單片機(jī)AT89S52設(shè)計的數(shù)字萬用表

1、目 錄題目1數(shù)字電壓表11設(shè)計要求及技術(shù)指標(biāo)11.1設(shè)計要求11.2技術(shù)指標(biāo)12系統(tǒng)的硬件設(shè)計12.1系統(tǒng)的論證及選擇12.1.1主控芯片12.1.2顯示芯片22.2原理框圖22.3單元電路設(shè)計32.3.1主控模塊32.3.2顯示模式53實驗調(diào)試及結(jié)果83.1調(diào)試過程83.2調(diào)試結(jié)果94參考文獻(xiàn)105元件清單116附錄A 軟件編程117附錄B 電路原理圖20題目 數(shù)字電壓表1 設(shè)計要求及技術(shù)指標(biāo)1.1 設(shè)計要求1、題目：數(shù)字電壓表2、利用單片機(jī)AT89S52與ADC0809設(shè)計一個數(shù)字電壓表，能夠測量05V之間的直流電壓值，電流值及電阻值，LCD液晶顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。1.2 技術(shù)指標(biāo)1、單片機(jī)的定

2、時中斷技術(shù)2、數(shù)字芯片A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)3、單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)4、單片機(jī)控制的LCD液晶顯示技術(shù)2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1 系統(tǒng)的論證及選擇2.1.1 主控芯片 方案1：選用專用電壓轉(zhuǎn)換芯片INC7107實現(xiàn)電壓的測量和現(xiàn)實。缺點(diǎn)是精度比較低，且部電壓轉(zhuǎn)換和控制部分不可控制。優(yōu)點(diǎn)是價格低廉。方案2：選用單片機(jī)AT89S52和A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809實現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換和控制，用液晶顯示出最后的轉(zhuǎn)換電壓結(jié)果。缺點(diǎn)是價格稍貴。優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，且轉(zhuǎn)換的過程和控制、顯示部分可以控制?；谡n程設(shè)計的要求，我們優(yōu)先選用了：方案2。2.1.2 顯示芯片 方案1：選用4個單體的共陽數(shù)碼管，將ah全部連接起來，然后

3、接到單片機(jī)口的I/O上進(jìn)行控制。缺點(diǎn)是焊接時比較麻煩，容易出錯。優(yōu)點(diǎn)是價格比較便宜。方案2：選用譯碼芯片74LS47和74LS138配合一個四聯(lián)的共陽數(shù)碼管顯示。缺點(diǎn)是價格較貴，焊接麻煩，單片機(jī)控制時比較麻煩。優(yōu)點(diǎn)是有效的節(jié)約了單片機(jī)的I/O口資源，適用于單片機(jī)I/O口不夠用的情況下。方案3：方案三：采用LCD液晶顯示器顯示。而LCD液晶顯示則耗能少，能夠顯示萬用表、電壓、電流、電阻等漢字，在顯示方面更加靈活，而且改變顯示時只要改變軟件設(shè)計就可以，不用改變硬件電路的設(shè)計，易于電路的功能擴(kuò)展。電路的軟件設(shè)計也很簡單。另外，這種設(shè)計硬件更加簡潔。采用LCD液晶顯示方案的缺點(diǎn)是在顯示位數(shù)比較少時，價

4、格略顯昂貴?；谝陨戏桨负驼n程設(shè)計的要求，我們優(yōu)先選用了：方案3。2.2 原理框圖AT89S52 ADC080912864LCD74HC74ADC0809圖2-2 原理框圖2.3 單元電路設(shè)計2.3.1 主控模塊1、AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，32位I/O口線，三個16位定時器/計數(shù)器，另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。2、引腳結(jié)構(gòu)及作用AT89S52管腳結(jié)構(gòu)VCC : 電源GND: 地P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫

5、“1”時，引腳用作高阻抗輸入，當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。

6、P2口：P2口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩

7、沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸

8、出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作將無效。這一位置 “1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲器選通信號是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)

9、據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收5伏的電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。2.3.2 顯示模式12864LCD工作原理在數(shù)字電路中，所有的數(shù)據(jù)都是以0和1保存的，對LCD控制器進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)操作，可以得到不同的結(jié)果。對于顯示英文操作，由于英文字母種類很少，只需要8位（一字節(jié)）即可。而對于中文，常用卻有6000以上，于是我們的DOS前輩想了一個辦法，就

10、是將ASCII表的高128個很少用到的數(shù)值以兩個為一組來表示漢字，即漢字的碼。而剩下的低128位則留給英文字符使用，即英文的碼15。那么，得到了漢字的碼后，還僅是一組數(shù)字，那又如何在屏幕上去顯示呢？這就涉及到文字的字模，字模雖然也是一組數(shù)字，但它的意義卻與數(shù)字的意義有了根本的變化，它是用數(shù)字的各位信息來記載英文或漢字的形狀。12864是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器,它主要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及128×64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以顯示8×4個(16×16點(diǎn)陣)漢字。12864LCD的引腳說明如表2-2所示。液晶顯示模塊的特殊寄存器說明：在使用12864

