單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)

1、<p>　　題 目：簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b></p><p>　　專 業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)</p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p>

2、;<p><b>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.引 言1</b></p><p>　　1.1.設(shè)計(jì)意義1</p><p>　　1.2.系統(tǒng)功能要求1</p><p

3、>　　1.3.本組成員所做的工作2</p><p><b>　　2.方案設(shè)計(jì)2</b></p><p><b>　　3.硬件設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)4</p><p>　　3.1.1.主控芯片STC89C52單片機(jī)介紹4</p><

4、;p>　　3.1.2. 復(fù)位電路6</p><p>　　3.1.3. 時(shí)鐘電路6</p><p>　　3.2數(shù)碼管顯示電路7</p><p>　　3.2.1.四位一體共陽(yáng)數(shù)碼管7</p><p>　　3.2.2. 74LS244鎖存器8</p><p>　　3.2.3.整體顯示電路9</p>

5、;<p>　　3.3.模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊10</p><p><b>　　4.軟件設(shè)計(jì)13</b></p><p>　　4.1.初始化程序13</p><p>　　4.2. 主程序14</p><p>　　4.3. 顯示子程序14</p><p>　　4.4. A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程

6、序15</p><p><b>　　5.系統(tǒng)調(diào)試15</b></p><p>　　5.1.調(diào)試過程15</p><p>　　5.2.性能分析16</p><p><b>　　6.設(shè)計(jì)總結(jié)16</b></p><p>　　附 錄A 源程序17</p>

7、<p>　　附 錄B 系統(tǒng)仿真圖22</p><p>　　附 錄C 作品實(shí)物圖片23</p><p>　　附 錄D 測(cè)試圖片24</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　簡(jiǎn)易電壓變的設(shè)計(jì)</b></p><p>

8、<b>　　1.引 言</b></p><p><b>　　1.1.設(shè)計(jì)意義</b></p><p>　　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)，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

9、，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。在電氣測(cè)量中，電壓是一個(gè)很重要的參數(shù)。如何準(zhǔn)確地測(cè)量模擬信號(hào)的電壓值，一直是電測(cè)儀器研究的內(nèi)容之一。數(shù)字電壓表是通用儀器中使用較廣泛的一種測(cè)試儀器，很多電量或非電量經(jīng)變化后都用可數(shù)字電壓表完成測(cè)試。因此，數(shù)字電壓表被廣泛地應(yīng)用于科研和生產(chǎn)測(cè)試中。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要研究的是以AT89C52單片機(jī)為核心的電壓測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在單

10、片機(jī)的控制下完成對(duì)電壓信號(hào)采集，能夠根據(jù)采樣值進(jìn)行量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并且測(cè)量結(jié)果可通過四個(gè)數(shù)碼管顯示出來，從而實(shí)現(xiàn)人工智能。</p><p>　　1.2.系統(tǒng)功能要求</p><p>　　1．設(shè)計(jì)一款數(shù)字電壓表,以MCS-51系列單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)簡(jiǎn)單 的直流數(shù)字電壓表,將模擬的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換出來顯示在數(shù)碼管上。</p><p>　　2．可以測(cè)量0～5V范圍內(nèi)的8

11、路直流電壓值。在4位LED數(shù)碼管上輪流顯示各路電壓值或單路選擇顯示，其中3位LED數(shù)碼管顯示電壓值，顯示范圍為0.00V～5.00V，1位LED數(shù)碼管顯示路數(shù),8路分別為0-7。要求測(cè)量的最小分辨率為0.02V。</p><p>　　3.要求穩(wěn)定，無抖動(dòng)，盡量使用較少的元器件。</p><p>　　1.3.本組成員所做的工作</p><p>　　本次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

