單片機數(shù)字電壓表設(shè)計LED顯示含C源代碼

1、.PAGE 1 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3595314581.緒論 PAGEREF _Toc359531458 h 3HYPERLINK l _Toc3595314591.1 課程設(shè)計要求 PAGEREF _Toc359531459 h 3HYPERLINK l _Toc3595314601.2 數(shù)字電壓表介紹 PAGEREF _Toc359531460 h 3HYPERLINK l _Toc3595314612.硬件單元電路設(shè)計 PAGEREF _Toc359531461 h 3HYPERLINK l _Toc3595314622.1數(shù)字電壓表構(gòu)造框圖

2、 PAGEREF _Toc359531462 h 3HYPERLINK l _Toc3595314632.1.1 AT89C51單片機簡介 PAGEREF _Toc359531463 h 4HYPERLINK l _Toc3595314642.1.2 ADC0832轉(zhuǎn)換器簡介 PAGEREF _Toc359531464 h 4HYPERLINK l _Toc3595314652.1.3 時鐘電路 PAGEREF _Toc359531465 h 6HYPERLINK l _Toc3595314662.1.4 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc359531466 h 6HYPERLINK l _T

3、oc3595314672.1.5 LED顯示電路 PAGEREF _Toc359531467 h 7HYPERLINK l _Toc3595314683.軟件單元電路設(shè)計 PAGEREF _Toc359531468 h 7HYPERLINK l _Toc3595314693.1 主程序流程圖 PAGEREF _Toc359531469 h 7HYPERLINK l _Toc3595314703.2顯示子程序流程圖 PAGEREF _Toc359531470 h 8HYPERLINK l _Toc3595314713.3 A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖 PAGEREF _Toc359531471 h 9

4、HYPERLINK l _Toc3595314723.4 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖 PAGEREF _Toc359531472 h 9HYPERLINK l _Toc3595314734.數(shù)字電壓表仿真設(shè)計圖與實物圖 PAGEREF _Toc359531473 h 10HYPERLINK l _Toc3595314744.1 仿真圖 PAGEREF _Toc359531474 h 10HYPERLINK l _Toc3595314754.2 器件清單 PAGEREF _Toc359531475 h 10HYPERLINK l _Toc3595314764.3 硬件電路實物圖 PAGEREF _To

5、c359531476 h 11HYPERLINK l _Toc3595314775.程序代碼 PAGEREF _Toc359531477 h 12HYPERLINK l _Toc3595314786.工程設(shè)計總計 PAGEREF _Toc359531478 h 19HYPERLINK l _Toc3595314797.參考文獻 PAGEREF _Toc359531479 h 19緒論1.1 課程設(shè)計要求使用單片機AT89C51和ADC0832設(shè)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

6、，基準電壓為 5V；能用兩位LED進展輪流顯示或單路選擇顯示，顯示精度0.1伏。1.2 數(shù)字電壓表介紹數(shù)字電壓表簡稱DVM，數(shù)字電壓表根本原理是將輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再進展輸出顯示。而A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將連續(xù)變化的模擬信號量轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)字信號，器根本構(gòu)造是由采樣保持，量化，編碼等幾局部組成。因此AD轉(zhuǎn)換是此次設(shè)計的核心元件。輸入的模擬量經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，再由驅(qū)動器驅(qū)動顯示器輸出，便得到測量的數(shù)字電壓。硬件單元電路設(shè)計2.1數(shù)字電壓表構(gòu)造框圖構(gòu)造如圖1所示圖1 AT89C51單片機簡介AT89C51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片含4k BytesISP(In-sy

7、stem programmable)的可反復(fù)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(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳構(gòu)造，芯片集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89C51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。51單片機包含以下幾個部件：8位微處理器CPU。數(shù)據(jù)存儲器128B RAM。程序存儲器ROM/EPROM。4個8位可編程并行I/O口P0口，P1口，P2口，P3口。1個全雙工的異步串行口。2個16定時器/計數(shù)器。中斷系統(tǒng)。特殊功能存放器SFR。圖2單片機片構(gòu)造如圖2所示： ADC0832轉(zhuǎn)換器簡介

8、ADC0832 是美國國家半導(dǎo)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(xué)習(xí)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(shù)水平的提高。芯片如下圖3所示：圖3芯片接口說明如下：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(fù)用。工作原理如

9、下：正常情況下ADC0832 與單片機的接口應(yīng)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(shè)計時可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進展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)換完全完畢。此時芯片開場轉(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

10、前DI端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。當(dāng)此2 位數(shù)據(jù)為“1、“0時，只對CH0 進展單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1、“1時，只對CH1進展單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)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-進展輸入。當(dāng)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+進展輸入。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端則開場利用數(shù)據(jù)輸出DO進展轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下沉開場由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)

11、的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開場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)換的完畢。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進展處理就可以了。 時鐘電路*TAL1是片振蕩器的反相放大器輸入端，*TAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到*TAL1，而*TAL2懸空。部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的部方式，即利用芯片部的振蕩電路如下圖4所示：圖4

12、復(fù)位電路由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成,由圖并結(jié)合電容電壓不能突變的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將會出現(xiàn)高電平,并且,這個高電平持續(xù)的時間由電路的RC值來決定.典型的51單片機當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復(fù)位,所以,適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位.一般教科書推薦C 取10u,R取8.2K.當(dāng)然也有其他取法的,原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個機周期的高電平.至于如何具體定量計算,可以參考電路分析相關(guān)書籍.復(fù)位電路如下圖5所示。圖5 LED顯示電路本工程所用顯示屏為4位LED顯示屏。本LED顯示器為8段DP為小數(shù)點段，每一段為一個發(fā)光二極管。發(fā)光二極管有共陽極

