畢業(yè)設(shè)計(jì)論文模板修改

1、畢業(yè)論文題 目數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)作者：學(xué)號(hào)：系 ：專 業(yè)：班 級：1指導(dǎo)者：講師評閱者：年 月畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中文摘要數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)摘要 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)作為課題，是希望通過對這個(gè)課題 的分析和研究，使我能夠?qū)?shù)字電壓表的原理作進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和了解。在電氣測 量中，電壓是一個(gè)很重要的參數(shù)。如何準(zhǔn)確的測量模擬信號(hào)的電壓值，是我們一 直需要研究的問題?，F(xiàn)在數(shù)字電壓表的生產(chǎn)有很多，有基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表 的設(shè)計(jì)，有基于CPLD的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)。越來越多的設(shè)計(jì)只是為了能夠使電 壓表的設(shè)計(jì)更趨于智能化，簡易化，準(zhǔn)確化。數(shù)字電壓表主要元件是單片機(jī)，它 是一種集成電路芯片，隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)

2、域的滲透，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地 走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的單片 機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心來使用。但是僅單片機(jī)方面的知識(shí)是 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它還需要與模擬電路等聯(lián)系起來。數(shù)字電壓表是采用數(shù)字化測量技 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。傳統(tǒng)的 指針式電壓表功能單一，精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù) 字電壓表，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，集成方便，還可以與PC進(jìn)展實(shí)習(xí)通信。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 電工測量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，顯示

3、出強(qiáng)大的生 命力。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 及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)和開發(fā)，已經(jīng)有多種類型和 款式,傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點(diǎn)，它們適合在現(xiàn)場做手工測量，要完成遠(yuǎn)程測量并 要對測量數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理，傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數(shù)字電壓表，既可以完成測量數(shù)據(jù)的傳遞，又可借助PC做測量數(shù)據(jù)的處理 所以這種 類型的數(shù)字電壓表無論在功能和實(shí)際上 ，都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無法比較的特點(diǎn) 這使得它的開發(fā)和應(yīng)用具有良好的前景。關(guān)鍵詞數(shù)字電壓表 單片機(jī) A/D轉(zhuǎn)換器 LED顯示器目錄1 引言 12 數(shù)字電壓表的硬件組成及其功能介紹

4、 22.1 AT89C51單片機(jī)的組成及其功能介紹 2-62.2 ADC0809 轉(zhuǎn)換器 72.3 LED構(gòu)造與顯示方式件 82.4設(shè)計(jì)的根本框圖 93軟件設(shè)計(jì)103.1 主電路圖103 . 2 主程序1 03.3 A/D轉(zhuǎn)換測量子程序圖 114時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 125復(fù)位電路的設(shè)計(jì)126指令集 13結(jié)論 14致謝 14參考文獻(xiàn) 151、 引言21世紀(jì)是信息技術(shù)蓬勃開展的世紀(jì)，那么信息技術(shù)開展的具表達(dá)是什么？單片機(jī) 技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該是其中的一個(gè)方面。生產(chǎn)中使用的智能儀表、分布式控制系統(tǒng)總線、 智能家電和智能辦公室設(shè)備等都可以見到單片機(jī)的身影。 日常生活中常用的電子產(chǎn)品 如MP3、手機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、

5、智能洗衣機(jī)、高科技電視機(jī)、智能冰箱等都是以單片機(jī) 控制為核心的。數(shù)字電壓表也是其中一個(gè)應(yīng)用。隨著現(xiàn)代控制理論應(yīng)用于現(xiàn)代航空工 業(yè)取得的輝煌成果，隨機(jī)控制，自適應(yīng)控制和大系統(tǒng)控制等理論逐步成熟起來。計(jì)算 機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用得到了空前的開展，特別是單片機(jī)控制系統(tǒng)，作為嵌入式系統(tǒng)的一 個(gè)主流開展方向，在功能，可靠性，實(shí)時(shí)性，控制算法等方面都得到了快速開展。作 為單片機(jī)家族的一員， 51系列機(jī)直到現(xiàn)在仍不失為單片機(jī)的主流機(jī)型。目前，國內(nèi)同 類機(jī)型較多，價(jià)格也不高。 20多年來的應(yīng)用證明，單片機(jī)性能穩(wěn)定，可靠。單片機(jī)控 制系統(tǒng)較好地實(shí)現(xiàn)了以軟件取代模擬或數(shù)字電路硬件，提高了系統(tǒng)的性能，改變了傳 統(tǒng)的控制系

