簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目: 簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表 專(zhuān) 業(yè): 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級(jí): 應(yīng)電08-3班 學(xué) 號(hào): 0818118 姓 名: 廖 偉 指導(dǎo)教師: 羅 凌 2010年7月20日四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué) 生姓 名廖偉學(xué)號(hào)0818118班級(jí)應(yīng)電08-3專(zhuān)業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名職 稱(chēng)工作單位及所從事專(zhuān)業(yè)聯(lián)系方式備 注羅凌講師/工程師四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系/電子技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)內(nèi)容：采用AT89C51芯片和ADC0809轉(zhuǎn)換芯片來(lái)完成一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字電壓表，能夠?qū)斎氲?5V的模擬直流電壓進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)一個(gè)4位一體的7段LED

2、數(shù)碼管進(jìn)行顯示，測(cè)量誤差約為0.02V。設(shè)計(jì)任務(wù)：1系統(tǒng)方案論證與比擬；2單元電路的設(shè)計(jì)；3軟件設(shè)計(jì)；4軟件設(shè)計(jì)；系統(tǒng)調(diào)試中遇到的問(wèn)題及解決方案進(jìn)度安排：第2-3周：查找資料，選擇參考方案；第4周： 進(jìn)行電路理論設(shè)計(jì)，草繪電路原理圖，初步形成論文框架；第5周： 準(zhǔn)確計(jì)算或估算電路參數(shù)，列出元件、設(shè)備明細(xì)表；第6-7周：進(jìn)行電路仿真驗(yàn)證，并完成論文初稿； 第8周： 進(jìn)行實(shí)物電路的安裝與簡(jiǎn)單測(cè)試；第9周： 畢業(yè)設(shè)計(jì)半期檢查要求完成論文初稿，完成電子制作；第10-11周：實(shí)物電路的性能測(cè)試及電路改善； 第12-13周：繪制電路原理圖A4，撰寫(xiě)、完善畢業(yè)論文；第14-15周：按指導(dǎo)教師要求修改論文，按

3、學(xué)院要求調(diào)整好論文格式，打印辯論論文；第16周： 完成辯論P(yáng)PT，并準(zhǔn)備辯論； 第17-18周：辯論。主要參考文獻(xiàn)、資料(寫(xiě)清楚參考文獻(xiàn)名稱(chēng)、作者、出版單位)：1、魏立峰、王寶興?單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)?2006年8月第一版，北京大學(xué)出版社2、胡乾斌?單片機(jī)原理與應(yīng)用?2006年2月第二版，華中科技大學(xué)出版社3、李廣弟、朱月秀?單片機(jī)根底?2007年6月第一版，北京航空航天大學(xué)出版社審批意見(jiàn)教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日備注：任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)學(xué)生姓名廖偉學(xué)號(hào)0818118班級(jí)應(yīng)電08-3專(zhuān)業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表指

4、導(dǎo)教師羅凌指 導(dǎo) 老 師 考 核 意 見(jiàn) 等級(jí)： 指導(dǎo)教師： 答辯評(píng)語(yǔ)等級(jí)： 辯論老師： 總評(píng)成績(jī)等級(jí)： 考核小組組長(zhǎng)：備注以上兩項(xiàng)成績(jī)綜合后，指導(dǎo)老師考核成績(jī)占總分的60%，辯論成績(jī)占總分的40%，按五級(jí)記分優(yōu)、良、中、及格、不及格。目 錄 摘要1第1章 緒 論2第2章 系統(tǒng)方案論證與比擬3第3章 單元電路的設(shè)計(jì)53.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC080953.1.1 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)53.1.2 ADC0809的引腳63.1.3 ADC0809的工作原理：73.2 數(shù)據(jù)處理及控制芯片AT89S5173.2.1 主要性能參數(shù)83.2.2 AT89S51的引腳93.2.3 AT89S51的復(fù)

5、位電路123.2.4 AT89S51與ADC0809的連接123.4 四位一體7段LED數(shù)碼管133.5 總體電路框圖14第4章 軟件設(shè)計(jì)164.1 主程序設(shè)計(jì)164.2 各子程序設(shè)計(jì)16第5章 仿真與調(diào)試205.1 硬件實(shí)物圖205.2 測(cè)量結(jié)果205.3 問(wèn)題及解決方案21總 結(jié)22參考文獻(xiàn)23附錄一 整機(jī)電路圖24附錄二 程序清單25附錄三 元器件明細(xì)表31摘要本課題實(shí)驗(yàn)主要采用AT89S51芯片和ADC0809芯片來(lái)完成一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字電壓表，能夠?qū)斎氲?5 V的模擬直流電壓進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)一個(gè)4位一體的7段LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，測(cè)量誤差約為0.02 V。該電壓表的測(cè)量電路主要由三個(gè)模