11、LCD前先必須了解以下功能器件才能進(jìn)行編程。12864部功能器件及相關(guān)功能如下：1. 指令寄存器(IR)表2-2 液晶模塊12864的管腳說明管腳號管腳名稱LEVER管腳功能描述1VSS0電源地2VDD+5.0V電源電壓3V0-液晶顯示器驅(qū)動電壓4D/I(RS)H/LD/I=“H”，表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)D/I=“L”，表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/WH/LR/W=“H”，E=“H”數(shù)據(jù)被讀到DB7DB0R/W=“L”，E=“HL”數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6EH/LR/W=“L”，E信號下降沿鎖存DB7DB0R/W=“H”，E=“H”DDRAM數(shù)據(jù)讀到DB7DB07DB0H/L數(shù)據(jù)線8D

12、B1H/L數(shù)據(jù)線9DB2H/L數(shù)據(jù)線10DB3H/L數(shù)據(jù)線11DB4H/L數(shù)據(jù)線12DB5H/L數(shù)據(jù)線13DB6H/L數(shù)據(jù)線14DB7H/L數(shù)據(jù)線15CS1H/LH:選擇芯片(右半屏)信號16CS2H/LH:選擇芯片(左半屏)信號17RETH/L復(fù)位信號,低電平復(fù)位18VOUT-10VLCD驅(qū)動負(fù)電壓19LED+-LED背光板電源20LED-LED背光板電源 IR是用于寄存指令碼，與數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)相對應(yīng)。當(dāng)D/I=0時，在E信號下降沿的作用下，指令碼寫入IR。2數(shù)據(jù)寄存器(DR)DR是用于寄存數(shù)據(jù)的，與指令寄存器寄存指令相對應(yīng)。當(dāng)D/I=1時，在下降沿作用下，圖形顯示數(shù)據(jù)寫入DR，或

13、在E信號高電平作用下由DR讀到DB7DB0數(shù)據(jù)總線。DR和DDRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸是模塊部自動執(zhí)行的。3忙標(biāo)志：BFBF標(biāo)志提供部工作情況。BF=1表示模塊在部操作，此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。BF=0時，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用STATUS READ指令，可以將BF讀到DB7總線，從檢驗?zāi)K之工作狀態(tài)。4顯示控制觸發(fā)器DFF此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。DFF=1為開顯示（DISPLAY OFF），DDRAM的容就顯示在屏幕上，DFF=0為關(guān)顯示（DISPLAY OFF）。DDF的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和RST信號控制的。5XY地址計數(shù)器XY

14、地址計數(shù)器是一個9位計數(shù)器。高3位是X地址計數(shù)器，低6位為Y地址計數(shù)器，XY地址計數(shù)器實際上是作為DDRAM的地址指針，X地址計數(shù)器為DDRAM的頁指針，Y地址計數(shù)器為DDRAM的Y地址指針。X地址計數(shù)器是沒有記數(shù)功能的，只能用指令設(shè)置。Y地址計數(shù)器具有循環(huán)記數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫入后，Y地址自動加1，Y地址指針從0到63。6顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）DDRAM是存儲圖形顯示數(shù)據(jù)的。數(shù)據(jù)為1表示顯示選擇，數(shù)據(jù)為0表示顯示非選擇。DDRAM與地址和顯示位置的關(guān)系見DDRAM地址表。7Z地址計數(shù)器Z地址計數(shù)器是一個6位計數(shù)器，此計數(shù)器具備循環(huán)記數(shù)功能，它是用于顯示行掃描同步。當(dāng)一行掃描完成，此地址

15、計數(shù)器自動加1，指向下一行掃描數(shù)據(jù)，RST復(fù)位后Z地址計數(shù)器為0。Z地址計數(shù)器可以用指令DISPLAY START LINE預(yù)置。因此，顯示屏幕的起始行就由此指令控制，即DDRAM的數(shù)據(jù)從哪一行開始顯示在屏幕的第一行。此模塊的DDRAM共64行，屏幕可以循環(huán)滾動顯示64行。8. 字符顯示FYD12864-0402B每屏可顯示4行8列共32個16×16點(diǎn)陣的漢字，每個顯示RAM可顯示1個中文字符或2個16×8點(diǎn)陣全高ASCII碼字符，即每屏最多可實現(xiàn)32個中文字符或64個ASCII碼字符的顯示。FYD12864-0402B部提供128×2字節(jié)的字符顯示RAM緩沖區(qū)（