12、我們組分工明確，張翼和郭大亨主要負(fù)責(zé)電路板的器件的布局以及連線，而我則負(fù)責(zé)程序的編寫與調(diào)試以及課程設(shè)計(jì)報(bào)告的編寫。</p><p>　　當(dāng)電路板焊接完成后，我們一起進(jìn)行硬件電路的檢測(cè)與調(diào)試。由于接線中存在虛焊和接線錯(cuò)誤之類的問題，我們組員之間一起細(xì)心排查各個(gè)環(huán)節(jié)，逐一進(jìn)行調(diào)試，最后終于找出了錯(cuò)誤。共同完成硬件電路的調(diào)試。</p><p><b>　　2.方案設(shè)計(jì)</b>

13、;</p><p>　　根據(jù)功能要求，提出合理的設(shè)計(jì)方案，畫出方案方框圖，并對(duì)系統(tǒng)工作原理進(jìn)行闡述。</p><p>　　按系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)采用AT89S51單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809。系統(tǒng)除了能確保實(shí)現(xiàn)要求的功能外，還可以方便地進(jìn)行8路其他A/D轉(zhuǎn)換量的測(cè)量和遠(yuǎn)程測(cè)量結(jié)果傳送等擴(kuò)展功能。數(shù)字電壓表的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如框圖1.1所示。</p><p&

14、gt;　　圖1.1 數(shù)字電壓表系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案框圖</p><p><b>　　3.硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測(cè)接收電路三部分。單片機(jī)采用STC89C52或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。單片機(jī)用P1.0端口輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信

15、號(hào)，利用外中斷0口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。超聲波發(fā)射電路主要有反相器74HC04和超聲波發(fā)射換能器T構(gòu)成，超聲波檢測(cè)接收電路主要是由集成電路CX20106A組成，顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的LED數(shù)碼管顯示。</p><p>　　3.1整體設(shè)計(jì)思路框圖及原理圖</p><p>　　硬件電路設(shè)計(jì)由6個(gè)部分組成; A/D轉(zhuǎn)換電路，AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)，LED顯示系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路

16、以及測(cè)量電壓輸入電路。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換由集成電路ADC0809完成。ADC0809具有8路模擬輸入端口，地址線（第23~25腳）可決定對(duì)哪一路模擬輸入作A/D轉(zhuǎn)換。第22腳為地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。第6腳為測(cè)試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2μs寬高電平脈沖時(shí)，就開始A/D轉(zhuǎn)換。第7腳為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，第7腳輸出高電平。 第9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當(dāng)

17、OE腳為高電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從端口輸出。第10腳為A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘輸入端，利用單片機(jī)第30腳的6分頻晶振頻率，再通過14024二分頻得到1MHz時(shí)鐘。</p><p>　　單片機(jī)的P1，P3.0~P3.3端口作為4位LED數(shù)碼管顯示控制。P3.5端口用作單路顯示/循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換按鈕，P3.6端口用作單路顯示時(shí)選擇顯示的通道。P0端口用作A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入，P2端口用作ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換控制。</p

18、><p>　　系統(tǒng)原理總圖如圖3-1：</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)STC89C52芯片，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路等構(gòu)成。</p><p>　　3.1.1.主控芯片STC89C52單片機(jī)介紹</p><p&

19、gt;　　STC89C52是一種低功耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4K字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與MCS-51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS-51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒有的功能。</p><p>　　STC89C52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)

20、的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長(zhǎng)度小于4K，四個(gè)I/O口全部提供給用戶?？捎?V電壓編程，而且擦寫時(shí)間僅需10ms,僅為8751/87C51的擦寫時(shí)間的百分之一，與8751/87C51的12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不撥下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（2.7V~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在0Hz~24 MHz，比8751/87C51等系列的6MHz~24 MHz更具有靈活性，系統(tǒng)能快

21、能慢。STC89C52芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或者系統(tǒng)不被仿制。STC89C52單片機(jī)為40引腳芯片，如下圖3-1所示。</p><p>　　P0口：三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫操作。也用以輸出外部存儲(chǔ)器的低8位地址。由于是分時(shí)輸出，故應(yīng)在外部?jī)r(jià)鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存。地址鎖存信號(hào)用ALE。</p><

