基于單片機(jī)的AD0809數(shù)字電壓表

1、zao 編號(hào)： 單片機(jī)綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)(論文)說(shuō)明書(shū)題 目： ADC0809ADC0809 電壓檢測(cè)電壓檢測(cè) 院 （系）： 信息與通信學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2012 年 06 月 24 日摘 要數(shù)字電壓表（Digital Voltmeter）簡(jiǎn)稱(chēng) 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。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)等領(lǐng)域，顯示出強(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(zhuān)用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非

2、電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。本次課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹由單片機(jī)芯片 AT89S51 和 A/D 轉(zhuǎn)換器以及由它們構(gòu)成的直流數(shù)字電壓表的工作原理?；疽鬄槔?ADC0809，有 8 路模擬量輸入，將模擬量輸入轉(zhuǎn)換成數(shù)字量顯示出來(lái)，用單片機(jī)芯片 AT89S51 設(shè)計(jì)電路，實(shí)現(xiàn) 0-10V 電壓測(cè)量。直流數(shù)字電壓表具有以下特點(diǎn)： 顯示清晰直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確；準(zhǔn)確度和分辨率高； 測(cè)量范圍寬， 擴(kuò)展能力強(qiáng)；集成度高，微功耗；輸入阻抗高，抗干擾能力強(qiáng)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表； ADC0809； AT89S51；電壓測(cè)量Abstract DVM (Digital Voltmeter) referred to

3、as the DVM, it is the use of digital measurement technique, the continuous analog (DC input) into discrete, discrete digital form and display instrument. Currently, the various Danpian A / D converter consisting of digital voltmeter, has been widely used in electronic and electrical measurement, ind

4、ustrial automation, instrumentation, automatic test systems and other areas, showing strong vitality. At the same time, the DVM extension to a variety of general and special digital instrumentation, but also the power and non power measurement technology to new levels.The curriculum focuses on the s

5、ingle chip AT89S51 and A / D converter, and they constitute a DC digital voltmeter works. Basic requirements for the use of AD0809 converter, 8 analog inputs, the analog input into a digital display, with the design of single chip AT89S51 circuit, 0-10V voltage measurement.DC digital voltmeter with

6、the following characteristics: Display clear and intuitive, accurate readings; accuracy and high resolution; wide measurement range, expansion capability; high integration, micro-power; input impedance, high anti-interference ability.Keywords: digital voltmeter; ADC0809; AT89S51; voltage measurement

7、目 錄引言.11 課題設(shè)計(jì)目的和要求.12 設(shè)計(jì)方案論證.12.1 直流數(shù)字電壓表總體電路設(shè)計(jì)分析.12.2 系統(tǒng)的組成框圖 .23 硬件設(shè)計(jì).23.1 ADC080ADC0809 芯片簡(jiǎn)介.23.1.2ADC0809 芯片的工作原理及應(yīng)用說(shuō)明.33.1.3ADC0809 的芯片性能特點(diǎn).53.2 AT89SAT89S51 芯片介紹.53.2.2AT89S51 芯片主要性能特點(diǎn).63.2.3AT89S51 芯片管腳介紹.63.3 液晶顯示部分.83.4 電路檢測(cè)部分.93.5 切換通道電路部分.94 軟件設(shè)計(jì).94.1 程序設(shè)計(jì)流程圖.94.2 應(yīng)用程序設(shè)計(jì).

8、105 直流數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)原理框圖及 PCB 圖.116 數(shù)字電壓表焊接安裝與調(diào)試.126.1 電路板的焊接與安裝.126.2 電路板的調(diào)試.126.2.1 調(diào)試儀器及調(diào)試方法.126.2.2 測(cè)試結(jié)果分析.127 電路出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法.138 實(shí)訓(xùn)總結(jié).13謝 辭.14參考文獻(xiàn).16附 錄.17 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 0 頁(yè)引言隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新型電子器件和集成電路應(yīng)用越來(lái)越廣泛，電子系統(tǒng)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，電路圖也越來(lái)越復(fù)雜，印刷電路板的走線越來(lái)越復(fù)雜和精密。技術(shù)上的要求也越來(lái)越高，我們要把各種復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)工作變得簡(jiǎn)單一些，使得更好更復(fù)雜

