 分析和顯示。一個(gè) n位的逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器只需

11、要比較 n次，轉(zhuǎn)換時(shí)間只取 決于位數(shù)和時(shí)鐘周期， 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快， 因而在實(shí)際中廣泛使 用。逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器原理逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器是由一個(gè)比較器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器及控制電路組 成。它利用內(nèi)部的寄存器從高位到低位一次開始逐位試探比較。轉(zhuǎn)換過程如下：開始時(shí)，寄存器各位清零，轉(zhuǎn)換時(shí)，先將最高位置 1，把數(shù)據(jù)送入 A/D 轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果與輸入的模擬量比較，如果轉(zhuǎn)換的模擬量比輸入的模擬量小， 則 1 保留，如果轉(zhuǎn)換的模擬量比輸入的模擬量大， 則 1 不保留， 然后從第二位依 次重復(fù)上述過程直至最低位， 最后寄存器中的內(nèi)容就是輸入模擬量對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制 數(shù)

12、字量。其原理框圖如圖 2 所示：輸入數(shù)字量輸入電壓逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器原理2.1.2ADC0808 的主要性能ADC0808是 CMOS單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，帶有使能控制端，與微機(jī) 直接接口，片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路模擬多路開關(guān)，可以對(duì) 8 路 0-5V 輸入模擬 電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于 ADC0808設(shè)計(jì)時(shí)考慮到若干種模 / 數(shù)變換技術(shù)的長(zhǎng) 處，所以該芯片非常適應(yīng)于過程控制， 微控制器輸入通道的接口電路， 智能儀器 和機(jī)床控制等領(lǐng)域。ADC0808主要特性 : 它有 8路模擬開關(guān)、 地址鎖存、譯碼器、 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 以及三態(tài)輸出鎖存器組成。 0808芯片可以

13、處理 8 路模擬輸入信號(hào)而不是 1 路， 許多可以和微機(jī)接口的 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片都有這種特性。 為了區(qū)分是對(duì)哪一路輸入 信號(hào)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，了；由 3 個(gè)通道地址信號(hào) ADDA、ADDB和 ADDC來決定是哪一 路模擬信號(hào)被選中并送到內(nèi)部的 A/D轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。輸出位 8 位數(shù)字量 D7-D0.ADC0808 的外部腳ADC0808芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，其引腳圖如下圖所示：ADC0808 引腳圖IN0-IN7 （8條）：8 路模擬量輸入線，用于輸入和控制被轉(zhuǎn)換的模擬量。ALE:地址鎖存信號(hào)。高電平有效是把 3 個(gè)通道地址信號(hào)送入地址鎖存器， 并經(jīng)譯碼器得到地址輸出，以選

14、擇相應(yīng)的模擬輸入通道EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，是芯片的輸入信號(hào)。轉(zhuǎn)換一開始， EOC 信號(hào)變低，轉(zhuǎn) 換結(jié)束時(shí)， EOC返回高電平。這個(gè)信號(hào)可以作為 A/D 轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)信號(hào)來查詢， 也可以直接做中斷申請(qǐng)信號(hào)。OE：輸出控制信號(hào)，高電平輸入有效時(shí)，打開輸出緩沖器。CLOCK時(shí): 鐘信號(hào)，最高允許值位 640KHZ.VREF（+） 和 VVREF（-）: 都 是 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 參 考 電 壓 。 START：START為“啟動(dòng)脈沖”輸入法，該線上正脈沖由 CPU送來，寬度應(yīng) 大于 100ns，上升沿清零 SAR,下降沿啟動(dòng) ADC工作。ADC0808 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及時(shí)序圖ADC080

15、8由 8路模擬通道選擇開關(guān)，地址鎖存與譯碼器，比較器， 8 位開關(guān) 樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器，逐次逼近型寄存器，定時(shí)和控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成， 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。ADC0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（ 1） 8 路模擬通道選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn)從 8 路輸入模擬量中選擇一路送給后面的比較 器進(jìn)行比較。（2）地址鎖存與譯碼器用于當(dāng) ALE信號(hào)有效時(shí)，鎖存從 ADDA、ADDB、ADDC 3 根地址線上送來的 3位地址，譯碼后產(chǎn)生通道選擇信號(hào)， 從 8路模擬通道中選擇 當(dāng)前模擬通道。（ 3）比較器， 8 位開關(guān)樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器，逐次逼近型寄存器，定時(shí)和控制電路 組成 8位 A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng) START信