22、;p>　　P1口：專門供用戶使用的I/O口，是準(zhǔn)雙向口。</p><p>　　P2口：從系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作為高8位地址線用。不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，也可以作為用戶I/O口線使用，是準(zhǔn)雙向口。</p><p>　　P3口：雙功能口，該口的每一位均可獨(dú)立地定義為第一I/O功能或者第二I/O功能。作為第一功能使用時(shí)操作同P1口。第二功能如下表3-1所示。</p><p>　　

23、圖3-1 STC89C52引腳圖</p><p>　　表3-1 P3口的第二功能</p><p>　　RST：當(dāng)晶振工作時(shí)，RST引腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　XTAL1：反相振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反相振蕩器的輸出。</p><p&

24、gt;　　3.1.2. 復(fù)位電路</p><p>　　單片機(jī)上電時(shí)，當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，只要持續(xù)給出RST引腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，便可完成系統(tǒng)復(fù)位。外部復(fù)位電路是為提供兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)采用上電自動(dòng)復(fù)位，上電瞬間電容器上的電壓不能突變，RST上的電壓是Vcc上的電壓與電容器上的電壓之差，因而RST上的電壓與Vcc上的電壓相同。隨著充電的進(jìn)行，電容器上的電壓不斷上升，RST上的電壓就隨著下降，

25、RST腳上只要保持10ms以上高電平，系統(tǒng)就會(huì)有效復(fù)位。</p><p>　　復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)可以有很多種方法，但是從功能上一般分為兩種：一種是電源復(fù)位，即外部的復(fù)位電路在系統(tǒng)通上電源之后直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的起停通過電源控制；另一種方法是在復(fù)位電路中設(shè)計(jì)按鍵開關(guān)，通過按鍵開關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平，控制單片機(jī)的復(fù)位。本設(shè)計(jì)使用了第一種方法，其電路圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2

26、STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　3.1.3. 時(shí)鐘電路</p><p>　　STC89C52單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端，外接石英晶體或陶瓷振蕩器以及補(bǔ)償電容C2、C3構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。當(dāng)外接石英晶體時(shí)，電容C2、C3選30pF±10pF；當(dāng)外接陶瓷振蕩器時(shí)，電容C2、C3選40pF±1

27、0pF。STC89C52系統(tǒng)中晶振頻率一般在1.2~12MHz選擇。外接電容C2、C3的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩頻率的穩(wěn)定度、起振時(shí)間及溫度穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振和電容應(yīng)靠近單片機(jī)，以便減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠工作。</p><p>　　3.2數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　3.2.1.四位一體共陽(yáng)數(shù)碼管</p><p>　　數(shù)碼管按段數(shù)分

28、為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段比七段多一個(gè)發(fā)光二極管單元（小數(shù)點(diǎn)）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位或多位數(shù)碼管。按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管，本課題中使用的就是四位一體共陽(yáng)數(shù)碼管，其引腳圖如下圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 四位一體共陽(yáng)數(shù)碼管引腳圖</p><p>　　共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極（COM）的數(shù)碼管

29、，它在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管邏輯功能圖如下圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 數(shù)碼管邏輯功能圖</p><p>　　3.2.2. 74LS244鎖存器</p><p>　　總線驅(qū)動(dòng)器74LS244和74LS245經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，74

30、LS244為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，而74LS245為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。單向的內(nèi)部有8個(gè)三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，分成兩組，分別由控制端1G和2G控制； 雙向的有16個(gè)三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)方向8個(gè)。在控制端G有效時(shí)(G為低電平)，由DIR端控制驅(qū)動(dòng)方向：DIR為“1”時(shí)方向從左到右(輸出允許)，DIR為“0”時(shí)方向從右到左(輸入允許)。74LS244和74LS245的引腳圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 74LS24

