單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 單片機(jī)原理及接口技術(shù)單片機(jī)原理及接口技術(shù) 課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文） 題目：題目： 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 電氣電氣10103 3 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字） 起止時(shí)間：起止時(shí)間：2012013 3.06.24-201.06.24-2013 3.07.07.1212 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ) 院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：電氣工程及其自動(dòng)化 注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算 學(xué)

2、 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí) 課程設(shè)計(jì) （論文） 題目 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 電壓測(cè)量范圍：0500 V；測(cè)量精度：05；量程自動(dòng)切換；采用 LED 顯示；可用 現(xiàn)場(chǎng)提供的 220 V 交流電源。 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)任務(wù)： 1. CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括 CPU 選擇，晶振電路，復(fù)位電路） 2. 電壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 3. 顯示電路及電源電路設(shè)計(jì) 4. .程序流程圖設(shè)計(jì)及程序編寫(xiě) 技術(shù)參數(shù)：技術(shù)參數(shù)： 1電壓測(cè)量范圍：0500 V；測(cè)量精度：05 2工作電源 220V 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求： 1、分析系統(tǒng)功能，選擇合適的單片機(jī)及傳感器，電壓檢測(cè)電路以及顯示電路設(shè)計(jì)等； 2、應(yīng)用專業(yè)繪圖軟件繪制硬

3、件電路圖和軟件流程圖； 3、按規(guī)定格式，撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，其中程序開(kāi)發(fā)要有詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明， 詳細(xì)闡述系統(tǒng)的工作過(guò)程，字?jǐn)?shù)應(yīng)在 4000 字以上。 進(jìn)度計(jì)劃 第 1 天 查閱收集資料 第 2 天 總體設(shè)計(jì)方案的確定 第 4 天 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 5 天 電壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 第 6 天顯示電路及電源電路設(shè)計(jì) 第 7 天 程序流程圖設(shè)計(jì) 第 8 天 軟件編寫(xiě)與調(diào)試 第 9 天 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)完成 第 10 天 答辯 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 摘 要 數(shù)字電壓表（Digital Voltmeter）簡(jiǎn)稱 DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)

4、量技術(shù)，把 連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀 表。 本課題是利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，能夠測(cè)量 0500V 之間的直流電 壓值，四位數(shù)碼管顯示，使用的元器件數(shù)目較少。外界電壓模擬量輸入到 A/D 轉(zhuǎn) 換部分的輸入端，通過(guò) ADC0809 轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，輸送給單片機(jī)。然后由單片 機(jī)給數(shù)碼管數(shù)字信號(hào)，控制其發(fā)光，從而顯示數(shù)字。 關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表；單片機(jī)；AT89C51；ADC0809 目 錄 第 1 章 緒論 .1 1.1 數(shù)字電壓表概況 .1 1.1 本文研究?jī)?nèi)容 .1 第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì).2 2.1 數(shù)字電壓表總體設(shè)計(jì)方案 .2 2

5、.2 CPU 的選擇 .2 2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 .3 2.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì) .4 2.5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) .4 2.6 CPU 最小系統(tǒng)圖 .5 第 3 章 數(shù)字電壓表輸入輸出接口電路設(shè)計(jì) .6 3.1 數(shù)字電壓表量程的選擇 .6 3.2 數(shù)字電壓表檢測(cè)接口電路設(shè)計(jì) .6 3.2.1 A/D轉(zhuǎn)換器選擇.6 3.2.2 模擬量檢測(cè)接口電路圖.7 3.3 數(shù)字電壓表輸出接口電路設(shè)計(jì) .8 3.4 電源電路設(shè)計(jì) .8 第 4 章 數(shù)字電流表軟件設(shè)計(jì) .10 4.1 流程圖設(shè)計(jì) .10 4.1.1 主程序流程圖設(shè)計(jì).10 4.1.2 A/D流程圖設(shè)計(jì).10 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 .12 2.1

6、 系統(tǒng)原理圖 .12 2.2 系統(tǒng)原理綜述 .13 第 5 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .14 參考文獻(xiàn) .15 第 1 章 緒論 1.1 數(shù)字電壓表概況 數(shù)字電壓表（Digital Voltmeter）簡(jiǎn)稱 DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)， 把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的 儀表。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采 用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還 可與 PC 進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。目前，由各種單片 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被 廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域