16、號(hào)有效時(shí)，就開始對(duì)當(dāng)前通道的模擬信號(hào)進(jìn)行 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后， 把轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量送到 8位三態(tài)鎖存器， 同時(shí)通過引腳送 出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。（ 4）三態(tài)輸出鎖存器保存當(dāng)前模擬通道轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量，當(dāng)OE信號(hào)有效時(shí)，把轉(zhuǎn)換的結(jié)果送出。ADC0808的工作原理：1、輸入 3位地址，并使 ALE=1,將地址存入地址鎖存器中，經(jīng)地址譯碼器從 8 路 模擬通道中選通 1 路模擬量送給比較器。2、送 START一高脈沖， START的上升沿使逐次寄存器復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn) 換，并使 EOC信號(hào)為低電平。3、當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)換的結(jié)果送入到輸出三態(tài)鎖存器中，并使EOC信號(hào)回到高電平，通知 CPU已轉(zhuǎn)換結(jié)束

17、。4、當(dāng) CPU執(zhí)行一讀數(shù)據(jù)指令時(shí)，使 OE為高電平，則從輸出端 D0-D7 讀出數(shù)據(jù)。2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)的介紹AT89C51是一種帶 4K字節(jié) FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、 高性能 CMO8S 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 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和閃速存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器。 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。AT89C51 的引腳功能AT

18、89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4KB的 Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128B 內(nèi)部 RAM，32 個(gè) I/O 口線， 2*16 位定時(shí) / 計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行 通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路。引腳配置如下圖所示：AT89C51的引腳圖VSS：接地端。VCC：電源端。P0.0-P0.7 ：通道 0，雙向 I/O 口。第二功能是在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)可分時(shí) 用作低 8 位地址線和 8 位數(shù)據(jù)線，在編程和檢驗(yàn)是，用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出。P1.0-P1.7 ：通道 1，雙向 I/O 口，在編程和檢驗(yàn)是，用于接收地位地址字 節(jié)。P2.0-P2.7 ：通道 2，雙向 I/O 口，在第

19、二功能是在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，輸 出高 8 位地址，在編程和檢驗(yàn)時(shí)，用做高位地址字節(jié)和控制信號(hào)。P3.0-3.7 ：雙向 I/O 口，每條線都有自己的功能。詳見下表： 表 2 P3 口各位的第二功能P3口各位第二功能P3.0RTD（串行口輸出）P3.1TXD（串行口輸入）P3.2INT 0 （外部中斷 0 輸入）P3.3INT1 （ 外部中斷 1 輸入）P3.4T0（定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 0的外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 1的外部輸入）P3.6WR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào)）P3.7RD （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)）ALE：地址鎖存允許線，在訪問外部存儲(chǔ)器是，用來鎖存P0 口送出的低 8位地

20、址信號(hào)。在不訪問外部存儲(chǔ)器是， ALE也震蕩頻率的六分之一的固定速率輸 出，此時(shí)，它可用做外部時(shí)鐘和外不定時(shí)。但若要訪問外部存儲(chǔ)器，則ALE不是連續(xù)周期脈沖，無法用做時(shí)鐘信號(hào)。EA :片外存儲(chǔ)器訪問選擇線，可以控制 89C51使用片內(nèi) ROM或使用片外 ROM,若 EA =1，則允許使用片內(nèi) ROM, 若 EA =0，則只使用片外 ROM。PSEN：片外 ROM的選通線，在訪問片外 ROM時(shí)， 89C51自動(dòng)在 PSEN線上產(chǎn) 生一個(gè)負(fù)脈沖，作為片外 ROM芯片的讀選通信號(hào)。RST：復(fù)位線，可以使 89C51處于復(fù)位 （即初始化 ）工作狀態(tài)。通常 89C51復(fù) 位有自動(dòng)上電復(fù)位和人工按鍵復(fù)位兩

21、種。XTAL1和 XTAL2：片內(nèi)震蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來外接石英晶體和微 調(diào)電容，即用來連接 89C51片內(nèi) OSC（震蕩器 ）的定時(shí)反饋回路。2.3 LED 顯示系統(tǒng)LED 的基本結(jié)構(gòu)LED顯示器是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件。 在單片機(jī)中使 用最多的是七段數(shù)碼顯示器。 LED七段數(shù)碼顯示器由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成顯示字 段，其中 7 個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個(gè)圓點(diǎn)形的發(fā)光二極 管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，其通過不同的組合可用來顯示各種數(shù) 字。 LED引腳排列如下圖所示 :LED引腳排列LED 顯示器的選擇4-LED顯示器引腳如圖 9所示，是一個(gè)