31、4以及74LS245引腳圖</p><p>　　74LS245內(nèi)部結(jié)構(gòu)及真值表如下圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 74LS245真值表以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　G＝0，DIR＝0，B->A;G=0, DIR=1, A->B;G=1, DIR=X, X=0或者1，輸入和輸出均為高阻態(tài)；高阻態(tài)的含意就是相當(dāng)于沒有這個(gè)芯片</

32、p><p>　　74LS245是8路3態(tài) 雙向緩沖驅(qū)動(dòng),也叫做總線驅(qū)動(dòng)門電路或線驅(qū)動(dòng)。主要使用在數(shù)據(jù)的雙向緩沖，原來常見于51的數(shù)據(jù)接口電路，比如，早期電路中，擴(kuò)展了很多的8255/8155/8251/8253/573等芯片的時(shí)候，擔(dān)心8031的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)能力不足，就使用一片245作為數(shù)據(jù)緩沖電路，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力；也常見與ISA卡的接口電路.</p><p>　　3.2.3.整體顯示電路</

33、p><p>　　由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器，所以，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)非常重要的問題。</p><p>　　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，以利用單

34、片機(jī)P1口經(jīng)過鎖存器LS244限流電阻連接到數(shù)碼管的段選，如下圖所</p><p>　　3.3.模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊</p><p>　　ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 （1）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) </p><p>　　由下圖可知，ADC0809由一個(gè)8

35、路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、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)。</p><p>　?。?）．ADC0809引腳結(jié)構(gòu) </p><p>　　ADC0809各腳功能如下：D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳

36、。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）.EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：

37、地址輸入線。</p><p>　　ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 </p><p>　　地址輸入和控制線：4條 </p><p>　　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，

38、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)入轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。</p><p>　　數(shù)字量輸出及控制線：11條 </p><p>　　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

39、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)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。 </p><p>　　CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時(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， </p><p>　　VREF（＋），

40、VREF（－）為參考電壓輸入。 </p><p>　　2． ADC0809應(yīng)用說明 </p><p>　?。?）． ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。 </p><p>　?。?）． 初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。 </p><p>　　（3）． 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 <

41、;/p><p>　?。?）． 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 </p><p>　?。?）． 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。 </p><p>　　（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。 </p><p><b>　　4.軟件設(shè)計(jì)</b></p>

42、;<p>　　整個(gè)系統(tǒng)的程序包括初始化程序、主程序、顯示子程序、A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序，下面就各個(gè)分塊的程序進(jìn)行分析：</p><p><b>　　4.1.初始化程序</b></p><p>　　系統(tǒng)上電時(shí)，初始化程序主要用來執(zhí)行對(duì)單片機(jī)各個(gè)端口的初始化，包括P0-P3口，另外初始化的另一個(gè)作用是對(duì)定時(shí)器的初始化，確定其工作方式。</p>&

43、lt;p><b>　　4.2. 主程序</b></p><p>　　在剛上電時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)為循環(huán)顯示8個(gè)通道的電壓值狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行一次測(cè)量后，將顯示每一通道的A/D轉(zhuǎn)換值，每個(gè)通道的數(shù)據(jù)顯示時(shí)間在1s左后。主程序在調(diào)用顯示子程序與測(cè)量程序之間循環(huán)。</p><p>　　主程序流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖&

44、lt;/p><p>　　4.3. 顯示子程序</p><p>　　顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)4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-77H內(nèi)存單元中，測(cè)量數(shù)據(jù)在顯示時(shí)須經(jīng)過轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制BCD碼放在78H-7BH單元中，其中7BH存放通道標(biāo)志數(shù)。寄存器R3用作8路循環(huán)控制，R0用作顯示數(shù)據(jù)地址指針。</p><p>　　4.4. A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序

45、</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序用來對(duì)ADC0809的8路模擬輸入電壓的A/D轉(zhuǎn)換，并將對(duì)應(yīng)數(shù)值移入70H-77H單元中。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序流程圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序流程圖</p><p><b>　　5.系統(tǒng)調(diào)試</b></p>