9、的電路得以實(shí)現(xiàn)?？茖W(xué)的進(jìn)步要求我們?cè)诓粩嗟膶?shí)踐中熟練各種制板的技術(shù)，并不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。這次實(shí)訓(xùn)對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常重要，為將來(lái)的學(xué)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成奠定良好的基礎(chǔ)！本次電子電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的目的主要是：鞏固所學(xué)單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)的基本理論知識(shí)以及單片機(jī)應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)方法，加強(qiáng)對(duì)電路圖的分析和理解能力，培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力，自己設(shè)計(jì)并做出電路板成品。從原理圖的設(shè)計(jì)到 PCB 的布局走線，從腐蝕板子鉆孔到元件的焊接，我們都要自己去完成這一切過(guò)程。使我們對(duì)電子元件及電路安裝有一定的感性和理性認(rèn)識(shí)；培養(yǎng)一定的自學(xué)、獨(dú)立分析問(wèn)題和解決今后工作中的實(shí)際問(wèn)題的基本能力，使我們的理論知識(shí)與實(shí)踐充分地結(jié)合，做到不僅具有專(zhuān)業(yè)

10、知識(shí)，而且還具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力。本文主要概述了基于 AD0809 芯片和 ATS8951 芯片的直流數(shù)字電壓表的相關(guān)知識(shí)及電子電路的基本知識(shí)，介紹了本次實(shí)訓(xùn)的過(guò)程及從中學(xué)到的電路知識(shí)、設(shè)計(jì)原理、原理圖制作、電路板制成、心得等內(nèi)容。1 課題設(shè)計(jì)目的和要求課題設(shè)計(jì)目的如下：（1）掌握單片機(jī)的原理以及技術(shù)應(yīng)用，單片機(jī)應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)方法。（2）熟悉集成元件的選擇和集成電路芯片的功能及使用方法。（3）熟悉仿真軟件的使用。（4）掌握接線方法和腐蝕焊接技術(shù)。課程題設(shè)計(jì)要求如下 （1）實(shí)現(xiàn) 8 路直流電壓檢測(cè)；（2）測(cè)量電壓范圍 0-5V；（3）顯示指定電壓通道和電壓值；（4）用按鍵切換顯示通道；2 設(shè)計(jì)

11、方案論證2.1 直流數(shù)字電壓表總體電路設(shè)計(jì)分析 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 1 頁(yè)直流數(shù)字電壓表主要由 AD 轉(zhuǎn)換器 ADC0809，單片機(jī)芯片 AT89S51 控制電路，液晶顯示電路三部分構(gòu)成。其中由ADC0809 組成的轉(zhuǎn)換電路，將輸入的模擬量信號(hào)進(jìn)行取樣、轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)送進(jìn)單片機(jī)，單片機(jī)控制電路主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，顯示電路主要用于將單片機(jī)得信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后顯示測(cè)量結(jié)果。方案的主要特點(diǎn)是：（1）用液晶 1602 能直接精確、清晰顯示所測(cè)電壓數(shù)值，使整機(jī)線路簡(jiǎn)化。（2）采用+5V 和5V 兩組電源供電。（3）采用 AT89S51 單片機(jī)芯片實(shí)現(xiàn)整個(gè)

12、電路控制。（4）顯示亮度較高。（5）采用轉(zhuǎn)換器 AD0809，實(shí)現(xiàn)八路直流電壓檢測(cè)，電壓測(cè)量范圍為 010V，能顯示指定電壓通道和電壓值。（6）電路有 8 條模擬量輸入通道 ，由 16 個(gè) 10K 電阻，8 組阻值為 1:1 構(gòu)成，采用降壓原理實(shí)現(xiàn) 0V-10V 電壓測(cè)量。2.2 系統(tǒng)的組成框圖模擬被測(cè)電壓模擬量模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字量單片機(jī)芯片程序處理液晶顯示圖 1 系統(tǒng)的原理框圖3 硬件設(shè)計(jì)3.1 ADC0809 3.1.1ADC0809 芯片簡(jiǎn)介 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 2 頁(yè)ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器。它由一個(gè) 8 路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地

13、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。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADC0809 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示 圖 2 ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 3.1.2ADC0809 芯片的工作原理及應(yīng)用說(shuō)明ADC0809 的工作原理如下：IN0IN7：8 條模擬量輸入通道 ；ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是05V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模

14、擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路 。地址輸入和控制線： 4 條；ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A， B，C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的 通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 A，B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0IN7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 3 頁(yè)