22、共陰極接法的 4位 LED數(shù)碼顯示管， 其中 a，b，c，e，f，g為 4位 LED各段的公共輸出端， 1、2、3、4分別是每一 位的位數(shù)選端， dp 是小數(shù)點(diǎn)引出端：4 位 LED 引腳LED 的譯碼方式譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的字段碼的方式， 對(duì)于 LED數(shù)碼管顯 示器，通常的譯碼方式有硬件譯碼和軟件譯碼方式兩種。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中為了簡(jiǎn)化硬件線路設(shè)計(jì)， LED譯碼采用軟件編程來實(shí)現(xiàn)。由于 本設(shè)計(jì)采用的是共陰極 LED，其對(duì)應(yīng)的字符和字段碼如下圖所示：LED 與 C51的接口設(shè)計(jì)由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動(dòng) LED顯示器， 所以，在一般情況下， 必須 采用專用的驅(qū)動(dòng)電路芯片， 使之產(chǎn)

23、生足夠大的電流， 顯示器才能正常工作。 如果 驅(qū)動(dòng)電路能力差，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動(dòng)電路長(zhǎng)期在超負(fù)荷下運(yùn)行容易損壞， 因此， LED顯示器的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的問題。為了簡(jiǎn)化數(shù)字式直流電壓表的電路設(shè)計(jì)，在 LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)上，可以利用單片機(jī) P0口上外接的上拉電阻來實(shí)現(xiàn)， 即將 LED的 A-G段顯示引腳和 DP小數(shù) 點(diǎn)顯示引腳并聯(lián)到 P0 口與上拉電阻之間， 這樣，就可以加大 P0口作為輸出口的 驅(qū)動(dòng)能力，使得 LED能按照正常的亮度顯示出數(shù)字。復(fù)位電路和時(shí)鐘電路復(fù)位電路單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位， 使 CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確 定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作

24、。 MCS-51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳 RST,采 用施密特觸發(fā)輸入。 當(dāng)震蕩器起振后， 只要該引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高 電平即可確保時(shí)器件復(fù)位。復(fù)位完成后，如果RST 端繼續(xù)保持高電平， MCS-51就一直處于復(fù)位狀態(tài)，只要 RST恢復(fù)低電平后，單片機(jī)才能進(jìn)入其他工作狀態(tài)。 單片機(jī)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種，下圖是51 系列單片機(jī)統(tǒng)常用的上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位組合電路，只要 Vcc 上升時(shí)間不超過 1ms，它們都能很 好的工作。2.4.2 時(shí)鐘電路在 MCS51 單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)高增益的反相放大器，反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，由該放大器構(gòu)成的振蕩電

25、路和時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單 片機(jī)的時(shí)鐘方式。 在內(nèi)部方式時(shí)鐘電路中， 必須在 XTAL1和 XTAL2引腳兩端跨接 石英晶體振蕩器和兩個(gè)微調(diào)電容構(gòu)成振蕩電路，通常電容一般取30pF，晶振的頻率取值在 1.2MHz12MHz之間。晶體振蕩器的振蕩信號(hào)從 XTAL2端送入內(nèi)部時(shí) 鐘電路，它將該振蕩信號(hào)二分頻， 產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘信號(hào) P1 和 P2 供單片機(jī)使用。 時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為狀態(tài)時(shí)間 S，它是振蕩周期的 2 倍，P1 信號(hào)在每個(gè)狀態(tài)的前半周期有效，在每個(gè)狀態(tài)的后半周期 P2信號(hào)有效。 CPU就是以兩相時(shí)鐘 P1和 P2 為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分有效工作的。如圖所示：時(shí)鐘電路總電路硬件圖經(jīng)過以

26、上的設(shè)計(jì)過程， 整合可得出基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字直流電壓表硬件電 路原理圖。如圖所示：簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表電路圖程序設(shè)計(jì)方案根據(jù)模塊的劃分原則，將該程序劃分初始化模塊， A/D 轉(zhuǎn)換子程序和顯示子 程序，這三個(gè)程序模塊構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)軟件的主程序，如圖 12 所示。數(shù)字式直流電壓表主程序框圖系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)3.2.1 子程序初始化所謂初始化，是對(duì)將要用到的 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始 工作狀態(tài)設(shè)定， 主要是設(shè)置定時(shí)器的工作模式， 初值預(yù)置， 開中斷和打開定時(shí)器 等。A/D 轉(zhuǎn)化子程序A/D 轉(zhuǎn)換子程序用來控制對(duì)輸入的模塊電壓信號(hào)的采集測(cè)量， 并將對(duì)應(yīng)的數(shù) 值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元，其轉(zhuǎn)換流