13、和共陰極兩種。本顯示器的發(fā)光二極管為共陽極數(shù)碼管。發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常在此共陽極接正電壓，當(dāng)*個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段被顯示。通過給LED顯示器提供不同的代碼，是這些不同的LED顯示器相應(yīng)的段發(fā)光顯示不同的字型，這些代碼稱為段碼。本工程所用段碼值如下 表 1 所示：顯示字符0123456789共陽極段碼0*030*9f0*250*0d0*990*490*410*1f0*0109表1軟件單元電路設(shè)計3.1 主程序流程圖主程序流程圖如下圖6所示：圖63.2顯示子程序流程圖顯示子程序流程圖如下圖7所示：圖73.3 A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖A/D轉(zhuǎn)換子程序流程

14、圖如下圖8所示：圖83.4 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖數(shù)據(jù)處理子程序流程圖，如下圖9所示：圖9數(shù)字電壓表仿真設(shè)計圖與實物圖4.1 仿真圖如下圖10所示：圖104.2 器件清單表2如下表2所示所用器件名稱型號及大小個數(shù)單片機開發(fā)板AT89C51一個滑動變阻器10K兩個AD轉(zhuǎn)換器ADC0832一個LED共陽一個跳線插口-假設(shè)干跳線-假設(shè)干4.3 硬件電路實物圖圖11電路實物圖如下圖11所示：圖12電路實物圖如下圖12所示：程序代碼*include *include /*端口定義*/sbit CS = P35;sbit Clk = P33;sbit DATI = P34;sbit DATO = P34;s

15、bit P20=P24 ;/*定義全局變量*/unsigned char dat = 0*00; /AD值unsigned char count = 0*00; /定時器計數(shù)unsigned char CH; /通道變量unsigned char dis = 0*00, 0*00,0*00; /顯示數(shù)值/*共陽LED段碼表*/unsigned char code tab=0*03,0*9f,0*25,0*0d,0*99,0*49,0*41,0*1f,0*01,0*09;char code tablewe= 0*fd,0*fb,0*f7,0*ef,0*df,0*fe ;/*函數(shù)功能:AD轉(zhuǎn)換子程

16、序入口參數(shù):CH出口參數(shù):dat*/unsigned char adc0832(unsigned char CH) unsigned char i,test,adval; adval = 0*00; test = 0*00; Clk = 0; /初始化 DATI = 1; _nop_(); CS = 0; _nop_(); Clk = 1; _nop_(); if ( CH = 0*00 ) /通道選擇 Clk = 0; DATI = 1; /通道0的第一位 _nop_(); Clk = 1; _nop_(); Clk = 0; DATI = 0; /通道0的第二位 _nop_(); Clk

17、= 1; _nop_(); else Clk = 0; DATI = 1; /通道1的第一位 _nop_(); Clk = 1; _nop_(); Clk = 0; DATI = 1; /通道1的第二位 _nop_(); Clk = 1; _nop_(); Clk = 0; DATI = 1; for( i = 0;i 8;i+ ) /讀取前8位的值 _nop_(); adval = 1; Clk = 1; _nop_(); Clk = 0; if (DATO) adval |= 0*01; else adval |= 0*00; for (i = 0; i = 1; if (DATO) te

18、st |= 0*80; else test |= 0*00; _nop_(); Clk = 1; _nop_(); Clk = 0; if (adval = test) /比較前8位與后8位的值，如果不一樣舍去。假設(shè)一直出現(xiàn)顯示為零，請將該行去掉 dat = test;nop_(); CS = 1; /釋放ADC0832 DATO = 1; Clk = 1;return dat;/*函數(shù)功能:延時子程序入口參數(shù):出口參數(shù):*/void delay(void) int k; for(k=10;k500;k+);/*函數(shù)功能:將0-255級換算成0.00-5.00的電壓數(shù)值入口參數(shù):i出口參數(shù):*

19、/void convdata(unsigned char i) dis0 = i/51; /個位 dis1 = (i%51)*10/51; /小數(shù)點后第一位 dis2 = (i%51)*10%51)*10/51; /小數(shù)點后第二位/*函數(shù)功能:數(shù)碼管顯示子程序入口參數(shù):出口參數(shù):*/void display(void) P2=0*ff; P0=tabdis0& 0*fe; /顯示個位和小數(shù)點11111110delay(); P2=0*df; /11011111 delay(); P2=0*ff; P0=tabdis1; /顯示小數(shù)點后第一位delay(); P2=0*bf; /10111111

20、 delay(); P2=0*ff; P0=tabdis2; /顯示小數(shù)點后第二位delay(); P2=0*7f; /01111111 delay(); P2=0*ff; P0=0*ff; /顯示小數(shù)點后第二位delay(); P2=0*ef; /11101111delay();/*函數(shù)功能:主程序入口參數(shù):出口參數(shù):*/void main(void) P2=0*ff; /端口初始化 P0=0*ff; delay();/延時 CH = 0*00; /在這里選擇通道 0*00或0*01 TMOD = 0*01; /設(shè)置中斷 TH0=(65536-50000)/256;/定時器1初值定時50msTL0=(65536-50000)%256; IE = 0*82; TR0 = 1