6、塊組成：A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示控制模塊。A/D轉(zhuǎn)換主要由芯片ADC0809來(lái)完成，它負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量再傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理那么由芯片AT89S51來(lái)完成，其負(fù)責(zé)把ADC0809傳送來(lái)的數(shù)字量經(jīng)一定的數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進(jìn)行顯示；另外它還控制著ADC0809芯片的工作。顯示模塊主要由7段數(shù)碼管及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)芯片(74HC245)組成，顯示測(cè)量到的電壓值。關(guān)鍵詞；簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表、ADC0809、AT89S51第1章 緒 論數(shù)字電壓表作為智能儀表的一種,它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù),把連續(xù)的模擬量轉(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

7、針電壓表功能單一精度不高，不能滿(mǎn)足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高抗干擾力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)集成方便，還可以與PC進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。目前，由各種單片轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電子及電工測(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，示出強(qiáng)大的生命力。本次設(shè)計(jì)是以單片機(jī)AT89S51芯片為核心，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的電壓測(cè)試電路，它由5V直流電源供電。在硬件方面，通過(guò)一個(gè)可變電阻調(diào)節(jié)輸入電壓的變化來(lái)反映所檢測(cè)的電壓變化。此變化電壓通過(guò)AT89S51的一個(gè)通道送入并行AD轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量在單片機(jī)AT89S51中進(jìn)行處理，在轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的實(shí)際電壓值，最后通過(guò)數(shù)碼管顯示，精

8、確到十分位，LED采用動(dòng)態(tài)顯示，使用74HC02P芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。軟件方面采用匯編語(yǔ)言編程。使得整個(gè)系統(tǒng)完成一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表。第2章 系統(tǒng)方案論證與比擬本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)芯片配合ADC0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字電壓表，原理框圖如圖2-1所示。該電路通過(guò)ADC0809芯片采樣輸入口IN0輸入的05 V的模擬量電壓，經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過(guò)其輸出通道D0D7傳送給AT89S51芯片的P0口。AT89S51負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)字量經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示段碼，并通過(guò)其P1口經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片74HC245驅(qū)動(dòng)，再傳送給數(shù)碼管。同時(shí)它還通過(guò)其三位I/O口、產(chǎn)

9、生位選信號(hào)，控制數(shù)碼管的亮滅。另外，AT89S51還控制著ADC0809的工作。其ALE管腳為ADC0809提供了1MHz工作的時(shí)鐘脈沖；控制ADC0809的地址鎖存端(ALE)；控制ADC0809的啟動(dòng)端(START)；控制ADC0809的輸出允許端(OE)；控制ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)(EOC)。圖2-1 系統(tǒng)原理框圖本設(shè)計(jì)在系統(tǒng)上沒(méi)有其它方法實(shí)現(xiàn)主要區(qū)別在于元器件上例如:AT89C51與AT89C51.AT89S51在AT89C51的根底上，又增加了許多功能，性能有了較大提升。(1)ISP在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫(xiě)單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個(gè)強(qiáng)大

10、易用的功能。 (2)工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率只有24M，就是說(shuō)S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。 (3)具有雙工UART串行通道。 (4)內(nèi)部集成看門(mén)狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89C51那樣外接看門(mén)狗計(jì)時(shí)器單元電路。 (5)雙數(shù)據(jù)指示器。 (6)電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。 (7)全新的加密算法，這使得對(duì)于89S51的解密變?yōu)椴豢赡埽绦虻谋Ｃ苄源蟠蠹訌?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 (8)兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比方8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。在89C51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。第3章 單元電路

11、的設(shè)計(jì)3.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其實(shí)物如圖3-2所示。它可以和微型計(jì)算機(jī)直接接口。ADC0809轉(zhuǎn)換器的系列芯片是ADC0808，可以相互替換。圖3-1 ADC0809實(shí)物圖3.1.1 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖3-2 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)及引腳圖ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖中多路模擬開(kāi)關(guān)可選通8路模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，并共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C三個(gè)地址位進(jìn)行鎖存與譯碼，如表3-1所示。C(ADDC)B(ADDB)A(ADDA)選擇的通道000IN00