6、統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。許多國內(nèi)，外廠家用于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各 類插板或功能塊也多采用 51系列芯片。 目前市場上主要使用的是傳統(tǒng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)， 其工作效率低，控制精度不高，為了解決此類問題， 利用單片機(jī)來處理海量數(shù)據(jù)計(jì)算。另一方面，隨著全球制造中心向中國的轉(zhuǎn)移，用于機(jī)械、電子、環(huán)保等產(chǎn)業(yè)的高 端精細(xì)加工技術(shù)和設(shè)備在我國具有更廣闊的市場。2 、數(shù)字電壓表的硬件組成及其介紹單片機(jī)選用89S51或89C51, A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0809, 4位LED數(shù)碼管2.1 AT89C51 單片機(jī)的組成及其功能概述該系列單片機(jī)是采用高性能的靜態(tài)89C51設(shè)計(jì)。由先進(jìn)CMOS工藝制造并帶有非易 失性Fla

7、sh程序存儲(chǔ)器。全部支持12時(shí)鐘和6時(shí)鐘操作。P89C51X2和 P89C52X2/54X2/58X2分別包含 128字節(jié)和 256字節(jié) RAM、32條 I/O 口 線、3個(gè) 16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、6輸入4優(yōu)先級嵌套中斷構(gòu)造、1個(gè)串行I/O 口可用于多機(jī) 通信、I/O擴(kuò)展或全雙工UART以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。此外，由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計(jì)，可提供很寬的操作頻率 X圍頻率可降至0。 可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)由軟件選擇的節(jié)電模式一一空閑模式和掉電模式?？臻e模式凍結(jié) CPU，但 RAM、定時(shí)器、串口和中斷系統(tǒng)仍然工作。掉電模式保存 RAM的內(nèi)容，但是凍結(jié)振蕩器，導(dǎo)致所有其它的片內(nèi)功能停頓工作。由于設(shè)計(jì)是靜態(tài)的，時(shí)

8、鐘可停頓而不會(huì)喪失 用戶數(shù)據(jù)。運(yùn)行可從時(shí)鐘停頓處恢復(fù)。(1) 特性:1 、 AT89C51 核心處理單元 :4k 字節(jié) FLASH AT89C51X28k 字節(jié) FLASH AT89C52X216k 字節(jié) FLASH AT89C54X232k 字節(jié) FLASH AT89C58X2128 字節(jié) RAM AT89C51X2256 字節(jié) RAM 89C52X2/54X2/58X2布爾處理器全靜態(tài)操作2 、 12 時(shí)鐘操作可選 6 個(gè)時(shí)鐘通過軟件或并行編程器存儲(chǔ)器尋址 X 圍 :64K 字節(jié) ROM 和 64K 字節(jié) RAM3 、 電源控制模式 :時(shí)鐘可停頓和恢復(fù)空閑模式掉電模式4、兩個(gè)工作頻率X圍：

9、6 時(shí)鐘模式時(shí)為 0 到 20MHz12 時(shí)鐘模式時(shí)為 0 到 33MHz 5 、 LQFP, PLCC 或 DIP 封裝6、擴(kuò)展溫度X圍7 、雙數(shù)據(jù)指針8 、3 個(gè)加密位9 、 4個(gè)中斷優(yōu)先級10 、 6個(gè)中斷源11 、 4個(gè)8 位 I/O 口12 、全雙工增強(qiáng)型 UART:幀數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測自動(dòng)地址識(shí)別13、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器TO、T1標(biāo)準(zhǔn)89C51和增加的T2捕獲和比較14 、可編程時(shí)鐘輸出15 、異步端口復(fù)位16 、低EMI (制止ALE以及6時(shí)鐘模式)17 、掉電模式可通過外部中斷喚醒(2) AT89C51 的引腳功能說明P1.0 匚P1J匚P1.2EP1.3EP1.4CP1.5IT

10、P6IZP1.7CFtSTC (RXD) P3.0 匚 (TXD) P3.1 匚 (INTO) P3.2 匚 rmr7：. p.n I(TO) P3+1 匚(T1) P3.5E (W用P3+6匚 (RD) P37 匚 XTAL2 匚XTAL1 匚GND匚14023933843753&635134S33932103111301229132814271526162517241S2319222021 VCC PO O (ADO) RO J (ADI) PO.2 (AD 2) PO.3 (ADJ) PDA (AD4) PO.5 (ADS) PO.6 (AD6) P0.7 (AD7) EA/VP

