单片机课程设计数字电压表Word格式.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ADC0808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

简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。

电路原理图见附录2。

A/D转换由集成电路0808完成。

0808具有8路模拟输入端口，地址（23-25）脚可决定对哪路模拟输入作A/D转换，22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。

6脚为测试控制，当输入一个2us宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。

7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时7脚输出高电平。

9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出。

10脚为0808的时钟输入端，由外部信号源提供。

单片机的P1、P3.0-P3.3端口作为四位LED数码管现实控制。

P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。

P0端口作A/D转换数据读入用，P2端口用作0808的A/D转换控制。

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。

3.5ADC0808的引脚及功能介绍

3.5.1芯片概述

ADC0808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IN0~IN7通道的地址端口。

3.5.3ADC0808的转换原理

ADC0808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，ADC0808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分别接至AT89C51的P1.0～P1.7口，位选端1～4分别接至P3.5、P3.4、P3.1、P3.0，如图3-7所示。

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

主程序包含初始化部分、调用A/D转换子程序和相应外部0中断显示电压数值程序，初始化部分包含存放通道的缓冲区初始化和显示缓冲区初始化。

另外，对于单路显示和循环显示，系统设置了一个标志位00H控制，初始化时00H位设置为0，默认为循环显示，当它为1时改变为单路显示控制，00H位通过单路、循环按键控制。

流程图如图4-1所示。

开始

显示子程序

A/D转换子程序

初始化

图4-1主程序流程图

4.2A/D转换子程序

A/D转换子程序用于对ADC0808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