15、數(shù)字量輸出及控制線： 11 條；ST 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。OE 為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向 ；單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE0，輸出數(shù)據(jù)線 呈高阻狀態(tài)。D7D0 為數(shù)字量輸出線 。CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因 ADC0809 的內(nèi)部沒(méi)有 時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供 ，通常使用頻率為 500KHZ，VREF（），VREF（）為參考 電壓輸入線，用

16、于給電阻網(wǎng)絡(luò)供給標(biāo)準(zhǔn)電壓。+VREF 常和 VDD 相連，-VREF 常接地。 ADC0809 的工作原理圖如圖 3 所示：IN31IN42IN53IN64IN75ST6EOC7D38OE9CLK10VCC11VREF+12GND13D114D215VREF-16D017D418D519D620D721ALE22C23B24A25IN026IN127IN228J15 AD0809VCCGNDGNDP10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P32VCCP33P34P35P33R1RES2R2RES2GNDIN0R3RES2R7RES2GNDR8RES2R9RES2GNDR11R

17、ES2R12RES2GNDR13RES2R14RES2GNDR15RES2R16RES2GNDR17RES2R18RES2GNDR19RES2R20RES2GNDIN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN712J1CON212J3CON212J6CON212J8CON212J9CON212J10CON212J11CON212J14CON2IN11IN12IN13IN14IN15IN16IN17IN10IN10IN11IN12IN13IN14IN15IN16IN17圖 3 ADC0809 工作原理圖應(yīng)用說(shuō)明：（1）ADC0809 內(nèi)部帶有

18、輸出鎖存器，可以與 AT89S51 單片機(jī)直接相連。 （2）初始化時(shí)，使 ST 和 OE 信號(hào)全為低電平。 （3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A，B，C 端口上。 （4）在 ST 端給出一個(gè)至少有 100ns 寬的正脈沖信號(hào)。 （5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC 信號(hào)來(lái)判斷。 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 4 頁(yè)（6）當(dāng) EOC 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 3.1.3ADC0809 的芯片性能特點(diǎn)它是一個(gè)逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器,外部供給基準(zhǔn)電壓;單通道轉(zhuǎn)換時(shí)間 116us；分辨率為 8 位,帶有三態(tài)輸出鎖存器,轉(zhuǎn)換結(jié)束

19、時(shí),可由 CPU 打開(kāi)三態(tài)門(mén),讀出 8 位的轉(zhuǎn)換結(jié)果;有 8 個(gè)模擬量的輸入端,可引入 8 路待轉(zhuǎn)換的模擬量。ADC0809 的數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)是內(nèi)部有可控的三態(tài)緩沖器,所以它的數(shù)字量輸出信號(hào)線可以與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連。內(nèi)部的三態(tài)緩沖器由 OE 控制,當(dāng) OE 為高電平時(shí),三態(tài)緩沖器打開(kāi),將轉(zhuǎn)換結(jié)果送出;當(dāng) OE 為低電平時(shí),三態(tài)緩沖器處于阻斷狀態(tài),內(nèi)部數(shù)據(jù)對(duì)外部的數(shù)據(jù)總線沒(méi)有影響。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,如果轉(zhuǎn)換結(jié)束,要讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果,則只要在 OE 引腳上加一個(gè)正脈沖,AD0809 就會(huì)將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到數(shù)據(jù)總線上。 3.2 AT89S51AT89S51 芯片工作原理圖如圖 4 所示：圖 4 AT8

20、9S51 芯片工作原理圖3.2.1AT89S51 芯片介紹P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TX D11P32/IN T012P33/IN T113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728RST9XTA L218XTA L119G ND20PSEN29ALE30EA31V CC40P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039IC1123456789J18V CCG NDXTA L1XTA L2V CC

21、RSTabcdefghS1S2S3S4S5S6S7S8RXDTXDINT0INT1T0T1WRRDP10P11P12P13P14P15P16P17P00P01P02P03P04P05P06P07C2G ND123456789J20V CCRS123456789J17V CCP34P35123456789J19CON9V CCP30P31P32P33P36P37 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 5 頁(yè)AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS8 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 F

22、lash 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，AT89S51 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。3.2.2AT89S51 芯片主要性能特點(diǎn)（1）4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器； （2）128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)； （3）32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（I/O）口； （4）5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 、2 層中斷嵌套 中斷； （5）6 個(gè)中斷源； （6）2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； （7）2

