基于51數(shù)字數(shù)字電壓表的設計實驗報告

. 課 程 設 計基于51數(shù)字電壓表設計物理與電子信息學院電子信息工程 1、課程設計要求使用單片機AT89C52和ADC0832設計一個數(shù)字電壓表，能夠測量05V之間的直流電壓值，兩位數(shù)碼顯示。在單片機的作用下，能監(jiān)測兩路的輸入電壓值，用8位串行A/D轉(zhuǎn)換器，8位分辨率，逐次逼近型，基準電壓為 5V；能用兩位LED進行輪流顯示或單路選擇顯示，顯示精度0.1伏。2、 硬件單元電路設計 AT89S52單片機簡介 AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS -51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S52具有如下特點：40個引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級，2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡介ADC0832 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學習并使用ADC0832 可是使我們了解A/D轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機技術水平的提高。 圖1芯片接口說明： CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。 CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。 GND 芯片參考0 電位（地）。 DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 芯片時鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 單片機對ADC0832 的控制原理：正常情況下ADC0832 與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當要進行A/D轉(zhuǎn)換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1 個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個脈沖下沉之前DI端應輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。當此2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對CH0 進行單通道轉(zhuǎn)換。當2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對CH1進行單通道轉(zhuǎn)換。當2 位數(shù)據(jù)為“0”、 “0”時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN-進行輸入。當2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將CH0作為負輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進行輸入。到第3 個脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。ADC0832時序圖： 圖二 數(shù)字電壓表設計的結(jié)構(gòu)框圖和原理圖AD轉(zhuǎn)換部分AT89S52數(shù)碼管顯示部分時鐘電路復位電路 圖3 結(jié)構(gòu)框圖 圖4 電路原理圖 硬件電路實物圖 圖7 硬件實物圖 器件清單 表1 器件清單所用器件名稱型號及大小個數(shù)單片機開發(fā)板AT89S52一個滑動變阻器10K兩個AD轉(zhuǎn)換器ADC0832一個LED共陽兩個跳線插口-若干跳線-若干3. 軟件單元電路設計 數(shù)據(jù)處理子程序主要根據(jù)標度變換公式1-1，把0255十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為0.0V5.0V。 主程序#include#define ucharunsigned char#defineuintunsigned intsbitAD_CS = P11;sbitCLK = P12;sbitDIO = P10;uchar code table0=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0x3f;/帶小數(shù)點uchar code table1=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf;/不帶小數(shù)點ucharRead_ADC(void);void display(void);void main(void)while(1) display();ucharRead_ADC(void)uchar i = 0;uchar Value1 = 0;uchar Value2 = 0;AD_CS = 1;/關掉AD;CLK = 0;DIO = 0;AD_CS = 0;/開啟芯片DIO = 1;/開始位CLK = 0;CLK = 1; /上升沿DIO = 1;/單通道CLK =0;CLK = 1;DIO = 1;/通道選擇位CLK = 0;CLK = 1;DIO = 1;/空閑位為數(shù)據(jù)輸出做好準備dio要為高CLK = 0;CLK = 1;for(i = 0;i i;for(i = 0; i 8; i+)/讀第二次數(shù)據(jù)if(DIO)Value2 |= 0x01 i;CLK = 1;CLK = 0;AD_CS = 1;/關掉芯片if(Value1 = Value2)/數(shù)據(jù)校準return Value1;elsereturn 0x00;void display(void) uchar i = 0; uchar a,b; i = Read_ADC(); a=i*195/10000; /整數(shù)部分 b=i*195/1000%10;/小數(shù)點后第一位 P0=table0a; P2=table1b; 4、課程設計總結(jié)通過這次設計，使我深入了解了AT89S52單片機和ADC0832（AD轉(zhuǎn)換器）的結(jié)構(gòu)和特點及數(shù)字電壓表的工作原理，加深了對課本理論知識的理解，鍛煉了實踐動手能力，理論