46、;<p><b>　　5.1.調(diào)試過程</b></p><p>　　這次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)雖然簡(jiǎn)單，但調(diào)試時(shí)還是很麻煩。首先，我們要清楚地了解整個(gè)簡(jiǎn)易電壓表各個(gè)部分的工作原理以及各個(gè)部分的作用，只有這樣才能在調(diào)試當(dāng)中對(duì)出現(xiàn)問題進(jìn)行合理的分析與排查。</p><p>　　我們這次系統(tǒng)的調(diào)試，剛焊接完成，我們將初步寫好的測(cè)試程序燒進(jìn)單片機(jī)，進(jìn)行硬件電路的調(diào)試，

47、初步檢測(cè)完畢上電時(shí)數(shù)碼管并沒有亮，整個(gè)系統(tǒng)沒什么反應(yīng)，于是我們對(duì)每個(gè)芯片進(jìn)行測(cè)試，看是否為其提供了工作電壓，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用于分頻的CD4024沒有工作，電源的正極沒有加上去。排查這個(gè)錯(cuò)誤后，我們?cè)俅紊想?，這次數(shù)碼管上的碼顯示得不對(duì)，出現(xiàn)了亂碼的現(xiàn)象。進(jìn)過分析，只有兩種可能，一是數(shù)碼管的段選和位選接錯(cuò)了，二是鎖存器接得有問題，后經(jīng)過組員們的檢查，發(fā)現(xiàn)是鎖存器接得有問題，于是我們又將鎖存器重新接了下。最終，進(jìn)過我們的共同努力，我們的電路板在硬件

48、上沒有了問題。</p><p>　　在保證硬件沒問題的前提下，我們對(duì)軟件進(jìn)行進(jìn)一步完善，使硬件能很好地與軟件融合，讓整個(gè)系統(tǒng)能按預(yù)期的目標(biāo)工作。在調(diào)試軟件時(shí)，一上電時(shí)，數(shù)碼管就有顯示，我檢測(cè)了程序的初始化部分，自己把P1口的初始化加了進(jìn)去，使在沒有輸入電壓時(shí)，數(shù)碼管顯示為零。但再一次上電測(cè)試時(shí)，數(shù)碼管還是有顯示，上網(wǎng)查閱了相關(guān)資料，有可能是懸空電壓所致，所以雖沒接輸入電壓，但還是有個(gè)電壓值。</p>

49、<p><b>　　5.2.性能分析</b></p><p>　?。?）由于單片機(jī)為8位處理器，當(dāng)輸入電壓為5.00V時(shí)，ADC0809輸出數(shù)據(jù)值為255（FFH），因此單片機(jī)最高的數(shù)值分辨率為0.0196V（5/255）。這就決定了該電壓表最高分辨率（精度）只能達(dá)到0.0196V，測(cè)量時(shí)電壓一般以0.02V的幅度變化。如果要獲得更高的精度要求，則應(yīng)采用12位、13位的A/D轉(zhuǎn)換

50、器。</p><p>　?。?）關(guān)于實(shí)際測(cè)量結(jié)果（見附錄C），從圖中可以看出自己所做的電壓表與實(shí)際的數(shù)字電壓表的數(shù)值上有些誤差，但誤差值都在0.1V以內(nèi)，對(duì)要求不太高的場(chǎng)合沒有多大影響。</p><p>　?。?）關(guān)于懸空電壓的問題，就是在AD模塊沒有接輸入時(shí)，數(shù)碼管上有顯示，經(jīng)查閱資料可知可通過接大電阻接地來消除。</p><p><b>　　6.設(shè)計(jì)總

51、結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過近二周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，終于完成了我的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　對(duì)于此次課程設(shè)計(jì)，有許多的感觸與體會(huì)，遇到的難題多，學(xué)習(xí)到的知識(shí)也就更多。 </p><p>　　第一，硬件電路遇到了ADC0809 無內(nèi)部時(shí)鐘，需外接外部時(shí)鐘，如何解決這個(gè)問題，我 們小組進(jìn)行了多次討論，最終確定了在程序