23、個(gè)全雙工串行通信口； （8）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路； (10)與 MCS-51 兼容； (11)全靜態(tài)工作： 0Hz-33MHz； (12)三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定； (13)可編程串行通道； (14)低功耗的閑置和掉電模式 ； 3.2.3AT89S51 芯片管腳介紹AT89S51 芯片內(nèi)部管腳圖如圖 5 所示：圖 5 AT89S51 芯片管腳圖 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 6 頁(yè)管腳介紹：V VC CC C：電源電壓輸入端。 G GN ND D：電源地。 P P0 0 口口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng)P1 口的管

24、腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為 高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P P1 1 口口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P P2 2 口口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I

25、/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P P3 3 口口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。

26、當(dāng) P3 口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口除了作為普通 I/O 口，還有第二功能： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷 0） P3.3 /INT1（外部中斷 1） P3.4 T0（T0 定時(shí)器的外部計(jì)數(shù)輸入） P3.5 T1（T1 定時(shí)器的外部計(jì)數(shù)輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 I/O 口作為輸入口時(shí)有兩種工

27、作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫(xiě)回到端口鎖存器。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 7 頁(yè)總線。89C51 的 P0、P1、P2、P3 口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。除了P1 口外P0、P2、P3 口都還有其他的功能。 R RS ST T：復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 A AL LE E/ /P PR RO OG G：地址鎖存允許 /編程脈沖信號(hào)端。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許

28、的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE 禁止，置位無(wú)效。 P PS SE EN N：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN

29、 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 E EA A/ /V VP PP P：外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許。當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 X XT TA AL L1 1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 X XT TA AL L2 2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。3.3 液晶顯示部分液晶顯示部分圖如圖 6 所示

30、： 圖 6 液晶顯示部分圖采用液晶 1602，能夠 16*02 即 32 個(gè)字符（16 列 2 行） 。1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接12345678910111213141516A1J23G NDV C CR /WR SENR 24V C CG NDG NDP00P01P02P03P04P05P06P07 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 8 頁(yè)口，其中，第 1 腳：VSS 為電源地；第 2 腳:VDD 接 5V 電源正極；第 3 腳:V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）

31、 。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。第 5 腳：RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平 1 時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 0 時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。第 6 腳：E（或 EN）端為使能端。第 7-14 腳：D0-D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。第 15-16 腳：空腳或背燈電源。15 腳背光正極，16 腳背光負(fù)極。3.4 電路檢測(cè)部分電路檢測(cè)部分由電阻和發(fā)光二極管組成，接通電源，電路連接無(wú)誤，燈亮。發(fā)光二極管用來(lái)檢測(cè)電路是否連通。電路檢測(cè)部分電路圖如圖 7 所示：R21R22VCCGND圖 7 電路檢測(cè)部分電路圖3.5 切換通道電路部分AD0809 轉(zhuǎn)換器有 IN0I

32、N7 共 8 條模擬量輸入通道 ；電路功能測(cè)量時(shí)，用兩個(gè)大的按鍵開(kāi)關(guān)來(lái)切換通道，實(shí)現(xiàn)測(cè)量。其中，一個(gè)是通過(guò)手按按鍵來(lái)切換，另一個(gè)按下則實(shí)現(xiàn)是自動(dòng)順序切換，切換通道的電路圖如圖 8 所示：K2keyP36G NDK3keyP37G ND圖 8 切換通道電路圖4 軟件設(shè)計(jì)4.1 程序設(shè)計(jì)流程圖 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 9 頁(yè)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合硬件電路，在輸入模擬信號(hào)時(shí)采用電阻分壓，最終價(jià)的采樣輸入電壓只有實(shí)際輸入電壓的二分之一，所以在變下程序時(shí)，要編寫(xiě)一段數(shù)據(jù)調(diào)整程序，其中還應(yīng)注意硬件顯示電路采用了液晶顯示，液晶顯示的頻率有一定的要求，這就要求再編寫(xiě)程序時(shí)，還要考

