單片機(jī)課程設(shè)計(jì)-多通路簡易數(shù)字電壓表

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 引言1</b></p><p>　　第2章 總體設(shè)計(jì)方案2</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)要求2</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)思路2</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)方案3&l

2、t;/p><p>　　第3章 硬件電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊4</p><p>　　3.2 單片機(jī)系統(tǒng)9</p><p>　　3.3 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路12</p><p>　　3.4 LED顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.5 總體電路設(shè)計(jì)17&l

3、t;/p><p>　　第4章 程序設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1 程序設(shè)計(jì)總方案18</p><p>　　4.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)18</p><p>　　第5章 仿真20</p><p>　　5.1 軟件調(diào)試20</p><p>　　5.2 顯示結(jié)果21</p>

4、<p>　　第6章 使用說明22</p><p>　　第7章 心得體會23</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p>　　附錄A 程序清單25</p><p>　　附錄B 原理圖31</p><p><b>　　第1章 引言&l

5、t;/b></p><p>　　在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測量，其中電壓量的測量最為經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測量儀器。數(shù)字電壓表簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(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。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、測量速度快等特而得到廣泛應(yīng)用。 </p&

6、gt;<p>　　傳統(tǒng)的指針式刻度電壓表功能單一，進(jìn)度低，容易引起視差和視覺疲勞，因而不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需要。采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示，從而精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC實(shí)時(shí)通信。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ)。以數(shù)字電壓表為核心，可以擴(kuò)展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表。目前，由各種單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器

7、構(gòu)成的數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。</p><p>　　最近的幾十年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路和數(shù)字化測量技術(shù)也有了巨大的進(jìn)步，從而促使了數(shù)字電壓表的快速發(fā)展，并不斷出現(xiàn)新的類型。</p><p>　　目前，數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度，因而，以后數(shù)字電壓表的發(fā)展就著眼在高精度和低成本這兩個(gè)

8、方面。</p><p>　　本文是以簡易數(shù)字直流電壓表的設(shè)計(jì)為研究內(nèi)容，本系統(tǒng)主要包括三大模塊：轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。其中，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0808對輸入的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心AT89C51再對轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理，最后驅(qū)動輸出裝置LED顯示數(shù)字電壓信號。</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)總體方案</p><p><b>　　2.1

9、設(shè)計(jì)要求 </b></p><p>　　⑴以MCS-51系列單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)簡單的直流數(shù)字電壓表。</p><p>　　⑵采用1路模擬量輸入，能夠測量0-5V之間的直流電壓值。</p><p>　　⑶電壓顯示用4位一體的LED數(shù)碼管顯示，能夠顯示兩位小數(shù)。 </p><p>　　⑷用鍵盤實(shí)現(xiàn)復(fù)位、顯示通道+、顯示通道-

10、、循環(huán)顯示、單通道顯示、停止等功能。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　?、鸥鶕?jù)設(shè)計(jì)要求，選擇AT89C51單片機(jī)為核心控制器件。</p><p>　　⑵A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0808實(shí)現(xiàn)，與單片機(jī)的接口為P1口和P2口、P3口部分接口。</p><p>　　⑶電壓顯示采用4位一體的L

11、ED數(shù)碼管。</p><p>　?、萀ED數(shù)碼的段碼輸入,由并行端口P0產(chǎn)生：位碼輸入，用并行端口P2低四位產(chǎn)生。</p><p><b>　　2.3 設(shè)計(jì)方案</b></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)位電路以及測量電壓輸入電路、按鍵控制電路。硬件電路設(shè)計(jì)框

12、圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　第3章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊</p><p>　　現(xiàn)實(shí)世界的物理量都是模擬量，能把模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的器件稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器），A/D轉(zhuǎn)換器是單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵接口電路，按照各種A/D芯片的

13、轉(zhuǎn)化原理可分為逐次逼近型，雙重積分型等等。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)換精度高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。與雙積分相比，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度更高，比如ADC0809、ADC0808等，它們通常具有8路模擬選通開關(guān)及地址譯碼、鎖存電路等，它們可以與單片機(jī)系統(tǒng)連接，將數(shù)字量送到單片機(jī)進(jìn)行分析和顯示。一個(gè)n位的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器只需要比較n次，轉(zhuǎn)換時(shí)間只取決于位數(shù)和時(shí)鐘周期，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，因而

