基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 PAGE21 / NUMPAGES28 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(zhuān) 業(yè)：自動(dòng)化班 級(jí)：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間： 2014 年 11 月物理與電子工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè)： 自動(dòng)化 班級(jí)：學(xué)生學(xué)號(hào)課程名稱(chēng)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、主要容（參數(shù)、方法）與要求一、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。項(xiàng)目任務(wù)的主要容和要求：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(jué)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)字電壓表，將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)

2、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(guò)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(guò)PROTUES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(kāi)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(guò)程，設(shè)計(jì)要求說(shuō)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

3、天：確定總體方案。第6-10天：仿真/制作。第11-14：編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。主要參考資料1 廷彪,電霆,高富強(qiáng),方華.單片機(jī)原理與應(yīng)用.:大學(xué).出版時(shí)間:2005年1月第2次印刷2 8051實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)電子電氣綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng).:精儀達(dá)盛科技3 徐愛(ài)鈞.智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)(第二版)M.:航空航天大學(xué)出版社,20044 吳金戌,慶陽(yáng),郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.:清華大學(xué),20025 國(guó)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.科學(xué),2003.指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字摘 要數(shù)字電壓表的基本工作原理是利用

4、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(guò)相應(yīng)換算后將測(cè)試結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來(lái)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(lái)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、雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路，測(cè)量圍為直流0-+5伏，使用LED數(shù)碼管顯示。論文簡(jiǎn)單介紹了雙積分電路的原理、ADC0808的引腳與功能介紹、74LS373芯片的引腳與功能，重點(diǎn)描述了高精度數(shù)字電壓表的

5、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(guò)程和調(diào)試過(guò)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；AT89C51單片機(jī)；高精度AbstractThe basic working principle of digital voltmeter is an analog signal by A/D conversion circuit to be measured is converted into digital signal, through the corresponding conversion will test a voltmeter results displ

6、ayed in digital form. Compared with the general analog voltage meter, digital voltage meter has the advantages of high precision, accurate measurement, visual reading, convenient use etc.With the development of electronic technology, electronic measuring a large number of electronic workers must mas

7、ter the means, the measurement accuracy and functional requirements are increasingly high, while the voltage measurement is very prominent, because the voltage measurement is most common. This paper introduces a kind of voltage measurement circuit based on AT89C51 mcu. The circuit uses the high prec

8、ision, the double integral A/D conversion circuit, the measuring range is 0-+5 DC volts, the use of LED digital tube display. The paper briefly introduced the pins and pin function, ADC0808 function and the principle of double integral circuit is introduced, 74LS373 chip, describes the focus of desi

9、gn ideas for a high precision digital voltage meter, analyzed the soft, the hardware circuit of the working principle, design and debugging process, finally has given the detailed test data and analysis.Keywords: digital voltage meter; AT89C51 SCM; high precision目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc265

10、7794001 引言 PAGEREF _Toc265779400 h 1HYPERLINK l _Toc2657794012設(shè)計(jì)原理與要求 PAGEREF _Toc265779401 h 2HYPERLINK l _Toc2657794022.1數(shù)字電壓表的實(shí)現(xiàn)原理 PAGEREF _Toc265779402 h 2HYPERLINK l _Toc2657794032.2數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc265779403 h 2HYPERLINK l _Toc2657794043軟件仿真電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc265779404 h 3HYPERLINK l _Toc2

11、657794053.1設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc265779405 h 3HYPERLINK l _Toc2657794063.2電路原理圖 PAGEREF _Toc265779406 h 3HYPERLINK l _Toc2657794083.3設(shè)計(jì)過(guò)程 PAGEREF _Toc265779408 h 4HYPERLINK l _Toc2657794093.4 AT89C51的功能介紹 PAGEREF _Toc265779409 h 4HYPERLINK l _Toc2657794103.4.1簡(jiǎn)單概述 PAGEREF _Toc265779410 h 4HYPERLINK l _To