33、慮到顯示子程序。程序設(shè)計(jì)流程圖如圖 9 所示： 單片機(jī)內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換部分液晶顯示結(jié)果結(jié)束模擬量輸入開(kāi)始圖 9 程序設(shè)計(jì)流程圖4.2 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（1）程序起始地址 MCS-51 系列單片機(jī)復(fù)位后， （PC）=0000H,而 0003H002BH 分別為各中斷源的入口地址。所以，編寫(xiě)程序時(shí)，應(yīng)在 0000H 處寫(xiě)一條跳轉(zhuǎn)指令。當(dāng) CPU接到中斷請(qǐng)求信號(hào)并予以響應(yīng)后，CPU 把當(dāng)前的 PC 內(nèi)容壓入棧中進(jìn)行保護(hù)，然后轉(zhuǎn)入響應(yīng)的中斷服務(wù)程序(2)AD0809 時(shí)鐘脈沖信號(hào) 本方案中，采用軟件定時(shí)的方式，該單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為 12MHZ，1 個(gè)機(jī)器周期時(shí)間為 1us，可以計(jì)算出計(jì)數(shù)初值：TC=6

34、5536-5，即有TH0=(65536-5)/256；TL0=(65536-5)%256；定時(shí)器 T0 以定時(shí)方式 1 完成定時(shí)。 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 10 頁(yè)5直流數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)原理框圖及 PCB 圖圖 10 直流數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)原理框圖圖 11 直流數(shù)字電壓表 PCB 圖12345678910JP2VCCGNDP15P16P17RSTR23C7K4VCCGNDRSTT2C5C6GNDXTAL1XTAL2P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T01

35、4P35/T115P36/WR16P37/RD17P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728RST9XTAL218XTAL119GND20PSEN29ALE30EA31VCC40P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039IC1123456789J18VCCGNDXTAL1XTAL2VCCRSTabcdefghS1S2S3S4S5S6S7S8RXDTXDINT0INT1T0T1WRRDP10P11P12P13P14P15P16P17P00P01P02P03P04P05P06P07C2GND123456789J20VCCR

36、SR/WEN123456789J17VCCP34P35R21R22VCCGNDIN31IN42IN53IN64IN75ST6EOC7D38OE9CLK10VCC11VREF+12GND13D114D215VREF-16D017D418D519D620D721ALE22C23B24A25IN026IN127IN228J15 AD0809VCCGNDGND123456789J19CON9VCC12345678910111213141516A1J23GNDVCCR/WRSENR24VCCGNDGNDP00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P13P14P15P16P17P30

37、P31P32P33P36P37P30P31P32VCCP33P34P35P33R1RES2R2RES2GNDIN0R3RES2R7RES2GNDR8RES2R9RES2GNDR11RES2R12RES2GNDR13RES2R14RES2GNDR15RES2R16RES2GNDR17RES2R18RES2GNDR19RES2R20RES2GNDIN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7K2keyP36GNDK3keyP37GND12J1CON212J3CON212J6CON212J8CON212J9CON212J10CON212J11C

38、ON212J14CON212345J2112345J22GNDC3104C4104VCCIN11IN12IN13IN14IN15IN16IN17IN10IN10IN11IN12IN13IN14IN15IN16IN17 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 11 頁(yè)6 數(shù)字電壓表焊接安裝與調(diào)試6.1 電路板的焊接與安裝電路板制作過(guò)程：第 1 步：利用 PROTEL 生成原理圖，再利用網(wǎng)絡(luò)表生成相應(yīng) PCB 圖。第 2 步：將 PCB 圖打印到熱轉(zhuǎn)印紙上第 3 步：將打印好 PCB 的轉(zhuǎn)印紙平鋪在覆銅板上，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)印。第 4 步：用熱轉(zhuǎn)印機(jī)加溫（要很熱）將轉(zhuǎn)印紙上黑色塑料粉壓在覆

39、銅板，上形成高精度的抗腐層。第 5 步：轉(zhuǎn)印機(jī)加溫加壓成功轉(zhuǎn)印后把斷的線用油性筆連好。 第 6 步：準(zhǔn)備好腐蝕溶液進(jìn)行腐蝕。第 7 步：注意不要腐蝕過(guò)度，腐蝕結(jié)束，鉆孔準(zhǔn)備焊接。第 8 步：清理出焊盤(pán)部分涂松香，等松香干后可以開(kāi)始焊接元件。第 9 步：安裝所需預(yù)定原件并焊接好。6.2 電路板的調(diào)試6.2.1 調(diào)試儀器及調(diào)試方法可調(diào)直流電源，可調(diào)范圍：010V；10K 精密可調(diào)電阻。調(diào)試方法如下：1.電壓測(cè)量調(diào)試：用該表測(cè)量一電壓，再用萬(wàn)用表測(cè)量，分別記錄電壓值。2.用電位器調(diào)試：首先用整數(shù)的電壓測(cè)量，觀察是否能正常測(cè)量；然后調(diào)節(jié)電源電壓到小數(shù)量程的電壓值進(jìn)行測(cè)量，觀察是否能正常測(cè)量。6.2.2