14、在實(shí)際中廣泛使用。</p><p>　　3.1.1 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器原理</p><p>　　逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器是由一個(gè)比較器、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲器及控制電路組成。它利用內(nèi)部的寄存器從高位到低位一次開始逐位試探比較。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)換過程如下：</b></p><p>　　開始時(shí)，寄存器各位清零

15、，轉(zhuǎn)換時(shí)，先將最高位置1，把數(shù)據(jù)送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果與輸入的模擬量比較，如果轉(zhuǎn)換的模擬量比輸入的模擬量小，則1保留，如果轉(zhuǎn)換的模擬量比輸入的模擬量大，則1不保留，然后從第二位依次重復(fù)上述過程直至最低位，最后寄存器中的內(nèi)容就是輸入模擬量對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)字量。其原理框圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器原理圖</p><p>　　3.1.2 ADC0

16、808主要特性</p><p>　　ADC0808是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，帶有使能控制端，與微機(jī)直接接口，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開關(guān)，可以對8路0-5V輸入模擬電壓信號分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于ADC0808設(shè)計(jì)時(shí)考慮到若干種模/數(shù)變換技術(shù)的長處，所以該芯片非常適應(yīng)于過程控制，微控制器輸入通道的接口電路，智能儀器和機(jī)床控制等領(lǐng)域。</p><p>　　ADC0808主要特性

17、:8路8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位；具有鎖存控制的8路模擬開關(guān)；易與各種微控制器接口；可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTL兼容；轉(zhuǎn)換時(shí)間：128μs；轉(zhuǎn)換精度：0.2%；單個(gè)+5V電源供電；模擬輸入電壓范圍0- +5V，無需外部零點(diǎn)和滿度調(diào)整；低功耗，約15mW。</p><p>　　3.1.3 ADC0808的外部引腳特征 </p><p>　　ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式

18、封裝，其引腳圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 ADC0808引腳圖</p><p>　　下面說明各個(gè)引腳功能:</p><p>　　IN0-IN7（8條）：8路模擬量輸入線，用于輸入和控制被轉(zhuǎn)換的模擬電壓。</p><p>　　地址輸入控制（4條）：</p><p>　　ALE:地址鎖存允許輸入線，高電

19、平有效，當(dāng)ALE為高電平時(shí)，為地址輸入線，用于選擇IN0-IN7上那一條模擬電壓送給比較器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　ADDA,ADDB,ADDC:3位地址輸入線，用于選擇8路模擬輸入中的一路，其對應(yīng)關(guān)系如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 ADC0808通道選擇表</p><p>　　START：START為“啟動脈沖”輸入法，該線上正脈沖由C

20、PU送來，寬度應(yīng)大于100ns，上升沿清零SAR,下降沿啟動ADC工作。</p><p>　　EOC: EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線，該線上高電平表示A/D轉(zhuǎn)換已結(jié)束，數(shù)字量已鎖入三態(tài)輸出鎖存器。</p><p>　　D1-D8：數(shù)字量輸出端，D1為高位。</p><p>　　OE：OE為輸出允許端，高電平能使D1-D8引腳上輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。</p>&

21、lt;p>　　REF+、REF-:參考電壓輸入量，給電阻階梯網(wǎng)絡(luò)供給標(biāo)準(zhǔn)電壓。</p><p>　　Vcc、GND: Vcc為主電源輸入端，GND為接地端，一般REF+與Vcc連接在一起，REF-與GND連接在一起.</p><p>　　CLK:時(shí)鐘輸入端。</p><p>　　3.1.4 ADC0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作流程</p><p&

22、gt;　　ADC0808由8路模擬通道選擇開關(guān)，地址鎖存與譯碼器，比較器，8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器，逐次逼近型寄存器，定時(shí)和控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 ADC0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　?。?）8路模擬通道選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn)從8路輸入

