单片机课程设计数字电压表Word文档格式.docx

1、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。

2、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。2.4 AT89C51的功能介绍2.4.1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（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8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

3、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。2.4.2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；1288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。2.4.3 AT89C51的引脚介绍 （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

4、）：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。 （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0000HFFFFH。Vpp为该引脚的第二功能，为编程电压输入端。（5）ALE/（30引脚）AL

5、E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，

6、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。（1

7、0）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。2.5 ADC0808的引脚及功能介绍2.5.1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。2.5.2 引脚简介 （1） IN0IN7：8路模拟量输入端。（2）

8、 D0D7：8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=000111分别对应IN0IN7通道的地址端口。2.5.3 ADC0808的转换原理ADC 0808 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

9、决定所选的通道。ADC0809完成一次转换需100s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05V的模拟信号进行转换。2.674LS373芯片的引脚及功能2.6.1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。2.6.2引脚介绍（1） D0D7:8位数据输入线；（2） Q0Q7:8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

10、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。2.7 LED数码管的控制显示2.7.1 LED数码管的接口简介LED 的段码端口AG分别接至AT89C51的P1.0P1.7口，位选端14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。3.1 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，

11、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。3.2 A/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，3.3 中断显示程序设计中采用中断的方式来读取转换完成的数据能节省CPU的资源当系统设置好后，一旦数据转换完成，便会进入外部中断0，然后在中断中读取转换的数值，处理数据并送数码管显示输出。LED 数码管采用软件译码动态扫描的方式。在中断程序中包含多路循环显示程序和单路显

12、示程序，多路循环显示程序把4个存储单元的数值依次取出送到4个数码管上显示，每一路显示一秒。单路显示程序只对当前选中的一路数据进行显示。每路数据显示时需经过转换变成十进制BCD码，放于4个数码管显示缓冲区中。单路或多路循环显示通过标志位00H控制。在显示控制程序中加入了对单路或多路循环按键的判断。数字量送P1口取段码地址P3.1=1？调用循环显示程序调用单路显示程序显示的是第4路重新调用显示程序NY图4-3中断显示程序流程图5电压表的调试及性能分析5.1 调试与测试本设计应用Proteus6及KEIL51软件,首先根据自己设计的电路图用Proteus6软件画出电路模型，关于这个软件的使用通过查一

13、些资料和自己的摸索学习；然后我们用KEIL51软件对所编写的程序进行编译、链接，如果没有错误和警告便可生成程序的hex文件，将此文件加到电路图上使软硬件结合运行，最后进行端口电压的对比测试，测试的第一路对比见图4-1中标准电压值采用Proteus6软件中的模拟电压表测得。从图中可以看出，简易数字电压表与“标准”数字电压表测得的绝对误差均在0.02V以内，这与采用8位A/D转换器所能达到的理论误差精度相一致，在一般的应用场合可以完全满足要求。6电路仿真图图6-1为4路通道用模拟电压表测得的理论值。图6-1模拟电压表测量结果图6-2为进行模拟仿真时的电路图图6-2仿真时的电路图7总结经过一周的努力

14、终于设计成功，LED的显示结果和直接用数字电压表测试模拟量输入所得结果几乎一致，误差完全在合理的范围之内。由于仪器误差，LED显示最大值只能是4.9V，离标准最大值5.0V已经不远，达到预期目的，设计成功。 本设计参考了教材上第十一章89C51与ADC0809转换的接口连线，设计出电路图的连线，从并中理解了许多基本的知识和接线方法，在程序的设计与电压表调试的过程中中遇到了很多的问题，刚开始时四个数码管根本不显示，后来发现用的是共阳极的数码管，而设计是共阴极的，更换后数码管终于显示，但问题又出现了，单路显示和循环显示的开关不能控制电路的单路显示和循环显示，经过仔细地检查电路和修改程序，采用中断的

15、方法，产生一次外部中断0，程序转移到单路显示，按一次单路显示开关，地址加一，转换的模拟通道相应的加一，如果按下循环按键就返回循环显示的程序，功夫不负有心人，最后终于调试成功。在此再次向带领我们这次课程设计的老师说声：谢谢！ 附录1 源程序 ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0003H LJMP INTO MAIN:MOV 50H,#19H MOV 54H,#78H MOV DPTR,#7FF8H MOV 51H,DPH MOV 52H,DPL MOV R0,#04H MOV 53H,#00H MOV R7,#00H SETB EA SETB IT0 SETB EX0 L4: MO

16、V R1,#00H ;R1存放十六进制转换成十进制后的低两位 MOV R2,#00H ;R2存放十六进制转换成十进制后的高两位 MOV R3,#0FFH ;循环显示十进制数 MOV R4,#00H ;存放A/D转换后的十六进制数 MOV R5,#00H ;存放0.5相加后的数 MOVX DPTR,A ;开始A/D转换 LCALL DELAY ;调用延时大于A/D转换的时间 MOVX A,DPTR ;取A/D转换后的十六进制数 INC DPTR ;A/D转换芯片的地址加一 PUSH DPL ;压入堆栈 PUSH DPH DEC R0 ;4路转换的次数减一 JZ SB2 ;判断是否是0V MOV

17、R4,A L1:MOV A,R1 ;进行十六进制到十进制的调整 ADD A,50H ;每次加19 DA A MOV R1,A JC L2 ;如果溢出则跳转到L2 MOV A,R5 ;进行0.5V相加 ADD A,54H MOV R5,A JC L3 ;如果溢出则跳转到L3 SB1:DJNZ R4,L1 ;判断十六进制数是否转换完成，如果没有则循环 MOV A,R5 SWAP A ANL A,#0FH MOV B,R1 ADD A,B SB2:LCALL DISP LCALL DJW DJNZ R3,SB2 POP DPH POP DPL MOV A,53H INC A MOV 53H,A CJ

18、NE R0,#00H,L4 LJMP MAIN L2: CLR C MOV A,R2 ADD A,#01H MOV R2,A LJMP SB1 L3: CLR C ;0.5V相加溢出后进位 MOV A,R1 DISP:显示电压子程序 MOV DPTR,#TAB1 MOVC A,A+DPTR CLR P3.0 MOV P1,A LCALL DELAY SETB P3.0 CLR P3.1 SETB P3.1 MOV DPTR,#TAB2 CLR P3.4 SETB P3.4 RET DJW:MOV A,53H ;显示第几路转换电压子程序 CLR P3.5 SETB P3.5INTV: PUSH

19、ACC ;只显示其中一路中断 PUSH 53H MOV 53H,#00HCX2: MOV R1,#00H MOV R2,#00H MOV R3,#0FFH MOV R4,#00H MOV DPH,51H MOV DPL,52H MOVX DPTR,A MOVX A,DPTR JZ SB22 L11: ADD A,50H DA A MOV R1,A JC L22 JC L33 SB11:DJNZ R4,L11 SB22: JNB P3.3,EXIT DJNZ R3,SB22 JNB P3.2,CX1 LJMP CX2 L22:CLR C LJMP SB11 L33: CX1:INC R7 INC DPTR CJNE R7,#04H,CX2 MOV 53H,#01H EXIT:POP 53H POP ACC RETI DELAY:MOV R6,#1H ;延时子程序 D1:MOV R5,#50H D2:NOP NOP DJNZ R5,D2 DJNZ R6,D1 TAB1:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H ;码表 DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH TAB2:DB 0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H ;小数点的段码表 DB 0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH END原理电路