40、 測(cè)試結(jié)果分析1.電壓測(cè)量：由測(cè)量可知該表測(cè)量電壓較準(zhǔn)確，與萬(wàn)用表有一定的差異應(yīng)是分壓電阻和切換開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻引起的。2.切換量程測(cè)試：由測(cè)量可知切換量程功能能夠?qū)崿F(xiàn)。3.測(cè)試數(shù)據(jù)分析：液晶顯示的電壓值與用萬(wàn)用表測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表格：測(cè)量次數(shù)12345678顯示數(shù)據(jù)2.80V3.50V4.92V5.83V6.22V7.65V9.01V9.90V測(cè)量數(shù)據(jù)2.79V3.53V4.94V5.84V6.25V7.66V9.02V9.91V 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 12 頁(yè)4.誤差計(jì)算：顯示數(shù)據(jù)的平均值=(2.80+3.50+4.92+5.83+6.22+7.65+9.0

41、1+9.90)/8=6.2288測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值=(2.79+3.53+4.94+5.84+6.25+7.66+9.02+9.91)/8=6.2425誤差值=(6.2288-6.2425)/6.2288=0.21%所以，在誤差允許的范圍內(nèi)可以認(rèn)為，測(cè)試結(jié)果還是比較準(zhǔn)確的。7 電路出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法（1）電路制作好后，接上電源，整個(gè)電路沒(méi)任何反應(yīng)。可能的問(wèn)題出在電源線上，正、負(fù)被焊錫粘到一起了，造成整個(gè)電路短路。解決：使正負(fù)電源分開(kāi)。（2）發(fā)光二極管 LED 燈顯示不亮。問(wèn)題可能出現(xiàn)在發(fā)光二極管壞了或是管腳出現(xiàn)虛焊或者是電路出現(xiàn)斷路。解決：更換發(fā)光二極管或重新再焊一遍，或者用萬(wàn)用表檢查電路是否

42、出現(xiàn)斷路。（3）單片機(jī)程序下載不進(jìn)去。可能是做板問(wèn)題，對(duì)照 PCB 檢查電路焊接是否有誤。（4）接通電源后，液晶顯示不是很清楚。通過(guò)調(diào)節(jié)精密可調(diào)電阻，使液晶顯示清晰明亮。8 實(shí)訓(xùn)總結(jié)這次實(shí)訓(xùn)是體現(xiàn)我專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)的一次鍛煉。從選題，到選原理圖制版至最后的寫(xiě)論文。其間查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改PCB，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和提高。通過(guò)這次實(shí)踐，我了解了數(shù)字電壓表的制作，工作原理及相關(guān)芯片的使用和工作原理，鍛煉了自己的實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立工作能力。我覺(jué)得這次實(shí)訓(xùn)是對(duì)我專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力的一次綜合檢驗(yàn)，同時(shí)也是為自己今后走向社會(huì)的一次熱身。這次實(shí)訓(xùn)收獲頗多，比如

43、學(xué)會(huì)了查找有用信息跟相關(guān)資料，有用的數(shù)據(jù)，并熟悉了做板的流程和鞏固了相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。 與此同時(shí)，這次實(shí)訓(xùn)中也暴露出自己專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的很多不足之處以及缺乏綜合應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解。此次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)兩年所學(xué)的知識(shí)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很不全面。在最后的兩年大學(xué)生活里，自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)，努力使自己成為社會(huì)所需要的人才。這次通過(guò)對(duì)直流數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了單片機(jī)的原理和單片機(jī)應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)理念，要制作一個(gè)電子產(chǎn)品一定要嚴(yán)格按照原理圖設(shè)計(jì)，而且最后的成品不一定要與想象的完全一樣，因?yàn)樵趯?shí)際焊接中有著各種各樣的問(wèn)題，所以一定要 桂林