23、模擬量中選擇一路送給后面的比較器進(jìn)行比較。</p><p>　　（2）地址鎖存與譯碼器用于當(dāng)ALE信號有效時(shí)，鎖存從ADDA、ADDB、ADDC 3根地址線上送來的3位地址，譯碼后產(chǎn)生通道選擇信號，從8路模擬通道中選擇當(dāng)前模擬通道。</p><p>　?。?）比較器，8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器，逐次逼近型寄存器，定時(shí)和控制電路組成8位A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)START信號有效時(shí)，就開始對當(dāng)前通道的模

24、擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后，把轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量送到8位三態(tài)鎖存器，同時(shí)通過引腳送出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。</p><p>　?。?）三態(tài)輸出鎖存器保存當(dāng)前模擬通道轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量，當(dāng)OE信號有效時(shí)，把轉(zhuǎn)換的結(jié)果送出。</p><p>　　ADC0808的工作流程為：</p><p>　?。?）輸入3位地址，并使ALE=1,將地址存入地址鎖存器中，經(jīng)地址譯碼器從8路模擬通道中

25、選通1路模擬量送給比較器。</p><p>　?。?）送START一高脈沖，START的上升沿使逐次寄存器復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換，并使EOC信號為低電平。</p><p>　?。?）當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)換的結(jié)果送入到輸出三態(tài)鎖存器中，并使EOC信號回到高電平，通知CPU已轉(zhuǎn)換結(jié)束。</p><p>　　（4）當(dāng)CPU執(zhí)行一讀數(shù)據(jù)指令時(shí)，使OE為高電平，則從輸出端D0

26、-D7讀出數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　3.2 單片機(jī)系統(tǒng)</b></p><p>　　3.2.1 AT89C51性能</p><p>　　AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含有4KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和128字節(jié)的隨機(jī)存儲器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)

27、標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，它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。</p><p>　　AT89C51功能性能:與MCS-51成品指令系統(tǒng)完全兼容；4KB可編程閃速存儲器；壽命：1000次寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0-24MHz；三級程序存儲器鎖定；128*8B內(nèi)部R

28、AM；32個(gè)可編程I/O口線；2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源；可編程串行UART通道；片內(nèi)震蕩器和掉電模式。 </p><p>　　3.2.2 AT89C51各引腳功能</p><p>　　AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4KB的Flash閃速存儲器，128B內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路，同時(shí)，

29、AT89C51可降至0Hz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，但震蕩器停止工作并禁止其他所有工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。AT89C51采用PDIP封裝形式，引腳配置如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 AT89C51的引腳圖</p><p>　　AT89C51芯

30、片的各引腳功能為：</p><p>　　P0口：這組引腳共有8條，P0.0為最低位。這8個(gè)引腳有兩種不同的功能，分別適用于不同的情況，第一種情況是89C51不帶外存儲器，P0口可以為通用I/O口使用，P0.0-P0.7用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)，這時(shí)輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性；第二種情況是89C51帶片外存儲器，P0.0-P0.7在CPU訪問片外存

31、儲器時(shí)先傳送片外存儲器的低8位地址，然后傳送CPU對片外存儲器的讀/寫數(shù)據(jù)。P0口為開漏輸出，在作為通用I/O使用時(shí)，需要在外部用電阻上拉。</p><p>　　P1口：這8個(gè)引腳和P0口的8個(gè)引腳類似，P1.7為最高位，P1.0為最低位，當(dāng)P1口作為通用I/O口使用時(shí)，P1.0-P1.7的功能和P0口的第一功能相同，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　　P2口：這組引腳的

32、第一功能與上述兩組引腳的第一功能相同即它可以作為通用I/O口使用，它的第一功能和P0口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高8位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不是像P0口那樣傳送存儲器的讀/寫數(shù)據(jù)。</p><p>　　P3口：這組引腳的第一功能和其余三個(gè)端口的第一功能相同，第二功能為控制功能，每個(gè)引腳并不完全相同，如下表3-2所示：</p><p>　　表3-2 P3口各位的第