12、01IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7表3-1 ADC0809通道選擇表 3.1.2 ADC0809的引腳ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝，其引腳排列如圖1-4所示。(1) IN0IN7：8路模擬量輸入通道。(2) A、B、C：模擬通道地址線。這3根地址線用于對(duì)8路模擬通道的選擇，其譯碼關(guān)系如表1-1所示。其中，A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。(3)ALE：地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。(4)START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809；START

13、下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫(xiě)為ST。(5)D7D0：數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高。 (6)OE：輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。(7)CLK：時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)。(8)EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢(xún)的狀態(tài)標(biāo)志，又

14、可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。(9)Vcc： +5V電源，GND：地。 (10)Vref：參考電壓。參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比擬，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=0V)。3.1.3 ADC0809的工作原理：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比擬器。START上升沿將逐次逼近存放器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)翻開(kāi)

15、，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。注意：ALE信號(hào)常與START信號(hào)連在一起，這樣連接可以在信號(hào)的前沿寫(xiě)入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，圖3-3為ADC0809信號(hào)的時(shí)序配合圖。圖3-3 ADC0809信號(hào)的時(shí)序配合 數(shù)據(jù)處理及控制芯片AT89S51AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)。圖3-4和3-5分別為其實(shí)物圖和內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖。AT89S51片內(nèi)含有4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部 RAM，32個(gè)I/O 口線，看門(mén)狗(WDT)，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，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)振蕩器及時(shí)鐘電路

16、。同時(shí),S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e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。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89S51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。3-4 AT89S51實(shí)物圖 主要性能參數(shù)與MCS-51產(chǎn)品指令系列完全兼容；4K字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP)Flash閃速存儲(chǔ)器；1000次擦寫(xiě)周期；5.5 V工作電壓范圍；全靜態(tài)工作模式：0Hz33M

17、Hz；三級(jí)程序加密鎖；128字節(jié)內(nèi)部RAM；32個(gè)可編程I/O口線；2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器；6個(gè)中斷源；全雙工串行UART通道；振蕩器4KBROM128KRAM定時(shí)器0定時(shí)器1CPU并行串口可編程串行口中斷系統(tǒng)P0P1P2P3INT0非 INTI非頻率基準(zhǔn)源T0 T1圖3-5 AT89S51芯片內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖 AT89S51的引腳AT89S51芯片為40引腳雙列直插式封裝，其引腳排列如圖3-6所示。圖3-6 AT89S51的引腳圖口：P2口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P2口管腳寫(xiě)入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。P2口被

18、外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。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。在訪問(wèn)8位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口線上的內(nèi)容，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。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)?？冢篜3口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口管腳寫(xiě)入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。P3口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。P3口除了一般I/O線的功能外，還具有更為重要的第二功能，如表3-2所示。P3口同時(shí)為F

19、LASH編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 (1)VCC：電源電壓；(2)GND：接地；(3)P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路雙向I/O口，每位引腳可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)路。對(duì)P0口的管腳寫(xiě)“1”時(shí)，被定義為高阻抗輸入。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，它可以被定義為數(shù)據(jù)總線和地址總線的低八位。在FLASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口；當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須接上拉電阻。 (4)P1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口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P1口管腳寫(xiě)入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。P1口被外部下拉為低電平時(shí)

20、，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。P1口還具有第二功能，如表3-2所示。表3-2 P1口的第二功能端口引腳第二功能MOSI(用于ISP編程)MISO(用于ISP編程)SCK(用于ISP編程)RXD串行輸入口TXD串行輸出口/INTO外部中斷0/INT1外部中斷1T0定時(shí)器0外部輸入T1定時(shí)器1外部輸入/WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通/RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通(5)RST：復(fù)位輸入。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。(6) ALE/RPOG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FL

21、ASH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。(7)/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。(8)/EA/VPP：當(dāng)保持低電平時(shí)

22、，那么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。(9)XTAL1：片內(nèi)高增益反向放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 (10)XTAL2：片內(nèi)高增益反向放大器的輸出端。 AT89S51的復(fù)位電路AT89S51的復(fù)位電路如圖3-7所示。當(dāng)單片機(jī)一上電，立即復(fù)位；另外，如果在運(yùn)行中，外界干擾等因素使單片機(jī)的程序陷入死循環(huán)狀態(tài)或“跑飛，就可以通過(guò)按鍵使其復(fù)位。復(fù)位也是使單片機(jī)退出低功耗工作方式而進(jìn)入正常狀態(tài)的一種操作。

