单片机课程设计数字电压表Word下载.docx

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通过按键选择可对8路循环显示，也可单路显示，单路显示可通过按键选择显示的通道数。

2.2数字电压表的设计要求

可以测量0～5V范围内的3路直流电压值。

在4位LED数码管上轮流显示各路电压值或单路选择显示，其中3位LED数码管显示电压值，显示范围为0.00V～5.00V，1位LED数码管显示路数,3路分别为0-2。

要求测量的最小分辨率为0.02V。

3软件仿真电路设计

3.1设计思路

多路数字电压表应用系统硬件电路由单片机、A/D转换器、数码管显示电路和按键处理电路组成，由于ADC0808在进行A/D转换时需要有CLK信号，本试验中ADC0808的CLK直接由外部电源提供为500kHz的方波。

由于ADC0809的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。

实际显示的电压值（D/256*VREF）ADC0808采用逐次逼近法转换，把模拟电压转换成16进制的D，由于是对直流电压0～5V进行采集，所以D对应的电压为V0 

，我们的目的就是要把V0显示在LED显示器上，因为单片机不好进行小数点计算，所以有：

V0=2*D扩大了100倍，扩大100倍后的结果高八位放寄存器B，低八位放寄存器A，分寄存器B为0或不为0的情况进行存取数据，得到的结果个位放入R0，十位放入R1，通过查表使之显示在LED显示器。

3.2仿真电路图

用Protues软件仿真设计的电路如图3-1所示。

图3-1仿真电路

3.3设计过程

系统结构框图

系统采用12M晶振产生脉冲做AT89C51的内部时钟信号，通过软件设置单片机的内部定时器T0产生中断信号。

利用中断设置单片机的P2.4口取反产生脉冲做AT89C51的时钟信号。

通过按键选择八路通道中的一路，将该路电压送入ADC0809相应通道，单片机软件设置ADC0809开始A/D转换，转换结束ADC0809的EOC端口产生高电平，同时将ADC0809的EO端口置为高电平，单片机将转换后结果存到片内RAM。

系统调出显示子程序，将保存结果转化为0.00-5.00V分别保存在片内RAM;

系统调出显示子程序，将转化后数据查表，输出到LED显示电路，将相应电压显示出来，程序进入下一个循环

3.4AT89C51的功能介绍

3.4.1简单概述

AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

外形及引脚排列如图3-2所示。

图3-2AT89C51芯片模型

3.4.2主要功能特性

（1）4K字节可编程闪烁存储器。

（2）32个双向I/O口；

128×

8位内部RAM。

（3）2个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz。

（4）可编程串行通道。

（5）5个中断源。

（6）2个读写中断口线。

（7）低功耗的闲置和掉电模式。

（8）片内振荡器和时钟电路。

3.4.3AT89C51的引脚介绍

89C51单片机多采用40只引脚的双列直插封装（DIP）方式，下面分别简单介绍。

（1）电源引脚

电源引脚接入单片机的工作电源。

Vcc（40引脚）：

+5V电源。

GND（20引脚）：

接地。

（2）时钟引脚

XTAL1（19引脚）：

片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。

XTAL2（20引脚）：

片内振荡器反相放大器的输出端。

图3-3电源接入方式

（3）复位RST（9引脚）

在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。

（4）

/Vpp（31引脚）

为外部程序存储器访问允许控制端。

当它为高电平时，单片机读片内程序存储器，在PC值超过0FFFH后将自动转向外部程序存储器。

当它为低电平时，只限定在外部程序存储器，地址为0000H~FFFFH。

Vpp为该引脚的第二功能，为编程电压输入端。

（5）ALE/

（30引脚）

ALE为低八位地址锁存允许信号。

在系统扩展时，ALE的负跳沿江P0口发出的第八位地址锁存在外接的地址锁存器，然后再作为数据端口。

为该引脚的第二功能，在对片外存储器编程时，此引脚为编程脉冲输入端。

（6）

（29引脚）

片外程序存储器的读选通信号。

在单片机读片外程序存储器时，此引脚输出脉冲的负跳沿作为读片外程序存储器的选通信号。

（7）pin39-pin32为P0.0-P0.7输入输出脚，称为P0口。

P0是一个8位漏极开路型双向I/O口。

内部不带上拉电阻，当外接上拉电阻时，P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载电路。

通常在使用时外接上拉电阻，用来驱动多个数码管。

在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址（低8位）/数据总线，不需要外接上拉电阻。

（8）Pin1-Pin8为P1.0-P1.7输入输出脚，称为P1口，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/0口。

