单片机应用实践报告.docx

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单片机应用实践报告

单片机与ADC0808的接口技术

摘要:

以ADC0809和8051为核心，该系统有三个部分：

数据采集，数据处理和显示，终端接收。

具体包括控制、显示、A/D转换器、电平转换接口、个人计算机等。

设计中用ADC0809进行8路数据的采样，利用MCS-51单片机的串行口发送和接收数据。

显示部分由8155、75452、7407和LED数码显示器构成。

硬件设计应用电子设计自动化工具，软件设计采用模块化编程方法。

关键字：

数据采集，ADC0808,AT89C51,示波器

一、系统总体概述

1.1设计题目、内容、要求:

设计的题目:

简易数字电压表的设计。

设计内容：

1．可以测量0～5V范围内的8路直流电压值。

2．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,8路用数字表示分别为0-7。

3．测量最小分辨率为0.02V。

设计要求：

1．进行系统总体设计。

2．完成系统硬件电路设计。

3．完成系统软件设计。

4．撰写设计说明书。

1.2概述

数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。

目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。

与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。

1.3系统原理及基本框图

如图1-1所示，模拟电压经过滑动变阻器切换到不同的分压电路后，送到A/D

转换器进行A/D转换，然后送到单片机中进行数据处理。

处理后的数据，通过P0口传输送到LED中显示。

1.4方案说明

系统首先通过按键逐路选择八路通道中的一路或是循环显示，将该路某一路电压送入ADC0808相应通道，单片机软件设置ADC0808开始A/D转换，转换结束ADC0808的EOC端口产生高电平，同时将ADC0808的EO端口置为高电平，单片机将转换后结果存如片内RAM。

系统调出计算子程序，将保存结果转化为0.00-5.00V分别保存在片内RAM;系统调用显示子程序，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。

二、硬件电路设计及描述

在AT89S51的控制下，指定某通道将电位器产生的输入电压信号输入AD0809转换器，转换成数值信号后输入到AT89S51进行数据处理，然后输出并行信号。

使用四位数码显示管来做独立的显示设备将输出信号显示出来。

采用电位器产生可变电压（0-5V），我个人和小组内成员觉得使用电位器较电压信号更加简单，具有很强的可操作性，可在后期工作中将电位器集成在电路板上，使模拟信号有良好的可移动性。

1、设计方案的框图

2、工作原理

模拟信号有电位器产生0-5V的可调电压。

上电以后，AT89S51输出启动信号给ADC0809，ADC0809开始转换第一通道的模拟信号。

转换完成以后发出完成信号给AT89S51，转换后的并行数据由P1口输入单片机，单片机接收数据后由程序按温度值T（˚C）与电压U（V）对应关系：

T=15.4V完成换算，最后由P0口输出显示数据，由四位数码显示管显示。

ADC0809内部自带8路数据选择器，由单片机控制片选信号，完成按键选择信号的功能。

3、双积A/D转换器的工作原理

如图2-1所示：

对输入模拟电压和基准电压进行两次积分，先对输入模拟电压进行积分，将其变换成与输入模拟电压成正比的时间间隔T1，再利用计数器测出。

此时间间隔，则计数器所计的数字量就正比于输入的模拟电压；接着对基准电压进行同样的处理。

在常用的A/D转换芯片（如ADC-0809、ICL7135、ICL7109等）中，ICL7135与其余几种有所不同，它是一种四位半的双积分A/D转换器，具有精度高（精度相当于14位二进制数）、价格低廉、抗干扰能力强等优点。

4、A/DC0808的转换流程图

数字量电压值输入89C51

启动ADC0808

等待转换是否结束

将结果转换成BCD码并输出

图2-3A/DC0808的转换流程图图2-3A/DC0808的转换电路图

5、原理图及连接关系

5.1数据输入模块

本次采集器设计的输入的模拟信号比较简单，采用滑动变阻器，外接+5V电压作为输入模拟信号，标示为RV1分别接入模数转换芯片ADC0809的IN0-IN7（26,27,28，1,2,3,4，5号管脚）。

完全符合输入模拟信号0-5V的调节范围，有效可靠的模拟电压信号。

5.2模数转换模块

模拟信号通过输入端IN0～IN7：

8路模拟量输入端。

ADDA,ADDB,ADDC三个是数据选择控制端输入片选信号与P3.1,P3.2,P3.3连在一起，由A，B，C和IN0-IN7构成3-8数据器，通过AT89S51中的按键程序控制片选信号。