23、 圖3-7 復(fù)位電路電容C和電阻R1實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位。增加按鍵開(kāi)關(guān)S和電阻R2又可實(shí)現(xiàn)按鍵復(fù)位功能。R2的作用是在S按下的時(shí)候，防止電容C放電電流過(guò)大燒壞開(kāi)關(guān)S的觸點(diǎn)。因保證R1/R2 10。一般取C=10uF,R2=100，R1=8.2K。 AT89S51與ADC0809的連接AT89S51與ADC0809的連接電路如圖3-8所示。AT89S51與ADC0809的連接必須注意處理好3個(gè)問(wèn)題：1.在START端送一個(gè)100ns寬的啟動(dòng)正脈沖；2.獲取EOC端上的狀態(tài)信息，因?yàn)樗茿/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束標(biāo)志；3.給“三態(tài)輸出鎖存器分配一個(gè)端口地址，也就是給OE端送一個(gè)地址譯碼器的輸出信號(hào)。圖3-8 A

24、T89S51與ADC0809的連接電路 四位一體7段LED數(shù)碼管本設(shè)計(jì)的顯示模塊主要由一個(gè)4位一體的7段LED數(shù)碼管(SM410564)構(gòu)成，用于顯示測(cè)量到的電壓值。它是一個(gè)共陽(yáng)極的數(shù)碼管，每一位數(shù)碼管的原理圖如圖1-13所示。每一位數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g和dp端都各自連接在一起，用于接收AT89S51的P1口產(chǎn)生的顯示段碼。1，2，3，4引腳端為其位選端，用于接收AT89S51的P3口產(chǎn)生的位選碼。圖3-10和圖3-9分別為其實(shí)物圖和引腳圖。圖3-9 一位數(shù)碼管的原理圖圖3-10 SM410564數(shù)碼管實(shí)物圖 總體電路框圖本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)芯片配合ADC0809模/數(shù)

25、轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字電壓表，原理電路如圖3-11所示。該電路通過(guò)ADC0809芯片采樣輸入口IN0輸入的05 V的模擬量電壓，經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過(guò)其輸出通道D0D7傳送給AT89S51芯片的P0口。AT89S51負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)字量經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示段碼，并通過(guò)其P1口經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片74HC245驅(qū)動(dòng)，再傳送給數(shù)碼管。同時(shí)它還通過(guò)其三位I/O口、產(chǎn)生位選信號(hào)，控制數(shù)碼管的亮滅。另外，AT89S51還控制著ADC0809的工作。其ALE管腳為ADC0809提供了1MHz工作的時(shí)鐘脈沖；控制ADC0809的地址鎖存端(ALE)；控制ADC0809的啟動(dòng)端(

26、START)；控制ADC0809的輸出允許端(OE)；控制ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)(EOC)。圖3-11電路原理圖第4章 軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序設(shè)計(jì)初始化中主要對(duì)AT89S51，ADC0809的管腳和數(shù)碼管的位選及所用到的內(nèi)存單元70H,78H,79H,7AH 進(jìn)行初始化設(shè)置。準(zhǔn)備工作做好后便啟動(dòng)ADC0809對(duì)IN0腳輸入進(jìn)的05V電壓模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的0255十進(jìn)制數(shù)字量。在數(shù)據(jù)處理子程序中，運(yùn)用標(biāo)度變換知識(shí)，編寫(xiě)算法將0255十進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)，輸出到顯示子程序進(jìn)行顯示。整個(gè)主程序就是在A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理及顯示程序循環(huán)執(zhí)行。整個(gè)程序流程框圖如圖4-1所示。開(kāi)

27、始初始化調(diào)用AD轉(zhuǎn)換程序調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序調(diào)用顯示程序圖4-1主程序流程圖4.2 各子程序設(shè)計(jì)1.A/D轉(zhuǎn)換子程序啟動(dòng)ADC0809對(duì)模擬量輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過(guò)判斷EOC引腳來(lái)確定轉(zhuǎn)換是否完成，假設(shè)EOC為0，那么繼續(xù)等待；假設(shè)EOC為1，那么把OE置位，將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到70H中。程序流程圖如圖42所示。圖42 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖2.數(shù)據(jù)處理子程序數(shù)據(jù)處理子程序主要根據(jù)標(biāo)度變換公式11，把0255十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為0.005.00V。0+(Am-A0)*(Nx-N0)/(Nm-N0)Ax:模擬測(cè)量值; A0:模擬量輸入最小值; Am:模擬量輸入最大值;Nx:摸/數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值; N0:摸數(shù)