P1口能驱动4个LSTTL负载。

（9）Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，称为P2口。

P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口能驱动4个LSTTL负载。

端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。

对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。

在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。

而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。

（10）Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚，称为P3口。

P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口能驱动4个LSTTL负载，这8个引脚还用于专门的第二功能。

对内部Flash程序存储器编程时，接控制信息。

3.5ADC0809的引脚及功能介绍

3.5.1芯片概述

ADC0809是一种典型的A/D转换器。

它是由8位A/D转换器，一个8路模拟量开关，8位模拟量地址锁存译码器和一个三态数据输出锁存器组成；

+5V单电源供电，转化时间在100us左右；

内部没有时钟电路，故需外部提供时钟信号。

芯片模型如图3-4所示。

图3-4ADC0808芯片模型

3.5.2引脚简介

（1）IN0~IN7：

8路模拟量输入端。

（2）D0~D7：

8位数字量输出端口。

（3）START：

A/D转换启动信号输入端。

（4）ALE：

地址锁存允许信号，高电平有效。

（5）EOC：

输出允许控制信号，高电平有效。

（6）OE：

输出允许控制信号，高电平有效。

（7）CLK：

时钟信号输入端。

（8）A、B、C：

转换通道地址,控制8路模拟通道的切换。

A、B、C分别与地址线或数据线相连，三位编码对应8个通道地址端口，A、B、C=000~111分别对应IN7~IN0通道的地址端口。

3.5.3ADC0809的转换原理

ADC0809采用逐次比较的方法完成A/D转换，由单一的+5V电源供电。

片内带有锁存功能的8路选1的模拟开关，由A、B、C的编码来决定所选的通道。

ADC0809完成一次转换需100μs左右，它具有输出TTL三态锁存缓冲器，可直接连接到AT89C51的数据总线上。

通过适当的外接电路，ADC0809可对0~5V的模拟信号进行转换。

3.674LS373芯片的引脚及功能

3.6.1芯片概述

74LS373是一种带有三态门的8D锁存器，其在本设计中是锁存P0口的低8位地址，芯片模型如图3-5所示。

3.6.2引脚介绍

（1）D0～D7:

8位数据输入线；

（2）Q0～Q7:

8位数据输出线

（3）G:

数据输入锁存选通信号。

当加到该引脚的信号为高电平时，外部数据选通到内部锁存器，负跳变时，数据锁存到锁存器中。

:

数据输出允许信号，低电平有效。

当该信号为低电平时，三态门打开，锁存器中的数据输出到数据输出线上，当该信号为高电平时，输出线为高阻态。

3.7LED数码管的控制显示

3.7.1LED数码管的模型

LED数码管模型如图3-6所示。

3.7.2LED数码管的接口简介

LED的段码端口A～G和DP分别接至AT89C51的P1.0～P1.7口，位选端1～4分别接至P2.0、P2.1、P2.2、P2.3

4系统软件程序的设计

多路数字电压表系统软件程序主要有主程序、A/D转换子程序和中断显示程序组成。

4.1主程序

如下4.1图为程序软件设计流程图其中（a）为主程序流程图，（b）为A/D转换子程序流程图。

图4.1程序软件设计流程图

其中A/D转换子程序是将0809转化后的数字量，需通过转化子程序转化成工程量并通过查表送到P1口送给LED显示。

（1）初始化程序给ADC0809时钟脉冲信号，并指向0809的0通道启动A/D转换，通过延时等待8路采集完毕。

（2）数据读入控制0809芯片的ALE、START、EOC和OE，STRT为正脉冲时转换开始，EOC为低电平时A/D转化结束，OE为高电平时转换结果送到数据线并被单片机读入，ALE为上升沿信号地址锁存允许

CLRP2.4

SETBP2.4

CLRP2.4

JNBP2.5,$

SETBP2.6

MOVXA,@DPTR

MOVADC,A

CLRP2.6

（3）消抖防抖动的时间是10ms。

（4）通道转换当判断有按键按下后P3.2口置位即允许74373地址锁存，DPTR加1指向下一通道。

4.2A/D转换子程序

A/D转换子程序用于对ADC0809的4路输入模拟电压进行A/D转换，并将转换的数值存入4个相应的存储单元中，A/D转换子程序每隔一定时间调用一次，即隔一段时间对输入电压采样一次，如图4-2所示