16、DDRAM）。字符顯示是通過將字符顯示編碼寫入該字符顯示RAM實現(xiàn)的。根據(jù)寫入容的不同，可分別在液晶屏上顯示CGROM（中文字庫）、HCGROM（ASCII碼字庫）及CGRAM（自定義字形）的容。三種不同字符/字型的選擇編碼圍為：00000006H（其代碼分別是0000、0002、0004、0006共4個）顯示自定義字型，02H7FH顯示半寬ASCII碼字符，A1A0HF7FFH顯示8192種GB2312中文字庫字形。字符顯示RAM在液晶模塊中的地址80H9FH。字符顯示的RAM的地址與32個字符顯示區(qū)域有著一一對應(yīng)的關(guān)系，其對應(yīng)關(guān)系如表2-3所示。表2-3 字符顯示RAM在液晶模塊中的地址表

17、80H81H82H83H84H85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH3 實驗調(diào)試及結(jié)果3.1 調(diào)試過程首先根據(jù)電路原理圖焊接出實際電路，然后編寫簡單的程序進(jìn)行電路的調(diào)試，在實際的電路中，P2.0P2.3接液晶顯示器的位進(jìn)行控制，ADC0809的數(shù)據(jù)輸出端接單片機(jī)P0口，ADC0809的ST、OE、EOC、CLK分別由P3.3P3.6經(jīng)過或非門進(jìn)行控制?，F(xiàn)在將在調(diào)試過程中的問題總結(jié)如下：問題1：在進(jìn)行液晶顯示調(diào)節(jié)時，發(fā)現(xiàn)液晶不正常顯示，在確定程序正確的情況下，判定問題出在硬

18、件電路中，仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，電路存在虛焊，用電烙鐵焊接后，通電測試，該液晶顯示正常。問題2：編寫好ADC0809的程序，寫入單片機(jī)，發(fā)現(xiàn)顯示不對，懷疑是數(shù)據(jù)輸入錯誤或者數(shù)據(jù)處理錯誤，仔細(xì)檢查程序，發(fā)現(xiàn)定義的值太小，改正后，整機(jī)電路工作正常，可以實現(xiàn)從0V5V的顯示。數(shù)字萬用表完成的功能主要是對電壓、電流、電阻的測量，它主要由分流電阻、分壓電阻、51單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示部分、AD轉(zhuǎn)換和控制部分組成。物理量采集流程：開始à被測物理量選擇à電壓，電流，電阻的選擇à信號轉(zhuǎn)換àA/D信號采集轉(zhuǎn)換à處理采集信號à顯示數(shù)據(jù)à返回數(shù)據(jù)。數(shù)字萬

19、用表完成的功能主要是對電壓、電流、電阻的測量，它主要由分流電阻、分壓電阻、51單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示部分、AD轉(zhuǎn)換和控制部分組，。其它量的測量則要添加擴(kuò)展功能。圖3-1 實物圖3.2 調(diào)試結(jié)果通過以上軟硬件電路調(diào)試，最終達(dá)到了題目的要求，實現(xiàn)了從0V5V的顯示，并且精度比較高。電阻是幾到幾K的測量，電流為1A一下的測量。顯示結(jié)果如下：圖3-2-1顯示單片機(jī)驅(qū)動電壓：圖3-2-1圖3-2-2顯示2.7K電阻值：圖3-2-2圖3-2-3顯示電流值：圖3-2-34 參考文獻(xiàn)1、單片機(jī)原理及應(yīng)用 毅剛、杰 哈爾賓工業(yè)大學(xué)2、單片機(jī)基礎(chǔ)第三版 廣弟、朱月秀、冷祖祁 人民郵電3、單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計

20、馬忠梅、凱北航大學(xué)4、51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)案例精選 王為青 人民郵電5、51系列單片機(jī) 樓然苗、光飛 航空航天大學(xué)5 元件清單元器件名稱參數(shù)備注單片機(jī)AT89S52（12MHZ）1晶體DRYSTAL 12MHZ1A/D轉(zhuǎn)換ADC08091或非門74HC01分頻器74HC741LCD顯示模塊LCD128641電阻1001電容47F5電容20pF2電容30F1按鍵BUTTON10電阻(上拉電阻)10K20電阻1K5滑動變阻器10K2電阻0.1K106 附錄A 軟件編程#include<reg52.h> /52單片機(jī)頭文件#include <intrins.h>#define