28、轉(zhuǎn)換后的最小值; Nm摸/數(shù)轉(zhuǎn)換的最大值。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)要求知：A0=0V，Am=5V，N0=0，Nm=255那么公式1-1可化簡(jiǎn)為：Ax=A0+Ax-A0*Nx-N0/(Nm-N0)=5Nx/255=Nx/51程序流程圖如圖43所示。圖4-3 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖3.顯示子程序顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)三位數(shù)碼管的數(shù)值顯示。測(cè)量所得的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在70H內(nèi)存單元中，測(cè)量數(shù)據(jù)在顯示時(shí)需轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制BCD碼放在78H7AH單元中。存放器R1用作顯示數(shù)據(jù)地址指針。程序流程圖如圖4-4所示。 開(kāi)始初始化R1=78HP1置高P2置低R1A 查表取得相應(yīng)代碼輸出顯示R1=R1+1R1A 查表取

29、得相應(yīng)代碼輸出顯示R1=R1+1R1A 查表取得相應(yīng)代碼輸出顯示結(jié) 束圖4-4 顯示子程序流程圖第5章 仿真與調(diào)試 5.1 硬件實(shí)物圖 圖5-1實(shí)驗(yàn)硬件實(shí)物圖 測(cè)量結(jié)果本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的對(duì)象的程序以及對(duì)原理圖進(jìn)行了修改完善成功的取得了一組測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)LED顯示管所顯示的數(shù)字與通過(guò)用模擬電壓表所測(cè)得的數(shù)值進(jìn)行比擬以便更加說(shuō)明本設(shè)計(jì)的可靠性。所測(cè)數(shù)據(jù)如表51所示。表51測(cè)量結(jié)果顯示LED顯示數(shù)值(V)0模擬值測(cè)量數(shù)值(V)5.3 問(wèn)題及解決方案(1)實(shí)驗(yàn)初期，我們選用的是三極管作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)元件，但是在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示不穩(wěn)定，發(fā)生頻閃現(xiàn)象，而且亮度不夠。我們就換用了74HC245芯

30、片作為驅(qū)動(dòng)元件，解決了上述問(wèn)題。 (2)在應(yīng)用濾波電容的過(guò)程中，一開(kāi)始是把電容串聯(lián)在電路中，導(dǎo)致電路無(wú)法導(dǎo)通，而后我們短路電容，解決了問(wèn)題。 (3)電源指示燈上，一開(kāi)始發(fā)現(xiàn)接上電源，指示燈不亮，經(jīng)過(guò)儀器測(cè)量發(fā)現(xiàn)正負(fù)極接反，問(wèn)題解決。 (4)由于源程序的多處錯(cuò)誤，使得仿真無(wú)法通過(guò)，后經(jīng)過(guò)單步調(diào)試，把存在的錯(cuò)誤一一排除，通過(guò)了軟件仿真。 總 結(jié)通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)，我們對(duì)單片機(jī)這門(mén)課程有了更進(jìn)一步的了解。無(wú)論是在其硬件連接方面還是在軟件編程方面，都取得了新的收獲。本次實(shí)驗(yàn)采用了AT89S51單片機(jī)芯片，與以往我們我們所熟悉的C51芯片有許多不同之處，通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)及查閱相關(guān)資料，我們對(duì)其之間的區(qū)別有了一

31、定的認(rèn)識(shí)，在本課題設(shè)計(jì)報(bào)告的硬件介紹局部也對(duì)其作了詳細(xì)的論述。S51在C51的根底上增加了許多新的功能，使其功能更為完善，應(yīng)用領(lǐng)域也更為廣泛。另外，在對(duì)單片機(jī)編程方面，我們又掌握了一些新的編程思想，使得程序更為簡(jiǎn)練、易懂，而且更為嚴(yán)謹(jǐn)，程序執(zhí)行的穩(wěn)定性得到了提高。實(shí)驗(yàn)中我們還用到了模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，以前在學(xué)單片機(jī)這門(mén)課程時(shí)只是對(duì)其理論知識(shí)有了初步的了解。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)它的工作原理徹底理解了，對(duì)其啟動(dòng)設(shè)置、轉(zhuǎn)換結(jié)束判斷以及輸出控制等都根本掌握。電路連接方面，我們對(duì)其與單片機(jī)的連接也有了更為直觀的認(rèn)識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的摸索以及必要的理論知識(shí)，我們準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)了它于單片機(jī)的互連。 參考文獻(xiàn)

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