52、中提供時(shí)鐘信號(hào)，大大降低了硬件電路的復(fù)雜度。 </p><p>　　第二，則是解決程序設(shè)計(jì)的問題，而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，它反映了你解決問 題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中大部分時(shí)間 是用在程序上面的。其中，我遇到了很多的問題，雖然以前還做過這樣的設(shè)計(jì)，但是以前的 都是用C 語(yǔ)言進(jìn)行編程。而此次運(yùn)用匯編語(yǔ)言編程，著實(shí)讓我當(dāng)頭一棒，因?yàn)槌宋C(jī)原理 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過相關(guān)編程，匯

53、編語(yǔ)言的編程能力還停留在理論階段。在此次編程中，首先，我是 先用C 語(yǔ)言編程，進(jìn)行調(diào)試后，成功的達(dá)到了課程設(shè)計(jì)的要求。其次，查找匯編語(yǔ)言的相關(guān) 資料，經(jīng)過不懈的努力與調(diào)試，終于將匯編語(yǔ)言版的成功編程出來。 </p><p>　　第三，在一個(gè)課題中，要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)持的毅力。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過程中，重要的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，如在多種方案的 選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理

54、以及可行的原因。這就要求我們對(duì)硬件系統(tǒng)中各組件部分 有充分透徹的理解和研究，并能對(duì)之靈活應(yīng)用。完成這次設(shè)計(jì)后，我在書本理論知識(shí)的基礎(chǔ) 上又有了更深層次的理解。 第四，在本次設(shè)計(jì)的過程中，我還學(xué)會(huì)了高效率的查閱資料、運(yùn)用工具書、利用網(wǎng)絡(luò)查 找資料。我發(fā)現(xiàn)，在我們所使用的書籍上有一些知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中其實(shí)并不是十分理想，各 種參數(shù)都需要自己去調(diào)整，這就要求我們應(yīng)更加注重實(shí)踐環(huán)節(jié)。 </p><p>　　最后，還要在此感

55、謝課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師和我的組員們，他們?cè)谡麄€(gè)過程中都給予了我充分的幫助與支持。這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，雖然做的是簡(jiǎn)單的數(shù)字電壓表，所涉及到的器件也不是很多，但此次還是有所收獲。</p><p><b>　　附 錄A 源程序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<in

56、trins.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit wei1=P3^0; //定義數(shù)碼管位選端口</p><p>　　sbit wei2=P3^1;</p><p&g

57、t;　　sbit wei3=P3^2;</p><p>　　sbit wei4=P3^3;</p><p>　　sbit s1=P3^5; //定義“單路/循環(huán)”端口</p><p>　　sbit s2=P3^6; //定義“通道選擇”端口</p><p>　　sbit eoc=P3^7; //定義外部觸發(fā)信號(hào)的端

58、口，單片機(jī)正常工作時(shí)，此頻率為時(shí)鐘震蕩頻率的1/6</p><p>　　sbit oe=P2^5; //定義ADC0809輸出允許控制端</p><p>　　sbit start=P2^4; //定義A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端</p><p>　　sbit ale=P2^3; //定義ADC0809地址鎖存信號(hào)輸入端</p><

59、;p>　　sbit cc=P2^2; //定義地址輸入線C，B，A</p><p>　　sbit bb=P2^1;</p><p>　　sbit aa=P2^0;</p><p>　　uint count=0,num,ch,flag,bai,shi,ge,t; //定義無符號(hào)變臉</p><p>　　uchar tem

60、p; //定義無符號(hào)字符變量 </p><p>　　uchar code table[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; //定義0-9的編碼</p><p>　　uchar code table_d[10]={0x40,0x79,0x24,0x3