33、二功能</p><p>　　Vcc為+5V電源線，Vss接地。</p><p>　　ALE：地址鎖存允許線，配合P0口的第二功能使用，在訪問外部存儲器時(shí)，89C51的CPU在P0.0-P0.7引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器讀/寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲器時(shí)，89C51自動在ALE線上輸出頻率為1/6震蕩器頻率的脈沖序列。該脈沖序列可以作為外部時(shí)鐘源或定時(shí)脈沖使用。</p>&

34、lt;p>　　/EA:片外存儲器訪問選擇線，可以控制89C51使用片內(nèi)ROM或使用片外ROM,</p><p>　　若/EA=1，則允許使用片內(nèi)ROM, 若/EA=0，則只使用片外ROM。</p><p>　　/PSEN：片外ROM的選通線，在訪問片外ROM時(shí)，89C51自動在/PSEN線上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，作為片外ROM芯片的讀選通信號。</p><p>　　

35、RST：復(fù)位線，可以使89C51處于復(fù)位(即初始化)工作狀態(tài)。通常89C51復(fù)位有自動上電復(fù)位和人工按鍵復(fù)位兩種。</p><p>　　XTAL1和XTAL2：片內(nèi)震蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接89C51片內(nèi)OSC(震蕩器)的定時(shí)反饋回路。</p><p>　　3.3 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路</p><p>　　3.3.1 復(fù)位電路設(shè)計(jì)

36、</p><p>　　單片機(jī)在啟動運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。MCS-51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST,采用施密特觸發(fā)輸入。當(dāng)震蕩器起振后，只要該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平即可確保時(shí)器件復(fù)位。復(fù)位完成后，如果RST端繼續(xù)保持高電平，MCS-51就一直處于復(fù)位狀態(tài)，只要RST恢復(fù)低電平后，單片機(jī)才能進(jìn)入其他工作狀態(tài)。單片機(jī)的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位

37、和手動復(fù)位兩種，圖3-4是51系列單片機(jī)統(tǒng)常用的上電復(fù)位和手動復(fù)位組合電路，只要Vcc上升時(shí)間不超過1ms，它們都能很好的工作。</p><p>　　圖3-4 復(fù)位電路</p><p>　　3.3.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)中CPU每執(zhí)行一條指令，都必須在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖的控制下嚴(yán)格按時(shí)間節(jié)拍進(jìn)行，而這個(gè)時(shí)鐘脈沖是單片機(jī)控制中的時(shí)序電路發(fā)出的。CP

38、U執(zhí)行一條指令的各個(gè)微操作所對應(yīng)時(shí)間順序稱為單片機(jī)的時(shí)序。MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成震蕩器，XTAL1為該放大器的輸入端，XTAL2為該放大器輸出端，但形成時(shí)鐘電路還需附加其他電路。</p><p>　　本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器，外部電路只需要一個(gè)晶振和2個(gè)電容即可，如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 振蕩電

39、路</p><p>　　電路中的器件選擇可以通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)，電路中，電容器C1和C2對震蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍是30±10pF，在這個(gè)系統(tǒng)中選擇了33pF；石英晶振選擇范圍最高可選24MHz，它決定了單片機(jī)電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號震蕩頻率，在本系統(tǒng)中選擇的是12MHz，因而時(shí)鐘信號的震蕩頻率為12MHz。</p><p>　　3.4 LED顯

40、示系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1 LED基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　LED七段數(shù)碼顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成顯示字段，7個(gè)長條形的發(fā)光二極管排列組合可用來顯示各種數(shù)字。LED引腳排列如下圖3-6所示:</p><p>　　圖3-6 LED引腳排列</p><p>　　3.4.2 LED顯示器的選擇</p><p

41、>　　在本設(shè)計(jì)中，選擇4位一體的數(shù)碼型LED顯示器，簡稱“4-LED”。本系統(tǒng)中前一位顯示電壓的整數(shù)位，后兩位顯示電壓的小數(shù)位。</p><p>　　4-LED顯示器引腳如圖3-7所示，是一個(gè)共陽極接法的4位LED數(shù)碼顯示管，其中a，b，c，e，f，g為4位LED各段的公共輸出端，1、2、3、4分別是每一位的位數(shù)選端，dp是小數(shù)點(diǎn)引出端，4位一體LED數(shù)碼顯示管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由4個(gè)單獨(dú)的LED組成，每個(gè)LED