11、P ALE/PROC PSEN P2.7(A15 P2.6 A14 P2.5 (A 13) P2.4 (A 12 P2 3 (A11) P2 2 (A1O) P2 1 (A9) P2.0 (A3)圖1-1單片機(jī)的引腳圖P0 口： P0 口是一組8位漏極開路型雙向I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸 入端用。在外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址低8位和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 FLASH編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而 在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1 口：

12、 P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)吸收或輸出電流4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口寫“ T,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流I。P2 口： P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2的輸出緩沖級可驅(qū) 動(dòng)吸收或輸出電流4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口寫“ T,通過內(nèi)部的上拉電阻把 端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部 信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流I。在外部存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在8位地址的

13、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口線上的內(nèi)容也即特 殊功能存放器SFF區(qū)中的R2存放器的內(nèi)容，在整個(gè)期間不變。FLASH編程或校 驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和其他控制信號(hào)。P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)吸 收或輸出電流4個(gè)TTL邏輯門電路。對P3 口寫入“ 1”時(shí)，他們被內(nèi)部上拉電阻拉 高并作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流I。P3口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3.0端口的第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外中斷0）P3.3外

14、中斷1P3.4T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入）P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選讀通P3 口還接收一些用于FLASH閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù) 位。ALE/ :當(dāng)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定 的正脈沖信號(hào)，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程 脈

15、沖()。:程序存儲(chǔ)允許輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令或數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期 間，當(dāng)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。EA/VPP :外部允許。欲 CPU僅外部程序存儲(chǔ)器地址 OOOOH-FFFFH,EA端 必須保持低電平接地。XTAL1 :蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2 :振蕩器反相放大器的輸出端(3) 單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造框圖圖1-2 單片機(jī)AT89C51的內(nèi)部方框圖2.2ADC0809 轉(zhuǎn)換器1特性它是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。它是逐次逼近

16、式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。它對輸入量模擬要求： 信號(hào)單極性，電壓X圍是0-5V,假設(shè)信號(hào)不好，必須進(jìn)展放大，輸入的模擬量在轉(zhuǎn) 換過程中應(yīng)該保持不變，如假設(shè)模擬量變化太快，那么需在輸入前增加采樣保持電路。 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。特別是在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，常常需要把外界連續(xù)變化的物理量，變換為數(shù)字量送入計(jì)算機(jī)或單片機(jī)內(nèi)進(jìn)展加工處理；反之，也需要將計(jì)算機(jī)或單片機(jī)處 理的結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬量，對被控對象進(jìn)展控制，假設(shè)輸入的是非電的模擬信號(hào)，還需 通過傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量的過程，實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的器件稱為模/數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模D/A丨轉(zhuǎn)換器。2ADC0809的引腳圖及其說明TN(* r rw?模擁前樹入J

17、M31IN2v IS427 J-INIV«r-季灣電源Nn3INdIS6I425ACLh時(shí)鐘IN?5加BSTAR623一 COE樹出丸許FO(722AITl>3二 ：N211>7EOC轉(zhuǎn)換蛇東OL9201)6CLK10W倆ALt抱2止前再%'n04START啟動(dòng)轉(zhuǎn)換V HE12171)1)GM)1316DO-裁宇垃輸出tM14沾一 |口IJ72.3LED構(gòu)造與顯示方式1 LED顯示器構(gòu)造與原理LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件， 也可稱為數(shù)碼管。在單片機(jī)應(yīng) 用系統(tǒng)中通常使用的是7段LED。這種顯示塊有共陰極和共陽極，如圖圖1-3所示。共陰極LED顯示塊的

18、發(fā)光二極管共地，如圖4-5所示。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高 電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。2 LED顯示器與顯示方式在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常要使用 LED顯示塊構(gòu)成6位LED顯示器。6位顯示 器有6根位選線和48根段選線。根據(jù)顯示方式不同。位選線和段選線的連接方法不 同。段選線控制要顯示什么樣的字符， 而位選鍵要控制在哪一位上顯示這個(gè)字符 丄ED 顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。LED靜態(tài)顯示方式。所謂靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，并且顯示器的各位可同時(shí)顯示，靜態(tài)顯示時(shí)較小的驅(qū) 動(dòng)電流就能得到較高的顯示亮度。LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰或共