27、程圖如圖 13 所示。4 仿真4.1 軟件調(diào)試軟件調(diào)試的主要任務(wù)是排查錯(cuò)誤， 錯(cuò)誤主要包括邏輯和功能錯(cuò)誤， 這些錯(cuò)誤 有些是顯性的，而有些是隱形的，可以通過仿真開發(fā)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)逐步改正。本系統(tǒng)的調(diào)試主要用到 keil 和 protues 軟件。其中，系統(tǒng)電路圖的繪制和 仿真采用的是 Proteus 軟件，而 C 語(yǔ)言程序用 Keil 軟件調(diào)試并把程序?qū)懭雴纹?機(jī)。程序調(diào)試：硬件仿真：仿真結(jié)果仿真結(jié)果有三種情況： 當(dāng)滑動(dòng)變阻器短路時(shí)， 數(shù)字電壓表沒有讀數(shù)顯示； 滑動(dòng)變阻器滑片 處于正中央，在理想情況下電壓表的讀數(shù)是2.5；當(dāng)滑動(dòng)變阻器全部接入電路中，理想情況 下電壓表的讀數(shù)是 5.滑動(dòng)變阻器短路時(shí)滑

28、動(dòng)變阻器滑片處于中間滑動(dòng)變阻器滑到最大端參考文獻(xiàn)單片機(jī)原理及接口技術(shù) . 機(jī)械工業(yè)出版社，胡健 ,2004 年 10 月.單片微型計(jì)算機(jī)（第三版） . 北京郵電大學(xué)出版社。徐惠民、安德寧、丁玉珍 編著.單片機(jī)原理與程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程 . 西安電子科技大學(xué)出版社，于殿泓、王新 年,2007 年 5 月.單片機(jī)原理與應(yīng)用及 C51 程序設(shè)計(jì)實(shí)例 . 電子工業(yè)出版社，謝維成、楊加國(guó),2006 年 3 月.魏立峰 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) . 北京大學(xué)出版社，魏立峰 .Protues 在 MCS-51&ARM系7統(tǒng)中的應(yīng)用百例（第一版） 。電子工業(yè)出版社，周 潤(rùn)景.計(jì)算機(jī)接口技術(shù)，清華大學(xué)出版社，趙松主

29、編 .致謝辭經(jīng)過最近一段時(shí)間的努力， 基于 C51單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)及仿真畢 業(yè)論文基本完成。 系統(tǒng)功能、 指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期要求、 系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上 充分考慮了可擴(kuò)展性，經(jīng)過一定的改造，可以增加功能。通過本次設(shè)計(jì)， 我對(duì)單片機(jī)這門課有了進(jìn)一步的了解。 無論是在硬件連接方 面還是在軟件編程方面。 本次設(shè)計(jì)采用了 AT89C51單片機(jī)芯片， 這讓我對(duì)其認(rèn)識(shí) 及了解更深刻，特別是其端口功能和用途。設(shè)計(jì)中還用到了模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0808，以前在學(xué)單片機(jī)課程時(shí)只是對(duì)其理論知識(shí)有了初步的理解。通過這次 設(shè)計(jì)，對(duì)它的工作原理有了更深的理解。 但是本次論文還是存在不足， 比如在調(diào) 試過程中遇到很多問題， 硬件上的理論知識(shí)學(xué)得不夠扎實(shí)， 對(duì)電路的仿真方面也 不夠熟練。 此外，在電路的設(shè)計(jì)上存在缺陷， 例如應(yīng)該在在滑動(dòng)變阻器上應(yīng)該加 一個(gè)數(shù)子電壓表，以便和最后 LED 顯示的結(jié)果作對(duì)比來驗(yàn)證是否正確和誤差分 析。總之本次電路的設(shè)計(jì)和仿真，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的功能要求。這期間，感 謝一路來支持我的老師和同學(xué)， 特別感謝我的導(dǎo)師肖老師一路來對(duì)我的悉心幫助 和講解。 在以后的實(shí)踐中， 我將繼續(xù)努力學(xué)習(xí)與 AT89C51相關(guān)的理論知識(shí)， 并理 論聯(lián)系實(shí)際，爭(zhēng)取在以后設(shè)計(jì)方面能有所進(jìn)展。附錄#include#include #define uchar unsi