简易数字万用表设计1文档格式.docx

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ADC0809的EOC信号经反相后接到89S52的

引脚，用于产生A/D转换完成中断请求信号。

ADC0809芯片的3位模拟量输入通道地址输入端A、B、C分别接到89S52的P0.0、P0.1和P0.2，故只要向端口地址0C000H分别写入00H~07H，即可启动模拟量输入通道0~7进行A/D转换。

ADC0809参考正电压为5V，参考负电压为0V，时钟输入为2MHz。

图1数字多用表的主电路图

单片机的P1.0~P1.2引脚通过一个转换开关接地，通过判断P1.0~P1..2引脚电平的高低，决定是否进行电阻测量、电压测量或电流测量。

3．2数字多用表的电阻测量输入电路

图2所示为数字多用表的电阻测量输入电路。

运算放大器的反馈电阻R

作为待测量电阻，通过1000Ω电阻R

接到电源-5V。

假定运算放大器理想，那么放大器的输出电压RV=

，将RV送给ADC0809，转换后得到数字量为DV=

。

单片机读取A/D转换数据，再经过逆向运算可得R

=

，注意此时得到的R

为二进制数，需要转化为十进制数后才能送给数码管显示。

程序中采用4字节专利号除法，连续进行4次除以10的除法，依1000Ω范围内不超过2Ω，如果测量其他范围的电阻，需要修改

的数值，或者采用其他电路。

3．3电压测量输入电路

图3所示为数字多用表的电压测量输入电路。

待测电压经过低通滤波器滤除高频干扰，再通过同相放大器送给ADC0809，电压测量范围为0~5V，ADC0809的分辨率为8位，测量误差为5/255

0.02V.

3.4电流输入测量电路

图4所示为数字多用表的电流输入电路。

电流测量范围为1~100mA，因为ADC0809是电压转换器件，必须交电流转换为电压才能进行测量，这可以通过串接电阻R

来实现，注意R

必须很小（例如00.1Ω）,否则影响电流数值。

由于待测电流和R

都很小，R

两端的电压也很小，必须将其放大到ADC0809能够分辨的范围之内。

假设待测电流大小为I，R

两端节点电压分别为V

和V

，V

经过反向缓冲电路之后V

=-V

V

经过差分放大电路得：

V

=-（V

-V

）

（V

再经过同相放大电路得：

AV=V

将AV送给ADC0809转换后得到数字量为：

DAV=

单片机读取A/D转换数据，再经过逆向运算可得I=

有两个问题值得注意，首先，由于电流的单位是mA，不能直接计算I的值应先变换为I=

再进行计算；

其次，这么算出来的电流值误差比较大，原因是LM324不是精密理想运算放大器，当输入信号很小时误差比较大。

因此需要对计算数值进行修正，方法是先计算DAV*50000，然后将结果减去102000这个数值是通过反复测试并经过曲线拟合得到的。

4、系统的软件设计

数字多用表的软件程序（略）

5、系统的设计仿真

5.1仿真原理图

5.2实物图

5.3主要元器件功能介绍

1、AT89S52芯片功能特性描述

AT89S52引脚框图：

图2.12AT89S52芯片引脚图

AT89S52主要性能：

1、与MCS-51单片机产品兼容

2、8K字节在系统可编程Flash存储器

3、1000次擦写周期

4、全静态操作：

0Hz～33Hz

5、三级加密程序存储器

6、32个可编程I/O口线

7、三个16位定时器/计数器

8、八个中断源

9、全双工UART串行通道

10、低功耗空闲和掉电模式

l1、掉电后中断可唤醒

l2、看门狗定时器

13、双数据指针

l4、掉电标识符

功能特性描述：

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

VCC:

电源

GND:

地

P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；

在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

表2.1P1口的第二功能

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

表2.2P3口的第二功能

RST:

复位输入。

晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。

看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。

特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。

DISRTO默认状态下，复位高电平有效。

ALE/PROG：

地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。

在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。

在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。

然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。

如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。

这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。

否则，ALE将被微弱拉高。

这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。

PSEN:

外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。

当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。

EA/VPP:

访问外部程序存储器控制信号。

为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。

为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。

在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。

XTAL1:

振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:

