利用51单片机与ADC0809和数码管设计数字电压表.docx
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利用51单片机与ADC0809和数码管设计数字电压表
利用51单片机与ADC0809和数码管设计数字电压表
一、课题功能描述：
利用单片机AT89C51芯片与ADC0809芯片设计一个数字电压表，能够测量0―5V之间的直流电压，三位数码显示。
2、程序设计
本实验采用AT89C51单片机芯片配合ADC0809模/数转换芯片构成一个简易的数字电压表，原理电路如图1-1所示。
该电路通过ADC0809芯片采样输入口AI0输入的0～5V的模拟量电压，经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道D0～D7传送给AT89C51芯片的F0口。
AT89C51负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示段码，并通过P1口传送给数码管。
同时它还通过其三位I/O口P3.0、P3.1、P3.2产生位片选信号，控制数码管的亮灭。
另外，AT89C51还控制着ADC0809的工作。
其ALE管脚为ADC0809提供了1MHZ工作的时钟脉冲；P2.3控制ADC0809的地址锁存端（ALE）;P2.4控制ADC0809的启动端（START）;P2.5控制ADC0809的输出允许端（OE）;P3.7控制ADC0809的转换结束信号（EOC）。
电路原理图如下：
三、器件清单：
1.AT89S51芯片1块
2.ADC0809芯片1块
3.74HC245芯片1块
4.数码管1个
5.6MHZ晶振1个
6.30pF电容2个
7.10uF电解电容1个
8.复位电容1个
9.510Ω电阻8个
10.10KΩ电阻1个
11.导线若干
4、程序设计
1、主程序设计
由于ADC0809在进行A/D转换时需要有CKL信号，而此时的ADC0809的CLK是连接在AT89C51单片机的30管脚，也就是要求从30管脚输出CLK信号供ADC0809使用。
因此产生CLK信号的方法就等于从软件产生。
电压表系统有主程序，A/D转换子程序和显示子程序，如下流程1-2所示：
2、A/D转换子程序
启动ADC0809对模拟量输入信号进行转换，通过判断EOC（P3.7）来确定转换是否完成，若EOC为0则继续等待；若EOC为1，则把OE置位，将转换完成的数据存储到70H中。
程序流程图如图1-3
3、数据处理子程序
数据处理子程序主要根据标度变换公式1-1，把0～255十进制数转换为0.00～5.00V.AX=A0+（Am-A0）（NX-N0/Nm-N0）（1-1）
Ax:
模拟测量值；A0:
模拟输入最小值；Am：
模拟输入最大值；
NX:
模数转换后的值；N0：
模/数转换后的最小值；
Nm：
模/数转换后的最大值。
在本设计中，根据要求知：
A0=0V，Am=5V，N0=0，Nm=255，则公式1-1可化简为：
AX=A0+（Am-A0）（NX-N0/Nm-N0）=5·NX/255=NX/51（1-2）
程序流程图如图1-4所示：
4、显示子程序
显示子程序采用动态扫描法实现三位数码管的数值显示。
测量所得的A/D转换数据放在70H存单元中，测量数据在显示时需转换成10进制BCD码放在78H～7AH单元中。
寄存器R1用作显示数据地址指针。
程序流程图如1-5所示：
5、程序代码
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0030H
；初始化参数
START:
CLRA
SETBP3.7；初始化EOC
CLRP3.0；初始化LED位选，全不选中。
CLRP3.1
CLRP3.2
MOVP2，A；初始化P2口，清除对ADC0809的控制信号。
MOV70H,A；初始化数据采样后存储空间。
MOV78H,A；初始化数据处理后3位有效数字的存储空间
MOV79H,A
MOV7AH,A
MOVA,#0FFH；初始化P0，P1口，写入高电平
MOVP0，A
MOVP1，A
；主程序
MAIN:
LCALLAD_SUB；调用A/D转换子程序，开始采样并转换。
LCALLTURN_SUB；调用数码转换子程序，将采样转换来的0-255转换成意义对应的
；0.00-5.00