12、c2657794113.4.2主要功能特性 PAGEREF _Toc265779411 h 5HYPERLINK l _Toc2657794123.4.3 AT89C51的引腳介紹 PAGEREF _Toc265779412 h 5HYPERLINK l _Toc2657794153.5 ADC0808的引腳與功能介紹 PAGEREF _Toc265779415 h 7HYPERLINK l _Toc2657794163.5.1芯片概述 PAGEREF _Toc265779416 h 7HYPERLINK l _Toc2657794193.5.2 引腳簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc265779

13、419 h 8HYPERLINK l _Toc2657794203.5.3 ADC0808的轉(zhuǎn)換原理 PAGEREF _Toc265779420 h 8HYPERLINK l _Toc2657794213.6 74LS373芯片的引腳與功能 PAGEREF _Toc265779421 h 9HYPERLINK l _Toc2657794223.6.1芯片概述 PAGEREF _Toc265779422 h 9HYPERLINK l _Toc2657794233.6.2引腳介紹 PAGEREF _Toc265779423 h 9HYPERLINK l _Toc2657794253.7 LED數(shù)碼

14、管的控制顯示 PAGEREF _Toc265779425 h 9HYPERLINK l _Toc2657794263.7.1 LED數(shù)碼管的模型 PAGEREF _Toc265779426 h 9HYPERLINK l _Toc2657794283.7.2 LED數(shù)碼管的接口簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc265779428 h 10HYPERLINK l _Toc2657794294系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc265779429 h 10HYPERLINK l _Toc2657794304.1 主程序 PAGEREF _Toc265779430 h 10HYPERLINK l

15、_Toc2657794314.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序 PAGEREF _Toc265779431 h 11HYPERLINK l _Toc2657794324.3 中斷顯示程序 PAGEREF _Toc265779432 h 12HYPERLINK l _Toc2657794335電壓表的調(diào)試與性能分析 PAGEREF _Toc265779433 h 13HYPERLINK l _Toc2657794345.1 調(diào)試與測(cè)試 PAGEREF _Toc265779434 h 13HYPERLINK l _Toc2657794355.2 性能分析 PAGEREF _Toc265779435 h 14H

16、YPERLINK l _Toc2657794366電路仿真圖 PAGEREF _Toc265779436 h 14HYPERLINK l _Toc2657794377總結(jié) PAGEREF _Toc265779437 h 15HYPERLINK l _Toc265779438參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc265779438 h 16HYPERLINK l _Toc265779439附錄源程序 PAGEREF _Toc265779439 h 171 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(lái)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

17、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(jiǎn)稱(chēng)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)展而成的各種通用與專(zhuān)用數(shù)字儀器儀表，也把電量與非電量測(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)換器以與由它們構(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，已被廣泛用于電子與電工測(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

18、基于A/D轉(zhuǎn)換電路，測(cè)量圍直流 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。2 設(shè)計(jì)原理與要求本設(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05V之間的直流電壓值，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(guò)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

19、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(guò)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(guò)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)量05V圍的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。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

20、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VREFVCC，所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)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(guò)查表使之顯示在LED

21、顯示器。3.2電路原理圖電路原理圖如圖3-1所示。圖3-1 電路原理圖3.3設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)易數(shù)字電壓測(cè)量電路由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理與顯示控制等組成。電路原理圖見(jiàn)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(kāi)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)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

22、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(jiǎn)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（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱(chēng)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

23、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(jiǎn)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。外形與引腳排列如圖3-2所示。圖3-2 AT89C51芯片模型3.4.2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；1288位部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(xiě)

24、中斷口線。(7) 低功耗的閑置和掉電模式。(8) 片振蕩器和時(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(jiǎn)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引腳）：+5V電源。GND(20引腳)：接地。(2)時(shí)鐘引腳XTAL1(19引腳)：片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)

25、位。(4)/Vpp(31引腳)為外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許控制端。當(dāng)它為高電平時(shí)，單片機(jī)讀片程序存儲(chǔ)器，在PC值超過(guò)0FFFH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0000HFFFFH。Vpp為該引腳的第二功能，為編程電壓輸入端。(5)ALE/(30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P0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。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)(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

