关于单片机论文.doc
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单片机课程设计说明书
题目:
基于AT89C51单片机数字电压表的设计
院系:
工院机械系
班级:
11机电三班
姓名:
吴豪
学号:
指导老师:
朱煜钰
黄河科技学院课程设计任务书
工学院机械系机械设计制造及其自动化专业11级3班
学号姓名吴豪指导教师朱煜钰
题目:
基于AT89C51单片机的数字电压表设计
课程:
单片机应用技术课程设计
课程设计时间2014年10月27日至2014年11月10日共2周
课程设计工作内容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)(纸张不够可加页)
1.设计要求
⑴以MCS-51系列单片机为核心器件,组成一个简单的直流数字电压表。
⑵采用1路模拟量输入,能够测量0-5V之间的直流电压值。
⑶电压显示用4位一体的LED数码管显示,至少能够显示两位小数。
⑷尽量使用较少的元器件。
2.设计任务与要求
2.1系统硬件电路设计
根据该系统设计的功能要求选择所用元器件,设计硬件电路。
要求用Proteus绘制整个系统电路原理图。
2.2软件设计
根据该系统要求的功能进行软件设计,绘制整个系统的软件流程图;根据流程图编写程序并汇编调试通过;列出软件清单,软件清单要求逐条加以注释。
2.3Proteus仿真
用Proteus对系统软硬件进行仿真调试并通过。
2.4编写设计说明书
内容包括任务书、设计方案分析、硬件部分设计、软件部分设计、调试结果整理分析、设计调试的心得体会等,字数不少于5000字;硬件部分设计要绘制整个系统电路原理图,对各部分电路设计原理做出说明;软件设计部分要(用visio2003画图软件)绘制整个系统框图及各部分的软件流程图,列出程序清单,逐条加以注释,并注明各程序功能块的功能。
3.工作计划
序号
设计内容
所用时间
1
布置任务及调研
4天
3
制作与调试
8天
4
撰写设计报告书
2天
合计
14天
4.主要参考资料
单片机课程设计指导书 皮大能 北京理工大学出版社 2012.7
8051单片机实践与应用 吴金戎 清华大学出版社 2003.8
单片机技术基础教程与实践夏路易 电子工业出版社 2008.1
单片机原理及应用 张毅刚高等教育出版社2012.11
基于Proteus的单片机系统设计与仿真实例蒋辉平机械工业出版社
2007.7
…
指导老师签字:
日期:
目录
一、 整体设计思路框图及原理图…………………………5
二、 模块分析………………………………………………5
1.AT89C51单片机……….…………………………..………6
2.A/D转换……………….…………………………..……….7
3.显示电路…………………………………..……………7
三、 软件设计………………………………………………5
四、程序清单……………………………………………6
五、 仿真实验调试…………………………………………12
六、 总结与体会…………………………………………13
七、 参考文献………………………………………………14
一、整体设计思路框图及原理图
数字电压表的设计即将连续的模拟电压信号经过A/D转换器转换成二进制数值,再经由单片机软件编程转换成十进制数值并通过显示屏显示。
按系统实现要求,决定控制系统采用AT89C51单片机,A/D转换由于仿真软件里的ADC0809元件有问题,这里用ADC0808代替,它和ADC0809区别很小。
采用ADC0808。
数字电压表系统整体框图如下图1所示。
模拟电压
AT89C51
单
片
机
ADC0808
转换
数据显示
图1整体框图
系统通过软件设置单片机的内部定时器T1产生中断信号。
通过片选选择8路通道中的一路,将该路电压送入ADC0808的EOC端口产生高电平,同时将ADC0808的OE端口置为高电平,单片机将转换后结果存到片内RAM。
系统调出转换显示程序,将转换为二进制的数据在转换成十进制数并输出到LCD显示电路,将相应电压显示出来。
原理图见附录图7。
二、模块分析
1.AT89C51单片机
接口分配电路设计如右图2所示:
图2单片机接口电路
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在这里P0口作为输入与输出分别与ADC0808的输出端和LCD显示的输入端相连,且P0外部被阻值为1KΏ的电阻拉高。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