44、電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 13 頁(yè)細(xì)心，這樣做出來(lái)的產(chǎn)品才比較美觀。在做直流數(shù)字電壓表的過(guò)程中，在一次又一次的失敗面前，我沒(méi)有退縮，而是勇敢的面對(duì)，積極的解決，不懂的地方大膽的向老師、同學(xué)請(qǐng)教，一問(wèn)再問(wèn)直到自己弄懂為止，通過(guò)充分的運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和老師、同學(xué)的幫助，我終于取得了成功。通過(guò)親自動(dòng)手焊接、試驗(yàn)，遇到問(wèn)題解決問(wèn)題，我鞏固了書(shū)本的知識(shí)，同時(shí)也學(xué)到了新的學(xué)問(wèn)，明白了實(shí)踐的可貴性，動(dòng)手能力的提高，細(xì)心與耐心的培養(yǎng)，品嘗自己勞動(dòng)成果的喜悅，是我在這次實(shí)訓(xùn)中的最大的收獲。 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 14 頁(yè)謝 辭雖然實(shí)訓(xùn)只有短短兩個(gè)星期，

45、但它的影響卻留存長(zhǎng)久，它讓我們自己動(dòng)手，品嘗成功的喜悅，激發(fā)了我們對(duì)實(shí)踐的興趣與熱情，在很大程度上鼓舞了我們的學(xué)習(xí)決心，它讓我們做了一回成功的自己，有著一定的成就感，增強(qiáng)了我們的自信心，讓我們以更大的勇氣面對(duì)以后的學(xué)習(xí)，給了我們開(kāi)拓進(jìn)取的動(dòng)力。在這里我要誠(chéng)摯的感謝 付強(qiáng)老師，一開(kāi)始就給了我們充足的信心以及動(dòng)力去完成這次實(shí)訓(xùn)，時(shí)刻提醒我們要按時(shí)做好該做的工作，做板時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題也在一直幫助指導(dǎo)我們，自始至終都傾注著老師的心血。 付老師以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)之道、寬厚仁慈的胸懷、積極樂(lè)觀的生活態(tài)度，兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神為我樹(shù)立了學(xué)習(xí)的典范，你們教誨與鞭策將激勵(lì)我在學(xué)習(xí)和生活的道路上勵(lì)精圖治，

46、開(kāi)拓創(chuàng)新。你們淵博的知識(shí)、開(kāi)闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。在這里我以最誠(chéng)摯的心意感老師們。感謝你們的指導(dǎo)跟鼓勵(lì)讓我在這次實(shí)訓(xùn)中能成功地完成作品，感謝你們?cè)诖髮W(xué)生活里給予我的教導(dǎo)，感謝你們不止讓我學(xué)到了知識(shí)還懂得了更多做人做事的道理與態(tài)度，真的很感謝老師們。同時(shí)也感謝學(xué)院給我的這次學(xué)習(xí)鍛煉的機(jī)會(huì)，讓我學(xué)到了這么多的知識(shí)，增強(qiáng)了實(shí)踐能力，得到了那么大的收獲。 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 15 頁(yè)參考文獻(xiàn)1 江思敏、姚鵬翼、胡榮.PROTEL 電路設(shè)計(jì)教程.北京：清華大學(xué)出版社,2003.2 英A.M.L 魯特金.常用電子測(cè)量?jī)x器的使用.北京：電子工業(yè)出版社,1

47、999.3 劉浩斌、汪良能、劉煒.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社,2001.4 沙占友、沙占為.數(shù)字萬(wàn)用表的原理、使用與維修.北京：電子工業(yè)出版社,1988.5 王賢勇、趙傳申.單片機(jī)原理與接口技術(shù)應(yīng)用教程.北京：清華大學(xué)出版社,2004.6 宋浩、田豐.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：北京交通大學(xué)出版社,2005.7 張培仁.基于 C 語(yǔ)言編程 MCS-51 單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社,2003.8 何立民.MCS-51 系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,1990. 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 16 頁(yè)附 錄單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)程序如

48、下:#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit add0=P30;sbit add1=P31;sbit add2=P32;sbit st=P33;sbit eoc=P34;sbit clk=P35;sbit key1=P36;sbit key2=P37;sbit rs=P25;sbit rw=P26;sbit e=P27;uchar code table=0123456789;uint v,v1,v2,v3,v4,a=0,b=0;int channel=0,mode=0;void delay(uint z)while(z-);void write_com(uchar com) rs=0; rw=0; P0=com; delay(100); e=1; 桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)（論文）說(shuō)明書(shū)用紙 共 21 頁(yè) 第 17 頁(yè) delay(100); e=0;void write_dat(uchar dat) rs=