61、0,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};</p><p>　　void display(); //聲明顯示函數(shù)</p><p><b>　　/*延時(shí)函數(shù)*/</b></p><p>　　void delay(uint del)</p><p><b>　　{</

62、b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=0;x<del;x++)</p><p>　　for(y=0;y<50;y++);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　/*循環(huán)顯示函數(shù)*

63、/</p><p>　　void delay1(uint m)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i;</b></p><p>　　for(i=0;i<=m;i++)</p><p><b>　　{</b>

64、;</p><p>　　display(); //調(diào)用顯示函數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/*初始化函數(shù)*/</b></p><p>　　void i

65、nit()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x01; //確定定時(shí)器T0工作方式為方式1，即16位計(jì)數(shù)器</p><p>　　TH0=0x4c; //裝計(jì)數(shù)初值</p><p>　　TL0=0x00; </p><p

66、>　　EA=1; //開總中斷</p><p>　　ET0=1; //開定時(shí)器T0允許位</p><p>　　TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器T0</p><p>　　P3=0xff; //P3口置高電平</p><p>　　P0=0xff;

67、 //P0口置高電平，沒有數(shù)據(jù)寫入</p><p>　　P2=0x00; //P2口置低電平，此時(shí)ADC0809不能工作</p><p>　　P1=0xff; //P1口置高電平，數(shù)碼管全滅</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*定時(shí)器中斷服務(wù)程序*/&l

68、t;/p><p>　　void time0() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=0x4c; //重裝初值</p><p><b>　　TL0=0x00;</b></p><p>　　count++;

69、 //技術(shù)值加1</p><p>　　if(count==40) //判斷是否計(jì)數(shù)到40次</p><p><b>　　{</b></p><p>　　count=0; //如果計(jì)數(shù)滿40次，則計(jì)數(shù)標(biāo)記位清零</p><p>　　ch++; //通道計(jì)數(shù)標(biāo)志位加1 </p>

70、;<p>　　if(ch==8) //判斷8通道是否循環(huán)了一次</p><p>　　ch=0; //若8個(gè)通道循環(huán)顯示了一遍，則通道計(jì)數(shù)標(biāo)志位置0</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*ADC0809調(diào)用函數(shù)*

71、/</p><p>　　void ad0809()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ale=1; //地址鎖存允許位置1</p><p>　　_nop_();_nop_(); //調(diào)用延時(shí)函數(shù)，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定</p><p>　　ale=0;

72、 //地址鎖存允許位置0</p><p>　　start=1; //啟動(dòng)ADC0809</p><p>　　_nop_();_nop_(); //調(diào)用延時(shí)函數(shù)，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定</p><p>　　start=0; //關(guān)閉ADC0809</p><p>　　_nop_();_nop_();_no

73、p_();_nop_(); //調(diào)用延時(shí)函數(shù)，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定</p><p>　　while(eoc==0); //</p><p>　　oe=1; //輸出允許端置1</p><p>　　temp=P0;

74、//將P0口數(shù)據(jù)賦給temp </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/*顯示函數(shù)*/</b></p><p>　　void display()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　n

75、um=temp; //將temp的值賦給num </p><p>　　bai=num/51; //百位轉(zhuǎn)換為BCD碼</p><p>　　t=num%51; </p><p><b>　　t=t*10;</b></p><p>　　shi

76、=t/51; //十位轉(zhuǎn)換為BCD碼</p><p><b>　　t=shi%51;</b></p><p><b>　　t=t*10;</b></p><p>　　ge=t/51; //個(gè)位轉(zhuǎn)換為BCD碼</p><p>　　P1=0xff;

77、 //數(shù)碼管全滅，消去余暉 </p><p>　　wei4=1; //關(guān)第4位，開第1位</p><p><b>　　wei1=0;</b></p><p>　　P1=table[ch%10]; //將表中數(shù)值賦給P1口</p><p><b>　　delay(1);&

78、lt;/b></p><p><b>　　P1=0xff;</b></p><p>　　wei1=1; //關(guān)第1位，開第2位</p><p><b>　　wei2=0;</b></p><p>　　P1=table_d[bai];</p><p&g