21、uchar unsigned char /宏定義#define uint unsigned intsbit ADC_A=P30; /聲明單片機(jī)i/o口sbit ADC_B=P31;sbit ADC_C=P32;sbit RD1=P33;sbit ADD=P34;sbit WR1=P35;sbit INT=P36;sbit CS=P23; /片選信號，可以不定義但是必須連接RS 5sbit SID=P22; /數(shù)據(jù)傳輸線 RW 6sbit CLK=P21; /時鐘 硬件中PSB接地 4double getdata;/ad采集數(shù)據(jù)存放變量double dianyazhi;/double bijia

22、ozhi; /幅值上限的設(shè)定值void delay(int t) /微秒極的延時 /uchar i; while(t-);/for(i=0;i<40;i+); void fasong(uchar byte) /發(fā)送一個字節(jié) uchar i; for(i=0;i<8;i+) SID=byte&0x80; /取最高位 CLK=1; CLK=0; /允許傳送 byte=byte<<1; /右移一位 void write(bit start,uchar temp) /寫數(shù)據(jù)，寫指令 uchar start_data,Hdata,Ldata; if(start=0) /1

23、1111ABC中的B=0 start_data=0xf8; /寫指令 else start_data=0xfa; /寫數(shù)據(jù) delay(1); /延時程序時序需要 Hdata=temp&0xf0; /取高四位 Ldata=(temp<<4)&0xf0; /取低四位 fasong(start_data); /發(fā)送指令 delay(1); fasong(Hdata); /發(fā)送高四位 delay(1); fasong(Ldata); /發(fā)送低四位 delay(1);void onit() /液晶的初始化write(0,0x30); /選取基本指令集write(0,0x0c

24、); /開顯示，關(guān)光標(biāo)，關(guān)閃爍write(0,0x01); /清屏write(0,0x06); /數(shù)據(jù)讀，寫操作后，AC自動加一/*液晶字符串函數(shù)*/void LCM_WriteString(uchar *str)while(*str != '0') write(1,*str+); *str = 0; /*P1口初始化函數(shù)*/void Init()P1=0xff; / P3=0xf8;/選擇INT0通道/*ADC0809轉(zhuǎn)換函數(shù)*/void ADC0809() ADD=0;WR1=1;delay(5);/程序WR1=0;delay(5);WR1=1;while(INT=1);R

25、D1=0;getdata=P0;RD1=1;ADD=1;/*電壓顯示函數(shù)*/ void display1(double date) date=(date*5000/64); jishu0=(int)date%10+0x30; jishu1=(int)date%100/10+0x30; jishu2=(int)date%1000/100+0x30; jishu3=(int)date%10000/1000+0x30; jishu4=(int)date/10000+0x30; write(0,0x92); LCM_WriteString(":"); write(1,jishu4)

26、; write(1,jishu3); LCM_WriteString("."); write(1,jishu2); write(1,jishu1); write(1,jishu0); LCM_WriteString("V");/*電流顯示函數(shù)*/ void display2(double date) date=(date*3*5000/256); jishu0=(int)date%10+0x30; jishu1=(int)date%100/10+0x30; jishu2=(int)date%1000/100+0x30; jishu3=(int)date/

27、1000+0x30; write(0,0x8a); LCM_WriteString(":"); write(1,jishu3); write(0,0x8b); LCM_WriteString("."); write(1,jishu2); write(0,0x8c); write(1,jishu1); write(1,jishu0); LCM_WriteString("A");/*電阻顯示函數(shù)*/ void display3(double date) date=(date*5/256); date=5*100/date-100; /da

28、te=(date*5000/256); / date=(1000/date-1); jishu0=(int)date%10+0x30; jishu1=(int)date%100/10+0x30; jishu2=(int)date%1000/100+0x30; jishu3=(int)date%10000/1000+0x30; jishu4=(int)date/10000+0x30; write(0,0x9a); LCM_WriteString(":"); write(1,jishu4); write(1,jishu3); LCM_WriteString(".&qu

29、ot;); write(1,jishu2); write(1,jishu1); write(1,jishu0);/ LCM_WriteString("");void delay2(int z)int i,j;for(i=0;i<z;i+)for(j=0;j<125;j+); void tiaozheng() if(fuzhi=0)/按鍵消抖 delay2(10);if(fuzhi=0)write(0,0x01); /清屏 delay2(10);while(!fuzhi);while(1) if(jia=0) delay2(10); if(jia=0) bijia

30、ozhi=bijiaozhi+100;while(!jia); if(jian=0) delay2(10); if(jian=0) bijiaozhi=bijiaozhi-100;while(!jian); if(bijiaozhi>=17100) bijiaozhi=3000; if(bijiaozhi<=2900) bijiaozhi=17000; if(queren=0) delay2(10);/延時10ms if(queren=0) break; while(!queren); write(0,0x80);LCM_WriteString("幅值上限：");write(0,0x92);write(1,(int)bijiaozhi/10000+0x30);write(1,(int)biji