这里只用到了P2.0~P2.3四个端口,其中P2.1~P2.3都是作为输出端口控制显示电路的寄存器选择、读写信号和使能端口。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,在这里用到了P3.3/INT1(外部中断1)、P3.6/WR(外部数据存储器写选通)、P3.7/RD(外部数据存储器读选通)。
2.A/D转换
图3A/D转换电路
接口分配电路设计如图3所示:
IN0~IN7为8路模拟量输入端,这里只接一路电压信号,其输入信号是由直流电源及可调电阻提供。
OUT1~OUT8为8位二进制数字量输出端,其另一端连接到AT89C51单片机进行数值转换。
ADDA、ADDB、ADDC为3位片选地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路。
ALE为地址锁存允许信号,由单片机P3.6口写信号与P2.0口相或取反输入,高电平有效。
START为A/D转换启动脉冲输入端,由单片机P3.6口写信号与P2.0口相或取反输入一个正脉冲使其启动(脉冲上升沿使0808复位,下降沿启动A/D转换)。
EOC为A/D转换结束信号,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平取反给P3.3口(转换期间一直为低电平)。
OE为数据输出允许信号,高电平有效。
当A/D转换结束时,此端由单片机P3.7读信号与P2.0口相或后取反输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。
3.显示电路
图4显示电路
接口分配设计如图4所示:
RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
由单片机P2.1口控制
R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号,当RS为高电
平R/W为低电平时可以写入数据。
由单片机P2.2口控制
E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。
由单片机P2.3口控制
D0~D7为8位双向数据线。
由单片机P0口输入,经过阻值为1KΏ的上拉电阻连接。
图5程序流程图
三、软件设计
主程序的内容包括:
起始
地址、中断服务程序的起始地
址、有关内存单元及相关部件的
初始化和一些子程序的调用等。
根据设计要求,设计出如图5所
示的主程序流程图
A/D转换子程序设计:
A/D转换程序的功能是采集数据,在整个系统设计中占有很高的地位。
当系统置好后,单片机扫描转换结束管脚P3.7的输入电平状态,当输入为高电平则转换完成,将转换的数值显示输出。
若输入为低电平,则继续扫描。
程序流程图如图6所示。
图6A/D转换子程序流程图
四、程序清单
COMEQU50H;指令寄存器
DATEQU51H;数据寄存器
RSEQUP2.1;LCD寄存器选择信号
RWEQUP2.2;LCD读/写选择信号
EEQUP2.3;LCD使能信号
ORG0000H
LJMPMAIN;主程序入口
ORG000BH
LJMPBT0;T0中断入口
ORG0030H;主程序,初始化
MAIN:
MOVSP,#60H
LCALLINT
MOV30H,#30H
MOV31H,#30H
MOV32H,#0A5H
MOV33H,#30H
MOV34H,#30H
MOVR7,#30H
LCALLN1;显示Voltage=00.00
MOVTMOD,#00H;定时器T0设为方式0
MOVTH0,#00h;装入定时常数
MOVTL0,#00h
SETBTR0;启动T0
MOV24h,#03h;装入T0中断次数
MOVIE,#82H;开中断
LP:
MOVR7,#30H;显示缓冲区首地址
LCALLDISPLY
SJMPLP;循环显示
DISPLY:
MOVCOM,#0CAH;设置数据起始地址(第而行第10位)
LCALLPR1
MOVR1,#05H
MOVR0,#30H
l:
MOVDAT,@r0
LCALLPR2
INCR0
DJNZR1,l
RET
;1.逐字依次输入方式演示程序段
N1:
MOVCOM,#01H;清屏
LCALLPR1
MOVCOM,#06H;设置输入方式
LCALLPR1
MOVCOM,#081H;设置数据起始地址(第一行地二位)
LCALLPR1
MOVDPTR,#TAB1
M