LCALLDISP_SUB；调用显示子程序。
LJMPMAIN
；A/D转换子程序
AD_SUB:
CLRA
MOVP2，A；初始化P2口，清除对ADC0809的控制信号。
MOVR0，#70H
LCALLAD_SUB；调用采样子程序
WAIT:
JBP3.7，DATASAVE；判断采样转换是否完毕，完毕则跳转到DATASAVE进行存储。
AJMPWAIT；否则继续等待。
；启动采样，送脉冲时序
AD_SUB:
SETBP2.3；ALE脉冲时序
NOP
NOP
CLRP2.3
SETBP2.4；START脉冲时序
NOP
NOP
CLRP2.4
NOP
NOP
RET
；采样转换的数据存储
DATASAVE:
SETBP2.5；置位OE端，允许ADC0809输出数据
MOVA,P0；将转换的数据存储到70H中
MOVR0，A
CLRP2.5
CLRA；初始化P0，P1，P2口
MOVP2,A
MOVA,#0FFH
MOVP0,A
MOVP1,A
RET
；将0-255转换为0.00-5.00
TURN_SUB:
MOVA,R0
MOVA,#51
DIVAB
MOV78H,A；以上这一段是整数部分放入78H
MOVA,B；余数部分放入A
CLRF0
SUBBA,#1AH；余数和51的一半即1AH比较，以便四舍五入
MOVF0,C
MOVA,#10
MULAB；余数乘以10，以便再除以51
MOVB,#51
DIVAB
JBF0，LOOP1；判断四舍五入，跳到LLOP1是“四舍”
ADDA,#5；这是“五入”
LOOP1：
MOV79H,A；十分位
MOVA,B
CLRF0
SUBBA,#1AH
MOVF0,C
MOVA,#10
MULAB
MOVB,#51
DIVAB
JBF0，LOOP2
ADDA,#5
LOOP2:
MOV7AH,A；百分位
RET
；显示子程序
DISP_SUB:
MOVR1,#78H；R1辅助寄存器，用于存放要显示的数据的地址
CLRA
MOVP1，#0FFH；初始化P1，P2口
ANLP2,A
LCALLPLAY；调用显示位码子程序
CLRP1.7；显示最高位后的小数点
SETBP3.2；选中最高位LED数码管
LCALLDELAY；调用延迟子程序
CLRP3.2；取消最高位位选
INCR1；提取第二位有效数字的数据地址
LCALLPLAY；调用显示位码子程序
SETBP3.1；选中第二位LED数码管
LCALLDELAY；调用延迟子程序
CLRP3.1；取消第二位位选
INCR1；提取最低位有效数字的数据地址
LCALLPLAY；调用显示位码子程序
SETBP3.0；选中最低位LED数码管
LCALLDELAY；调用延迟子程序
CLRP3.0；取消最低位位选
RET
；位码显示
PLAY:
MOVA,R1；送偏移量
MOVDPTR,#TAB；送表首地址
MOVCA,A+DPTR；查表得出相应LED段码
MOVP1，A；输出显示
RET
；延时程序
DELAY:
MOVR6，#10H
DL1：
MOVR7，#10H
DL2：
DJNZR7，DL2
DJNZR6，DL1
RET
；0—9段码
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82,0F8H,80H,90H
END
6、调试（测试）过程
1.焊好的电路板，在与仿真器接入之前，需要进行电路检查，防止短路烧毁芯片。
2.在把程序写入单片机部之前，需要先在仿真器上先运行。
尽量避免单片机写入之后再擦除。
3.仿真器运行时，显示管完全不亮，而P1口的值却有变化，说明有可能是74HC245芯片处的电路没有接好。
4.显示管有点暗，可能是延时时间调得有点过大了。
如果发现显示管的某一笔画不亮，那么就有可能是该点对应的I\0口没有接好，或者是对应的电阻坏掉了。
七、实验小结
经过两周的实验，我真的学到了很多的东西。
经过一个学期的学习，我对于单片机的硬件电路设计与编程都有了一定的了解。
在这个项目中，在已经有了程序和电路图以后，我还是感到这个实训有点吃力，或许真的是我们的水平不够吧！
我个人认为，实际意义上的学习单片机还没有结束，因为作为电子信息专业的我们，必须对于单片机编程与C语言有一定的熟悉与了解，这样才能在以后实习和工作中才能在社会上谋求自己的一席之地！
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