79、t;<b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　P1=0xff;</b></p><p><b>　　wei2=1;</b></p><p><b>　　wei3=0;</b></p><p>　　P1=table[shi];<

80、;/p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　P1=0xff;</b></p><p><b>　　wei3=1;</b></p><p><b>　　wei4=0;</b></p><p>　　P

81、1=table[ge];</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*按鍵掃描函數(shù)*/</p><p>　　void keyscan()</p><p><b>　　{</b>&

82、lt;/p><p>　　if((s1==0)||(s2==0)) //判斷s1和s2中是否有按鍵被按下</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay1(5);</p><p>　　if((flag==0)||(flag==2)) //判斷是哪個(gè)鍵被按下</p><p>

83、;<b>　　{</b></p><p>　　if(s1==0) //“單路/循環(huán)”選擇鍵被按下</p><p><b>　　{</b></p><p>　　flag++; </p><p>　　while(!s1)</p><p><

84、b>　　{</b></p><p>　　display(); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(flag==2)&l

85、t;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(s2==0) //“通道選擇”鍵被按下</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ch++; //循環(huán)狀態(tài)時(shí)，通道數(shù)自加1</p><p>　　if(ch==8)

86、 //判斷8個(gè)通道是否都掃描了一次</p><p>　　ch=0; //8通道掃描完后，進(jìn)行下一次掃描</p><p>　　while(!s2) //單通道時(shí)，選擇通道后，指定通道顯示測(cè)量值</p><p><b>　　{</b></p><p>　　display();</p>

87、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><

88、;p><b>　　/*主函數(shù)*/</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　init(); //調(diào)用初始化函數(shù)</p><p>　　while(1) //等待中斷</p&g

89、t;<p><b>　　{ </b></p><p>　　keyscan(); //調(diào)用按鍵掃描函數(shù)</p><p>　　switch(ch) //通道選擇</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0:cc=0;bb=0;aa=

90、0;break; //通道0-7</p><p>　　case 1:cc=0;bb=0;aa=1;break;</p><p>　　case 2:cc=0;bb=1;aa=0;break;</p><p>　　case 3:cc=0;bb=1;aa=1;break;</p><p>　　case 4:cc=4;bb=0;aa=

91、0;break;</p><p>　　case 5:cc=1;bb=0;aa=1;break;</p><p>　　case 6:cc=1;bb=1;aa=0;break;</p><p>　　case 7:cc=1;bb=1;aa=1;break;</p><p><b>　　}</b></p><

92、p>　　ad0809(); //調(diào)用ADC0809函數(shù)</p><p>　　display(); //調(diào)用顯示函數(shù)</p><p>　　if(flag==3)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TH0=0x4c; //重

93、裝初值</p><p><b>　　TL0=0x00;</b></p><p>　　count=0; //計(jì)數(shù)值清零</p><p>　　TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器T0</p><p>　　flag=0; //標(biāo)志位清零</p>

94、<p><b>　　ch=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TR0=0; //關(guān)閉定時(shí)器T0</p>

95、<p><b>　　ch=0;</b></p><p>　　flag=2; //標(biāo)志位置2</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b>&l

96、t;/p><p>　　附 錄B 系統(tǒng)仿真圖</p><p>　　附 錄C 作品實(shí)物圖片</p><p><b>　　正面實(shí)物圖：</b></p><p><b>　　反面焊接圖：</b></p><p>　　附 錄D 測(cè)試圖片</p><p>　　通

97、道0電壓測(cè)量值測(cè)試</p><p>　　其他通道測(cè)試圖（以通道4為例）</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2010.</p><p>　　[2] 樓然苗，李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，

98、2007.</p><p>　　[3] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第四版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010. </p><p>　　[4] 周荷琴，吳秀清.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（第四版）[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. </p><p>　　[5] 李忠明.微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2011. </p>&