振荡器反相放大器的输出端。

Flash编程―并行模式：

AT89S52带有用作编程的片上Flash存储器阵列。

编程接口需要一个高电压（12V）编程使能信号，并且兼容常规的第三方Flash或EPROM编程器。

AT89S52程序存储阵列采用字节式编程。

编程方法：

对AT89S52编程之前，需根据Flash编程模式表和图13、图14对地址、数据和控制信号设置。

可采用下列步骤对AT89S52编程：

1．在地址线上输入编程单元地址信号

2．在数据线上输入正确的数据

3．激活相应的控制信号

4．把EA/Vpp升至12V

5．每给Flash写入一个字节或程序加密位时，都要给ALE/PROG一次脉冲。

字节写周期时自身定制的，典型值仅50us。

改变地址、数据重复第1步到第5步‘知道’全部文件结束。

DataPollingAT89S52用DataPolling作为一个字节写周期结束的标志特征

2、ADC0809介绍

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。

它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

（1）ADC0809的内部逻辑结构

图2.14ADC0809的内部逻辑结构

上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。

多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。

三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

（2）引脚结构

图2.15ADC0809引脚结构图

IN0－IN7：

8条模拟量输入通道

ADC0809对输入模拟量要求：

信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；

输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。

地址输入和控制线：

4条

ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。

当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。

A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。

通道选择表如下表所示。

表2.3地址输入线的通道选择

C

B

A

选择的通道

IN0

1

IN1

IN2

IN3

IN4

IN5

IN6

IN7

数字量输出及控制线：

11条

ST为转换启动信号。

当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；

下跳沿时，开始进行A/D转换；

在转换期间，ST应保持低电平。

EOC为转换结束信号。

当EOC为高电平时，表明转换结束；

否则，表明正在进行A/D转换。

OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。

OE＝1，输出转换得到的数据；

OE＝0，输出数据线呈高阻状态。

D7－D0为数字量输出线。

CLK为时钟输入信号线。

因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，

VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。

ADC0809应用说明：

（1）．ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。

（2）．初始化时，使ST和OE信号全为低电平。

（3）．送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。

（4）．在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。

（5）．是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。

（6）．当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。

6、总结与体会

6.1总结

本次课程设计，虽然方案基本出来了，但是在硬件制作方面出现了几个问题，这也暴露出我们知识方面的一欠缺。

不足主要体现在以下几个方面：

（1）ADC0809的第10脚的时钟信号，我们是通过单片机编程实现的但是由于频率过低，只有500KHz，造成LED数码管显示不稳定而出现闪烁现象。

最终验收时是通过从外部信号发生器输入2MHz时钟信号解决的。

（2）万用板焊接时，由于布线不太合理，使得背面线很零乱。

并给后面的线路检查带来了不少麻烦。

（3）对Proteus仿真软件使用不熟练，使画仿真图时遇到不少问题。

（4）51单片机基础知识不扎实，电路分析遇到比较多的问题。

6.2体会

这次课程设计暴露出了很多问题，但在做课程设计的过程中也学到了很多东西。

比如查阅资料，动手焊接万用板等等，这些都是平时很少做的。

此次课程设计让我对基于单片机的汇编语言有了新的认识，对本学期的单片机学习有很大的助益，也在激励我们多动手，从实践中去获取新知识。

在此要特别感谢老师在做设计期间精心指导，他对我们要求非常严格。

课程设计的顺利完成离不开老师的帮助的。

他为我提供了很多宝贵的资料。

本次课程设计自始至是在他的指导和帮助下完成的,在此再一次向他致以深深的敬意和感谢!

7、参考文献

（1）张毅刚单片机原理及应用高等教育出版社2010年8月

（2）徐爱钧单片机原理实用教程电子工业出版社2011年3月

（2）张伟王力protel2004入门与提高人民邮电出版社2005年11月

（3）常健生检测与转换技术机械工业出版社2000年2月

（4）阎石数字电子技术基础高等教育出版社1998年12月

（5）童诗白模拟电子技术基础高等教育出版社2001年

（6）李伯成微型计算机原理与接口技术清华大学出版社2005年1月

（7）李昌喜智能仪表原理与设计化学工业出版社2005年2月

附录系统源程序：

org0000h;

单片机复位地址

ajmpmain;

转移到主程序处

org0100h;

main被定位在0x0100处

main:

movsp,#80h;

初始化堆栈指针

jnbP1.0,cr

jnbP1.1,cv

jnbP1.2,ca

cr:

movR7,#00h

lcalladc

LCALLRDAT

lcallDISPLAY

sjmpmain

CV:

MOVR7,#01H

LCALLADC

LCALLVDAT

LCALLDISPLAY

SJMPMAIN

CA:

MOVR7,#02H

LCALLADAT

LCALLDISPLAY

ADC:

MOVA,R7;

0808A/D转换子程序

MOVDPTR,#7FFFH

MOVX@DPTR,A

JBP3.3,$

MOVXA,@DPTR;

输入转换结果

RET

vdat:

movR2,#00h

movR3,A

movR6,#01h

movR7,#0F4h

callMULD2;

乘以500

clrC

movA,r5

addA,#60h;

加96修正

movr5,A

movA,r4

addcA,#00h

movr4,A

movA,r3

movr3,A

movA,r2

movr2,A

movr0,#30h

movr1,#34h

movA,R2

mov@r1,A

incr1

movA,R3

movA,R4

movA,R5

mov@r1,#00h

mov@r1,#0FFh

callDIVD4;

除以255

movr1,#38h

mov@r1,#0Ah

callDIVD4

mov43h,33h

mov42h,33h

mov41h,33h

movr0,#40h

mov@r0,#00h

incr0

movA,41h

movDPTR,#SEGMENT7

movcA,@A+DPTR

orlA,#80h

mov@r0,A

movA,42h

movA,43h

ret

ADAT:

movB,A

movA,#0B6h

clrC;

以下根据范围设置数值以防溢出

subbA,B

jcLARGERA

movA,B

subbA,#16h

jcLESSA

ajmpMIDDLEA

LARGERA:

movA,#0B6h

ajmpCALCULATEA

LESSA:

movA,#16h

MIDDLEA:

movA,B

CALCULATEA:

movr2,#0C3h

movr3,#50h

movr6,#00h

movr7,A

callMULD2;

乘以50000

subbA,#70h;

以下减去102000

mov37h,A

subbA,#8Eh

mov36h,A

subbA,#01h

mov35h,A

subbA,#00h

mov34h,A

mov@r1,#01h

mov@r1,#5Eh

incr1

mov@r1,#0A0h

callDIVD4;

除以89760

movr1,#3