7、， 示出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由 DVM 擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表， 也把電量及非電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。 數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ),電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模 擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示,這有別于傳統(tǒng)的以 指針加刻度盤(pán)進(jìn)行讀數(shù)的方法, 避免了讀數(shù)的視差和視覺(jué)疲勞。目前數(shù)字電壓表 的內(nèi)部核心部件是 A/D 轉(zhuǎn)換器, 轉(zhuǎn)換器的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn) 確度,本文 A/D 轉(zhuǎn)換器采用 ADC0809 對(duì)輸人模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換, 控制核心 AT89C51 再對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理,最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號(hào)。 數(shù)字電壓表是當(dāng)

8、前電子、電工、儀器、儀表和測(cè)量領(lǐng)域大量使用的一種基本 測(cè)量工具有關(guān)數(shù)字電壓表的書(shū)籍和應(yīng)用已經(jīng)非常普及了 1.1 本文研究?jī)?nèi)容 本課題是利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，其設(shè)計(jì)要求如下： 1. 電壓測(cè)量范圍：0500 V； 2. 測(cè)量精度：05；量程自動(dòng)切換； 3. 采用 LED 顯示； 4. 可用現(xiàn)場(chǎng)提供的 220 V 交流電源。 第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 數(shù)字電壓表總體設(shè)計(jì)方案 數(shù)字電壓表的系統(tǒng)工作原理：首先，被測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)入 AD 轉(zhuǎn)換器，單片 機(jī)中控制信號(hào)線發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其采樣得到的數(shù)字 信號(hào)數(shù)據(jù)在相應(yīng)的碼制轉(zhuǎn)換模塊中轉(zhuǎn)換為顯示代碼。最后發(fā)出顯示控

9、制與驅(qū)動(dòng)信 號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部的數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。圖 2.1 所示為數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 框圖。 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路測(cè)量電壓輸入 顯示系統(tǒng) AT89C51 圖 2.1 數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 2.2 CPU 的選擇 在本次課題設(shè)計(jì)中我們選擇了 AT89S51 芯片。AT89S51 是美國(guó) ATMEL 公司生 產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě) 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令

10、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(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 微型計(jì)算機(jī)的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4KB 的 Flash 閃速存儲(chǔ)器，128B 內(nèi)部 RAM，32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串 行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路，同時(shí)，AT89C51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作， 并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM， 定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作，掉電方

11、式保存 RAM 中的內(nèi)容， 但振蕩器停止工作并禁止其他所有工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。AT89C51 采用 PDIP 封裝形式，引腳配置如圖 2.2 所示。 圖 2.2 AT89C51 引腳配置 2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 當(dāng) 74LS373 用作地址鎖存器時(shí)，應(yīng)使 OE 為低電平，此時(shí)鎖存使能端 C 為高 電平時(shí)，輸出 Q1Q8 狀態(tài)與輸入端 D18 狀態(tài)相同；當(dāng) C 發(fā)生負(fù)的跳變時(shí)，輸入 端 D1D8 數(shù)據(jù)鎖入 Q1Q8。51 單片機(jī)的 ALE 信號(hào)可以直接與 74LS373 的 C 連接。 在 AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)中，常采用 74LS373 作為地址鎖存器使用，其連接方法如 圖 2.3 所

12、示。 圖 2.3 51 單片機(jī)與 74LS373 連接方法 E A /V P 31 X 1 19 X 2 18 R E SE T 9 R D 17 W R 16 IN T 0 12 IN T 1 13 T 0 14 T 1 15 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P0 0 39 P0 1 38 P0 2 37 P0 3 36 P0 4 35 P0 5 34 P0 6 33 P0 7 32 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 P

13、S E N 29 A L E / P 30 T X D 11 R X D 10 E A /V P 31 X 1 19 X 2 18 R E SE T 9 R D 17 W R 16 IN T 0 12 IN T 1 13 T 0 14 T 1 15 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P0 0 39 P0 1 38 P0 2 37 P0 3 36 P0 4 35 P0 5 34 P0 6 33 P0 7 32 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27