19、陽極 連接在一起接地或+5V ;每位的段選線a-dp分別與一個(gè)8位的并行口相連。6位靜 態(tài)顯示要求有48根I/O總線，占I/O總線資源最多。2.4設(shè)計(jì)的根本框圖A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的連接連按諭人模塊的凡D輸人端L棋擬輸入端sATNO ATN1 AINU ATN ATSH ATN5 AIN6 AIN? M嵋 AIN9 A1N10iiqiuiOLltpiltCLKEOt?如一?1-?單丿卅【2?1 1巾片機(jī)K>Pl . 5單片機(jī)IOPM單片機(jī)IO 社空"Il<ETt l<tT-AD3、軟件系統(tǒng)本系統(tǒng)主要是由A/D轉(zhuǎn)換電路、參考電壓電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等局部電路組成。

20、軟件的設(shè)計(jì)包括了對主程序、模數(shù)轉(zhuǎn)換程序和顯示程序的設(shè)計(jì)3. 1主框架圖WHE| 11113f口 EiTAItT LL衛(wèi)"巧"即33SHc1_-_j4567 J 7 b 3 4 3 £ 1 o)逬?0置誥益“韻氐餐籍FE.;巨 74krE7Dr 緯:D1 1:£苗14:5161?16|9前L7盟ND£6m:N1£7L3re脫ftS3:陰11.日C4加=D5IN5j20EG.Ik£D7IN?5cmrtfio Vccll V+1? G4D17 V-j£-FOC?CO-GVJ5-t -"OT 3v“ 140243

21、.2程序圖a主程序豪主稷序(b)A/D轉(zhuǎn)換測量程序4 、 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)： 單片機(jī)內(nèi)部每個(gè)部件要想?yún)f(xié)調(diào)一致的工作，必須在統(tǒng)5 、 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)vrrjr-i_.ruXT.LL 7<TAL2%IMITPRFK軒ATTPJ U RsDfixPJl.TiD pj j/dTTiPJ.-l'R)k"T汁P3.5mPJ.tW1 fMT麻1擁YSSTTIye書帕腫AIX)PO.lr.tDl旳 J.WJ-.4；rn.rA.rnFOJAW FO.S'ADd PO.TrAir1Y.WT2 wj/rincrt.2?uTl.-IPl.PI.-?XP2.O/ASP2.1/ASPi .2

22、P2.T AHP2 1MI2 Pi,5 AU PJ血切 卩! " 2i6、指令集1602通過D0D7的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。顯示模式設(shè)置：（初始化）0011 0000 0x38設(shè)置16 X2顯示，5X7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口；顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置：（初始化）0000 1DCB D顯示（1有效卜C光標(biāo)顯示（1有效卜B光標(biāo)閃爍（1有效）0000 01NS N=1（讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加1 &光標(biāo)加1）,N=0（讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減1 &光標(biāo)減1）,S=1且N=1 （當(dāng)寫一個(gè)字符后，整屏顯示左移）s=0當(dāng)寫一個(gè)字符后，整屏顯示不移動(dòng)數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為 80H

23、，所以數(shù)據(jù)地址為80H+地址碼（0-27H , 40-67H）其他設(shè)置：01H（顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0,所有顯示 =0） ; 02H（顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0）。通常推薦的初始化過程：延時(shí)15ms寫指令38H延時(shí)5ms寫指令 38H延時(shí) 5ms寫指令 38H延時(shí) 5ms 以上都不檢測忙信號(hào) 以下都要檢測忙信號(hào)寫指令38H寫指令08H關(guān)閉顯示寫指令01H顯示清屏寫指令06H光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置寫指令0cH顯示開及光標(biāo)設(shè)置完畢LED_0 EQU 30H;LED_1 EQU 31H;LED_2 EQU 32H;LED_3 EQU 33H;ADC EQU 35H;ST BIT P3.2;OE BIT P3.0;EOC BIT P3.1;ORG 00H;START: MOV LED_0,#00H;MOV LED_1,#00H;MOV LED_2,#00H;MOV LED_3,#00H;MOV DPTR,#TABLE;SETB P3.4;SETB P3.5;CLR P3.6;WAIT: CLR ST;SETB ST;CLR ST;JNB EOC,$;SET