单片机应用实践报告.docx

1、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05V范围内的8路直流

2、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0.00V5.00V，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（Digital Voltmeter）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

3、、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AD

4、C0808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

5、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

6、、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

7、并输出图2-3 A/DC0808的转换流程图 图2-3 A/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IN0IN7：8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

8、过AT89S51中的按键程序控制片选信号。START是 AD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AD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

9、。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

10、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:org 0ljmp starorg 03hljmp int_0org 100hstar:mov dptr,#0fe00hmov ie,#81

11、hmov tcon,#0movx dptr,aloop:clr p3.4 clr p3.5sjmp loopint_0: movx a,dptr mov 30h,a cjne a,#255,QAQA:jnc QBclr p3.3sjmp QCQB:setb p3.3QC:mov b,#51div ab anl a,#0fh lcall seg7 setb p3.5 clr p3.4 mov p1,a setb p1.7 lcall dly clr p3.5 mov a,30hmov b,#51div ab anl a,#0f0h swap a lcall seg7 setb p3.4 clr

12、p3.5 mov p1,a clr p1.7 lcall dly movx dptr,aretiseg7:inc a movc a,a+pc retdb 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8hdb 80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h,86h,8ehdly:mov r7,#2d1:mov r6,#249 djnz r6,$ djnz r7,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

13、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，

14、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

15、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Prot

16、eus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。