判断是否为0

4.3中断显示程序

设计中采用中断的方式来读取转换完成的数据能节省CPU的资源

当系统设置好后，一旦数据转换完成，便会进入外部中断0，然后在中断中读取转换的数值，处理数据并送数码管显示输出。

LED数码管采用软件译码动态扫描的方式。

在中断程序中包含多路循环显示程序和单路显示程序，多路循环显示程序把4个存储单元的数值依次取出送到4个数码管上显示，每一路显示一秒。

单路显示程序只对当前选中的一路数据进行显示。

每路数据显示时需经过转换变成十进制BCD码，放于4个数码管显示缓冲区中。

单路或多路循环显示通过标志位00H控制。

在显示控制程序中加入了对单路或多路循环按键的判断。

5使用说明与调试结果

该数字电压表可以同时测量8路直流数据，电压表测量范围为0.00～5.00V，测量最小分辨率为19.5mv。

整个系统由一个按钮控制，最左边个LED显示器是指向当前通道，即电位器编号。

用Proteus仿真中点PLAY电压表默认显示第8通道即第8个电位器RV8的测量值。

第一次按下按钮后，改变测量通道即第1通道RV1的值，第2下为第2通道，依次循环测量8个电位器的电压值。

选择其中任意电位器并拨动其位置能改变其值，最大值为5V，最小值为0V，在中间时为2.49V，单片机能读出并正确显示。

经调试后该系统能达到目标要求。

6总结

经过一周左右的努力终于设计成功

这次课程设计对我来说学到的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。

现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能!

在团队中，我们互帮互助，对整个课程设计来说，这是至关重要的，缺少每一个人都会对我们的设计产生影响。

还有要感谢指导老师在我们遇到困难时，给予我们的建议与鼓励。

在一个星期后的今天我已明白课程设计对我来说的意义，它不仅仅是让我们把所学的理论知识与实践相结合起来，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，更重要的是同学间的团结，虽然我们这次花去的时间比别人多，但我相信我们得到的也会更多!

发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中

在此向我们的单片机老师说声：

谢谢！

参考文献

1、单片机原理与应用设计。

电子工业出版社。

张毅刚、彭喜元编著。

2、单片机原理及接口技术。

高等教育出版社。

李全利主编。

3、MCS-51系列单片机实用编程88例。

中国电力出版社。

贺哲荣、甄旭主编。

附录1源程序

ADCEQU50H

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG000BH

AJMPINT0

ORG0030H

MAIN:

MOVTMOD,#02H;

;

初始化脉冲信号

MOVTH0,#250;

MOVTL0,#250;

SETBEA

SETBTR0

SETBET0

MOVR4,#8

START1:

MOVDPTR,#7FF0H;

指向0通道

MOVX@DPTR,A;

读取转换数值

JBP3.4,AAA1

LCALLDELAY;

调用延时程序

JBP3.4,AAA1;

判断是否按下按钮并开始转换数值

SETBP3.2;

P3.2给高电平锁存地址

INCR4

CJNER4,#9,AAA2

MOVR4,#1

AAA2:

INCR5;

显示所选通道

INCDPTR;

指向下一通道

MOVB,R5;

显示通道并重新锁存地址

MOVP0,B

CLRP3.2

JNBP3.4,$

AAA1:

SETBP2.4

JNBP2.5,$

SETBP2.6

MOVXA,@DPTR;

读取转换数据开始转化为工程量

MOVADC,A

CLRP2.6

LCALLCONV;

调用转换子程序

LCALLDISP;

调用显示子程序

LJMPSTART1

CONV:

MOVA,ADC;

数值转换子程序

MOVB,#51

DIVAB

MOVR1,A

MOVA,B

MOVB,#2

MULAB

MOVB,#10

MOVR2,A

MOVR3,B

RET

DISP:

MOVDPTR,#TABLE;

数码显示子程序

MOVA,R4

MOVCA,@A+DPTR

CLRP2.3

MOVP1,A

LCALLDELAY

SETBP2.3

MOVA,R3

CLRP2.0

SETBP2.0

MOVA,R2

CLRP2.1

SETBP2.1

MOVA,R1

CLRP2.2

ORLA,#80H

SETBP2.2

RET

INT0:

CPLP3.3

RETI

DELAY:

MOVR6,#1;

延时1ms子程序

D1:

MOVR7,#250

DJNZR7,$

DJNZR6,D1

TABLE:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H

DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH

附录2原理电路