14、 P2 7 28 PS E N 29 A L E / P 30 T X D 11 R X D 10 80 51 D 0 3 Q 0 2 D 1 4 Q 1 5 D 2 7 Q 2 6 D 3 8 Q 3 9 D 4 13 Q 4 12 D 5 14 Q 5 15 D 6 17 Q 6 16 D 7 18 Q 7 19 O E 1 L E 11 74LS373 其中輸入端 D1D8 接至單片機(jī)的 P0 口，輸出端提供的是低 8 位地址，G 端接 至單片機(jī)的地址鎖存允許信號(hào) ALE。輸出允許端 OE 接地，表示輸出三態(tài)門(mén)一直打 開(kāi)。 2.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其功能主要是將程

15、序計(jì)數(shù)器(PC)初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序，并將特殊功能寄存器賦一些特定 值。復(fù)位是使單片機(jī)退出低功耗工作方式而進(jìn)入正常狀態(tài)一種操作。復(fù)位是上電 的第一個(gè)操作，然后程序從 0000H 開(kāi)始執(zhí)行。在運(yùn)行中，外界干擾等因素可能會(huì) 使單片機(jī)的程序陷入死循環(huán)狀態(tài)或“跑飛” 。要使其進(jìn)入正常狀態(tài)，唯一辦法是 將單片機(jī)復(fù)位，以重新啟動(dòng)。 RST 引腳是復(fù)位端，高電平有效。在該引腳輸入至少連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上 的高電平，單片機(jī)復(fù)位。RST 引腳內(nèi)部有一個(gè)斯密特 ST 觸發(fā)器以對(duì)輸入信號(hào)整形， 保證內(nèi)部復(fù)位電路的可靠，所以外部輸入信號(hào)不一定要求是數(shù)字波形。使用時(shí)， 一般在此

16、引腳與 VSS 引腳之間接一個(gè)下拉電阻，與 VCC 引腳之間接一個(gè)電解電容， 即可保證上電自動(dòng)復(fù)位。復(fù)位電路如圖 2.4 所示。本文選用手動(dòng)復(fù)位電路。 自動(dòng)復(fù)位 手動(dòng)復(fù)位 圖 2.4 自動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位電路圖 2.5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)中 CPU 每執(zhí)行一條指令，都必須在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖的控制下嚴(yán)格按時(shí) 間節(jié)拍進(jìn)行，而這個(gè)時(shí)鐘脈沖是單片機(jī)控制中的時(shí)序電路發(fā)出的。CPU 執(zhí)行一條 指令的各個(gè)微操作所對(duì)應(yīng)時(shí)間順序稱為單片機(jī)的時(shí)序。MCS-51 單片機(jī)芯片內(nèi)部有 一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成震蕩器，XTAL1 為該放大器的輸入端，XTAL2 為該放大器輸出端，但形成時(shí)鐘電路還需附加其他電路。 R E

17、S E T 9 A T 8 9C 51 10 uf 10 k V CC R E SE T 9 A T 89 C 51 10 uf 1k Sw 47 0 V CC 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器，外部 電路簡(jiǎn)，只需要一個(gè)晶振和 2 個(gè)電容即可，如圖 2.5 所示。 圖 2.5 時(shí)鐘電路 電路中的器件選擇可以通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型電路的參 數(shù)，電路中，電容器 C1 和 C2 對(duì)震蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍是 3010pF，在這個(gè)系統(tǒng)中選擇了 33pF；石英晶振選擇范圍最高可選 24MHz，它決 定了單片機(jī)電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)震蕩頻率，在本系統(tǒng)中選擇

18、的是 12MHz，因而時(shí) 鐘信號(hào)的震蕩頻率為 12MHz。 2.6 CPU 最小系統(tǒng)圖 根據(jù)上述 4 節(jié)圖，形成完整的 CPU 最小系統(tǒng)圖如圖 2.6 所示。 圖 2.6 CPU 最小系統(tǒng)圖 X T A L 1 19 A T 89 C 51 X T A L 2 18 X 1 C RY ST A L C 1 33 uf C 2 33 uf E A /V P 31 X 1 19 X 2 18 R E SE T 9 R D 17 W R 16 IN T 0 12 IN T 1 13 T 0 14 T 1 15 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1