START是A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。

ALE是地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

将ALE和START连在一起与P3.4相连，在A/D转换完成后正脉冲的处于高电平，即可控制地址锁存器。

该脉冲依靠编写的单片机中断程序模拟一个正脉冲控制。

OE端口是数据输出允许信号，由单片机输入高电平控制。

当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

OUT1-OUT8是A/D转换的输出数字端口，与P1口相连。

连接方式是OUT1-OUT2和P1.7-P1.0。

12和16号管脚是接基准电压分别接VCC和GND。

另外10号端口是时钟频率大小不得超过640KHZ。

本次设计中我们采用终端输出脉冲来模拟这个时钟脉冲，但是效果不好，所以采用外接500KHZ的信号。

5.3主控电路-单片机

这是单片部分的复位电路和时钟脉冲电路。

复位电路采用电平复位的方式，晶振的频率为11.0592MHZ。

连接方式如图分别连到单片机的19，18,9好脚。

这是单片主控部分的解法，其中P3.1到P3.7与A/D转换芯片相连，做控制口。

在A/D部分已经详细介绍了连法。

P2.0-P2.3是四位数码显示管的控制端。

P2.5和P2.6是按键的控制端。

P0.0-P0.7是显示的数据输出端与四位数码管的A-G相连。

这个是简单的按键部分，P2.4按键选通转换那一路，执行的方式是按一下显示下一路，按0-7路的方式循环。

P2.5是做的循环显示，按一下这循环显示0-7路的温度。

5.4显示部分

显示部分我们使用的是四位数码管（共阳极），其中标示的是P0.0-P0.7和A-DP的连接方式，是数据输出端。

P2.0-P2.3与1-4相连，做控制端口，控制那一位显示。

RP1是排阻，阻值单个是1K。

因为PO口是用来做数据端的，必须串上拉电阻。

三、软件设计流程

程序源代码:

org0

ljmpstar

org03h

ljmpint_0

org100h

star:

movdptr,#0fe00h

movie,#81h

movtcon,#0

movx@dptr,a

loop:

clrp3.4

clrp3.5

sjmploop

int_0:

movxa,@dptr

mov30h,a

cjnea,#255,QA

QA:

jncQB

clrp3.3

sjmpQC

QB:

setbp3.3

QC:

movb,#51

divab

anla,#0fh

lcallseg7

setbp3.5

clrp3.4

movp1,a

setbp1.7

lcalldly

clrp3.5

mova,30h

movb,#51

divab

anla,#0f0h

swapa

lcallseg7

setbp3.4

clrp3.5

movp1,a

clrp1.7

lcalldly

movx@dptr,a

reti

seg7:

inca

movca,@a+pc

ret

db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h

db80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h,86h,8eh

dly:

movr7,#2

d1:

movr6,#249

djnzr6,$

djnzr7,d1

ret

end

电路设计框图:

数字电压表设计电路:

系统工作过程：

首先通过按键或开关选择要测量的电压地址，即几路电压，若通过按键逐路选择，则要通过计数器74LS161记录按键次数，从而对电压地址加一，从而实现地址的转移，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。

此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。

START上升沿将逐次逼近寄存器复位。

下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。

直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，之后数据经过处理，就可以在数码管上显示系统通过调节滑动变阻器可以调节测量电压,如上图。

四、测试

在仿真成功以后，我们开始进行对电路板开始布线，并检查元器件时候有损坏。

完成了检查工作之后，便开始焊接元件。

在电路焊接完成后，在没有加电的情况下对电路进行测试，对照电路原理图检查电路中是否有虚焊和漏焊。

在完成了上述基本的检查之后，给电路上电，对各个部分的电路进行了检查。

1、模拟信号的测试

模拟信号采用的是8个电位器，电源接0-5V，输出的电压经过电压表的测试与设计要求中的相符合。

当电位器值满时，理论电压为5V，用电压表测出值为4.98V。

与所要求的值误差不大。

2、单片机电路测试

在接上电源以后，首先对整个电路的核心部位AT89S51进行了测试，他的稳定是至关重要的，因为他控制着整个电路板的运行。

AT89S51的电压输入点测试电压为3.44V，说明其驱动的电压是正常的。

3、数据采集电路的测试

给系统接上电源以后，对本次设计的核心内容进行了测试。

电位器构成的可调电压输入ADC0808中，经过单片机控制采集并进行处理后显示在数码管上。

在接电源以前先将已经写好的程序烧入单片机中。

当调节电位器的阻值时，温度由0到76.6变化。

说明我们的数据采集器已经完成了采集数据的功能。

五、总结

本次课程设计用AT89S51和ADC0808以及四位数码显示管为主要元件，设计出了简单，实用的数据采集器。

本文详细介绍了各个芯片的功能和特点，以及介绍了各芯片之间的连接方式。

还编写了实现数据采集器的相应程序。

本数据采集器最大的优点是结构简单，成本低，且具有很强的可移植性。

为数据采集系统提供了一个可靠的解决方案。

经过本次课程设计，使我深深的体会到了理论应用在实际中的存在相当多的问题。

要把所学的知识融会贯通也不是一件容易的事情。

比如尽管通过Proteus仿真出结果，但是仿真和实际电子元器件依然存在很大的差距。

要学会如何矫正这些误差，实现系统的功能着实不容易。

在焊接元件的时候一不小心也容易出差错。

为后期造成很大的困难，因为等焊接完成后，在密密麻麻的线上查找错误很困难。

这次课程设计也让我学到了很多东西，比如对Proteus的使用。

学会如何制作仿真图，调用库元件。

掌握了如何使用示波器以及其他电子设备。

这次实习让我受益匪浅，无论从知识上还是其他的各个方面。

上课的时候的学习从来没有接触过真正的单片机，只是从理论的角度去理解枯燥乏味。

但在实习中模拟使用了单片机及其系统，能够理论联系实际的学习，开阔了眼界，提高了单片机知识的理解和水平。

在这次课程设计中又让我体会到了合作与团结的力量，当遇到不会或是设计不出来的地方，我们就会相互讨论或者帮助。