26、選通信號(hào)。(7) pin39-pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，稱(chēng)為P0口。P0是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口。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(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)數(shù)碼管。 在訪問(wèn)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)Pin1-Pin8為P1.0-P1.7輸入輸出腳，稱(chēng)為P1口，是一個(gè)帶部上拉電阻的8位雙向I/0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(chēng)為P2口。P2口是一個(gè)帶部上拉電阻的8位雙向I

27、/O口，P2口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。端口置1時(shí)，部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)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(wèn)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(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的容在此期間不會(huì)改變。 (10)Pin10-Pin17為P3.0-P3.7輸入輸出腳，稱(chēng)為P3口。P3口是一個(gè)帶部上拉電阻的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(zhuān)門(mén)的第二功能。端口置1時(shí)，部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接控制信息。3.5 ADC0808的引腳與功能介紹3.5.1

28、芯片概述ADC0808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(kāi)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；部沒(méi)有時(shí)鐘電路，故需外部提供時(shí)鐘信號(hào)。芯片模型如圖3-4所示。圖3-4ADC0808芯片模型3.5.2 引腳簡(jiǎn)介(1) IN0IN7：8路模擬量輸入端。(2) D0D7：8位數(shù)字量輸出端口。(3) START：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。

29、(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。片帶有鎖存功能的8路選1的模擬開(kāi)關(guān)，由A、B、C的編碼來(lái)決定所選的通道。ADC0809完成一次轉(zhuǎn)換需100s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(guò)適當(dāng)?shù)耐饨与娐?，ADC0808可對(duì)05V的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。3.674LS373芯片的引腳與功能3.6.1芯片概述7

30、4LS373是一種帶有三態(tài)門(mén)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。圖3-5 74LS373芯片模型3.6.2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)選通到部鎖存器，負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。(4):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(mén)打開(kāi)，鎖存器中的數(shù)據(jù)輸出到數(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.

31、7.2 LED數(shù)碼管的接口簡(jiǎn)介L(zhǎng)ED 的段碼端口AG分別接至AT89C51的P1.0P1.7口，位選端14分別接至P3.5、P3.4、P3.1、P3.0，如圖3-7所示。圖3-7LED與AT89C51的硬件連線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(guò)

32、單路、循環(huán)按鍵控制。流程圖如圖4-1所示。 開(kāi)始 顯示子程序 A/D轉(zhuǎn)換子程序 初始化圖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/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。進(jìn)行十六進(jìn)制調(diào)整 開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換調(diào)用延時(shí)存轉(zhuǎn)換后的十六進(jìn)制數(shù)數(shù)據(jù)指針加一入棧保護(hù)4路轉(zhuǎn)換次數(shù)減一顯示電壓值NY圖4-2轉(zhuǎn)換子程序流程圖 判斷是否為04.3 中斷顯示程序設(shè)計(jì)中采用中斷的方式來(lái)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

33、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。 LED 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。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(guò)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(guò)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。數(shù)字量送P1口取段碼地址P3.1=1？調(diào)用循環(huán)顯示程序調(diào)用單路顯示程序顯示的是第4路重新調(diào)用顯示程序NYNY圖4-3中斷顯示程序流程圖5 電壓表的調(diào)試與性能分

34、析5.1 調(diào)試與測(cè)試本設(shè)計(jì)應(yīng)用Proteus6與KEIL51軟件,首先根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路圖用Proteus6軟件畫(huà)出電路模型，關(guān)于這個(gè)軟件的使用通過(guò)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(xiě)的程序進(jìn)行編譯、，如果沒(méi)有錯(cuò)誤和警告便可生成程序的hex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(jiàn)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(jiǎn)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，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

35、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（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(jiǎn)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(guò)校正0808的基準(zhǔn)電壓來(lái)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(lái)校正測(cè)量值。ADC0808的直流輸入阻抗為1M歐姆，