19、6 7 P1 7 8 P0 0 39 P0 1 38 P0 2 37 P0 3 36 P0 4 35 P0 5 34 P0 6 33 P0 7 32 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 PS E N 29 A L E /P 30 T X D 11 R X D 10 80 51 D 0 3 Q 0 2 D 1 4 Q 1 5 D 2 7 Q 2 6 D 3 8 Q 3 9 D 4 13 Q 4 12 D 5 14 Q 5 15 D 6 17 Q 6 16 D 7 18 Q 7 19 O E 1 L E 1

20、1 74LS373 1k C 1 33 uf X 1 C RY ST A L V CC C 2 33 uf 10 uf 第 3 章 數(shù)字電壓表輸入輸出接口電路設(shè)計(jì) 3.1 數(shù)字電壓表量程的選擇 量程電路如圖 3.1 所示，對(duì)待側(cè)模擬電壓值按不同的范圍，分為 Ui，0.1Ui，0.01Ui，0.001Ui，0。0001Ui 五檔，處理的信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處 理并顯示。 量程的選擇電路原理是采用電阻分壓的原理制成的。 圖 3.1 量程設(shè)計(jì) 3.2 數(shù)字電壓表檢測(cè)接口電路設(shè)計(jì) 3.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換器選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器是模擬量輸入通道中的一個(gè)環(huán)節(jié)，單片機(jī)通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器把輸入 模擬量變成數(shù)字

21、量再處理。A/D 轉(zhuǎn)換的常用方法有：計(jì)數(shù)式 A/D 轉(zhuǎn)換，逐次 逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換，雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換， V/F 變換型 A/D 轉(zhuǎn)換。在這些轉(zhuǎn)換方 式中，記數(shù)式 A/D 轉(zhuǎn)換線路比較簡(jiǎn)單，但轉(zhuǎn)換速度較慢，所以現(xiàn)在很少應(yīng)用。雙 積分式 A/D 轉(zhuǎn)換精度高，多用于數(shù)據(jù)采集及精度要求比較高的場(chǎng)合，如 5G14433（31/2 位） ，AD7555（41/2 位或 51/2 位）等，但速度更慢。隨著大規(guī)模 集成電路的發(fā)展，目前不同廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了多種型號(hào)的 A/D 轉(zhuǎn)換器，以滿足不 同應(yīng)用場(chǎng)合的需要。如果按照轉(zhuǎn)換原理劃分，主要有 3 種類型，即雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換

22、器和并行式 A/D 轉(zhuǎn)換器。目前最常用的是雙積分和 逐次逼近式。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)以及要求，選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片，并介紹其性能特性， 9k 90k 900k 9M 1k 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 RP? RE SPACK 4 UI VIN(+) VIN(-) 轉(zhuǎn)換精度。 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換既照顧了轉(zhuǎn)換速度，有具有一定的精度，這里選用的是 逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809。芯片 ADC0809 如圖 3.2 所示。 圖 3.2 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 AD0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，它是由一個(gè) 8

23、 路的模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè) 地址鎖存譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選 通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。些 A/D 轉(zhuǎn)換器是的特點(diǎn)是 8 位精度，屬于并行口，如果輸入的模擬量變化大快，必 須在輸入之前增加采樣電路。 3.2.2 模擬量檢測(cè)接口電路圖 CPU 和 AD 轉(zhuǎn)換器電路連接圖，即完整的模擬量檢測(cè)硬件電路如圖 3.3 所示。 IN -0 26 m sb2 -1 21 2- 2 20 IN -1 27 2- 3 19 2- 4 18 IN -2 28 2- 5 8 2- 6 15 IN -3 1 2- 7 14 lsb

24、2- 8 17 IN -4 2 E O C 7 IN -5 3 A D D -A 25 IN -6 4 A D D -B 24 A D D -C 23 IN -7 5 A L E 22 re f(-) 16 E N A BL E 9 ST A R T 6 re f(+) 12 C L O CK 10 A D C 08 09 9k 90k 900k 9M 1k 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 RP? RESPACK4 UI VIN(+) VIN(-) EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 I

25、NT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 89C51 IN-0 26 msb2-1 21 2-2 20 IN-1 27 2-3 19 2-4 18 IN-2 28 2-5 8 2-6 15 IN-3 1 2-7 14 ls

26、b2-8 17 IN-4 2 EOC 7 IN-5 3 ADD-A 25 IN-6 4 ADD-B 24 ADD-C 23 IN-7 5 ALE 22 ref(-) 16 ENABLE 9 START 6 ref(+) 12 CLOCK 10 ADC0809 D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 7 Q2 6 D3 8 Q3 9 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 D6 17 Q6 16 D7 18 Q7 19 OE 1 LE 11 74LS373 圖 3.3 完整的模擬量檢測(cè)硬件電路 3.3 數(shù)字電壓表輸出接口電路設(shè)計(jì) 由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器，所以

27、，在一般情況下，必須 采用專用的驅(qū)動(dòng)電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能正常工作7。如 果驅(qū)動(dòng)電路能力差，即負(fù)載能力不夠時(shí)，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動(dòng)電路長(zhǎng)期在 超負(fù)荷下運(yùn)行容易損壞，因此，LED 顯示器的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的問(wèn) 題。 為了簡(jiǎn)化數(shù)字式直流電壓表的電路設(shè)計(jì)，在 LED 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)上，可以利 用單片機(jī) P0 口上外接的上拉電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，即將 LED 的 A-G 段顯示引腳和 DP 小數(shù) 點(diǎn)顯示引腳并聯(lián)到 P0 口與上拉電阻之間，這樣，就可以加大 P0 口作為輸出口德 驅(qū)動(dòng)能力，使得 LED 能按照正常的亮度顯示出數(shù)字，如圖 3.4 所示。 圖 3.4 LED 與單片機(jī)

28、接口間的設(shè)計(jì) a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g DS3 DPY_7-SE G a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g DS4 DPY_7-SE G a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g DS2 DPY_7-SE G a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g DS1 DPY_7-SE G R4 R3 R2 R1 Q1 PN P Q2 PN P Q

29、3 PN P Q4 PN P VCC 第 4 章 數(shù)字電流表軟件設(shè)計(jì) 4.1 流程圖設(shè)計(jì) 4.1.1 主程序流程圖設(shè)計(jì) 根據(jù)模塊的劃分原則，將該程序劃分初始化模塊，A/D 轉(zhuǎn)換子程序和顯示子 程序，這三個(gè)程序模塊構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)軟件的主程序，如圖 4.1 所示。 圖 4.1 數(shù)字式直流電壓表主程序框圖 4.1.2 A/D 流程圖設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換子程序用來(lái)控制對(duì)輸入的模塊電壓信號(hào)的采集測(cè)量，并將對(duì)應(yīng)的數(shù) 值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元，其轉(zhuǎn)換流程圖如圖 4.2 所示。 開(kāi)始 初始化 調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序 調(diào)用顯示子程序 否 是 圖 4.2 A/D 流程圖設(shè)計(jì) 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 A/D 轉(zhuǎn)換

30、結(jié)束？ 輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果 數(shù)值轉(zhuǎn)換 顯示 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 2.1 系統(tǒng)原理圖 圖 5.1 數(shù)字電壓表的硬件原理電路圖 EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29

31、ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 89C51 IN-0 26 msb2-1 21 2-2 20 IN-1 27 2-3 19 2-4 18 IN-2 28 2-5 8 2-6 15 IN-3 1 2-7 14 lsb2-8 17 IN-4 2 EOC 7 IN-5 3 ADD-A 25 IN-6 4 ADD-B 24 ADD-C 23 IN-7 5 ALE 22 ref(-) 16 ENABLE 9 START 6 ref(+) 12 CLOCK 10 ADC0809 D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 7 Q2 6 D3 8 Q3 9 D4 13 Q4 12 D5 14

32、 Q5 15 D6 17 Q6 16 D7 18 Q7 19 OE 1 LE 11 74LS373 1 2 3 4 5 6 7 8 J? CON8 C3 22uf C2 30PF Y1 CRYSTAL R4 200 C1 30PF SW -PB R3 1K 9k 90k 900k 9M 1k 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 RP? RESPACK4 UI VIN(+) VIN(-) a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g DS3 DPY_7-SEG a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g DS4 DPY_7-SEG a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g DS2 DPY_7-SEG a bf c g d e DPY LEDgn 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g DS1 DPY_7-SEG R4 R