36、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。6 電路仿真圖電路仿真圖如圖6-1所示。圖6-1仿真時(shí)的電路圖7 總結(jié)經(jīng)過(guò)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，誤差完全在合理的圍之。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)參考了教材上第十一章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(guò)程中中遇到了很多的問(wèn)題，剛開(kāi)始時(shí)四個(gè)數(shù)碼管根本不顯

37、示，后來(lái)發(fā)現(xiàn)用的是共陽(yáng)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(wèn)題又出現(xiàn)了，單路顯示和循環(huán)顯示的開(kāi)關(guān)不能控制電路的單路顯示和循環(huán)顯示，經(jīng)過(guò)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(kāi)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(shuō)聲：！ 參 考 文 獻(xiàn)1廷彪,電霆,高富強(qiáng),方華.單片機(jī)原理與應(yīng)用.:大學(xué).出版時(shí)間:2005年1月第2次印刷28051實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)電子電氣綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng).:精儀達(dá)盛科技3 徐愛(ài)鈞.智能化測(cè)量控制儀表原理

38、與設(shè)計(jì)(第二版)M.:航空航天大學(xué),20044 吳金戌,慶陽(yáng),郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.:清華大學(xué),20025 國(guó)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.科學(xué),2003.7 偉,俊逸,黃勇.一種基予C8051F單片機(jī)的SOC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)與其應(yīng)用 育才 ：清華大學(xué) 20059MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)與其應(yīng)用 蔡美琴 高等教育出版10過(guò)程控制與儀表 樂(lè) 中國(guó)計(jì)量學(xué)院，2007-3附 錄課程設(shè)計(jì)中的程序如下：ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0003H

39、 LJMP PINT0 MAIN:MOV 50H,#19H MOV 54H,#78H MOV DPTR,#7FF8H MOV 51H,DPH MOV 52H,DPL MOV R0,#04H MOV 53H,#00H MOV R7,#00H SETB EA SETB IT0 SETB EX0 L4: MOV R1,#00H ;R1存放十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制后的低兩位 MOV R2,#00H ;R2存放十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制后的高兩位 MOV R3,#0FFH ;循環(huán)顯示十進(jìn)制數(shù) MOV R4,#00H ;存放A/D轉(zhuǎn)換后的十六進(jìn)制數(shù) MOV R5,#00H ;存放0.5相加后的數(shù) MOVX DPTR

40、,A ;開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換 LCALL DELAY ;調(diào)用延時(shí)大于A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)間 MOVX A,DPTR ;取A/D轉(zhuǎn)換后的十六進(jìn)制數(shù) INC DPTR ;A/D轉(zhuǎn)換芯片的地址加一 PUSH DPL ;壓入堆棧 PUSH DPH DEC R0 ;4路轉(zhuǎn)換的次數(shù)減一 JZ SB2 ;判斷是否是0V MOV R4,A L1:MOV A,R1 ;進(jìn)行十六進(jìn)制到十進(jìn)制的調(diào)整 ADD A,50H ;每次加19 DA A MOV R1,A JC L2 ;如果溢出則跳轉(zhuǎn)到L2 MOV A,R5 ;進(jìn)行0.5V相加 ADD A,54H DA A MOV R5,A JC L3 ;如果溢出則跳轉(zhuǎn)到L3 SB1:DJNZ R4,L1 ;判斷十六進(jìn)制數(shù)是否轉(zhuǎn)換完成，如果沒(méi)有則循環(huán) MOV A,R5 SWAP A ANL A,#0FH MOV B,R1 ADD A,B DA A MOV R1,A SB2:LCALL DISP LCALL DJW DJNZ R3,SB2 POP DPH POP DPL MOV A,53H INC A MOV 53H,A CJNE R0,#00H,L4 LJMP MAIN L2:CLR C MOV A,R2 ADD A,#01H DA A MOV R2,A LJMP SB1 L3:CLR C ;0.5V相加溢出后進(jìn)位 MOV A,R1 ADD