42、的段輸出引腳在內(nèi)部都并聯(lián)后，引出到器件的外部。</p><p>　　圖3-7 4位LED引腳</p><p>　　3.4.3 LED譯碼方式</p><p>　　譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的字段碼的方式，對于LED數(shù)碼管顯示器，通常的譯碼方式有硬件譯碼和軟件譯碼方式兩種。</p><p>　　硬件譯碼是指利用專門的硬件電路來實(shí)現(xiàn)顯

43、示字符碼的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　軟件譯碼就是編寫軟件譯碼程序，通過譯碼程序來得到要顯示的字符的字段碼，譯碼程序通常為查表程序。</p><p>　　本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中為了簡化硬件線路設(shè)計(jì)，LED譯碼采用軟件編程來實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)采用的是共陰極LED，其對應(yīng)的字符和字段碼如下表3-3所示。</p><p>　　表3-3 共陰極字段碼表</p><p

44、>　　3.4.4 LED顯示器與單片機(jī)接口設(shè)計(jì)</p><p>　　由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動LED顯示器，所以，在一般情況下，必須采用專用的驅(qū)動電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能正常工作。如果驅(qū)動電路能力差，即負(fù)載能力不夠時(shí)，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動電路長期在超負(fù)荷下運(yùn)行容易損壞，因此，LED顯示器的驅(qū)動電路設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的問題。</p><p>　　為了簡化數(shù)字式

45、直流電壓表的電路設(shè)計(jì)，在LED驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)上，可以利用單片機(jī)P0口上外接的上拉電阻來實(shí)現(xiàn)，即將LED的A-G段顯示引腳和DP小數(shù)點(diǎn)顯示引腳并聯(lián)到P0口與上拉電阻之間，這樣，就可以加大P0口作為輸出口德驅(qū)動能力，使得LED能按照正常的亮度顯示出數(shù)字，如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 LED與單片機(jī)接口間的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.5 總體電路設(shè)計(jì)</p>&

46、lt;p>　　經(jīng)過以上的設(shè)計(jì)過程，可設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的簡易數(shù)字電壓表硬件電路原理圖如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 簡易數(shù)字電壓表電路圖</p><p>　　此電路的工作原理是：+5V模擬電壓信號通過變阻器VR1分壓后由ADC08008的IN0通道進(jìn)入（由于使用的IN0通道，所以ADDA,ADDB,ADDC均接低電平），經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道D

47、0-D7傳送給AT89C51芯片的P1口，AT89C51負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示段碼傳送給四位LED，同時(shí)它還通過其四位I/O口P2.0、P2.1、P2.2、P2.3產(chǎn)生位選信號控制數(shù)碼管的亮滅。此外，AT89C51還控制ADC0808的工作。其中，單片機(jī)AT89C51通過ALE端口，接到ADC0808的CLOCK,P2.5發(fā)正脈沖啟動A/D轉(zhuǎn)換，P2.6檢測A/D轉(zhuǎn)換是否完成，轉(zhuǎn)換完成后，P2.7置

48、高從P1口讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果送給LED顯示出來。</p><p><b>　　第4章 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 程序設(shè)計(jì)總方案</p><p>　　根據(jù)模塊的劃分原則，將該程序劃分初始化模塊，A/D轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序，這三個(gè)程序模塊構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)軟件的主程序，如圖4-1所示。</p><p>　　圖4

49、-1 數(shù)字電壓表主程序框圖</p><p>　　4.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 初始化程序</p><p>　　所謂初始化，是對將要用到的MCS_51系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作狀態(tài)設(shè)定，初始化子程序的主要工作是給寄存器設(shè)置初始值，等待啟動信號。</p><p>　　4.2.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序</

50、p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換子程序用來控制對輸入的模塊電壓信號的采集測量，并將對應(yīng)的數(shù)值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元，其轉(zhuǎn)換流程圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 A/D轉(zhuǎn)換流程圖</p><p>　　4.2.3 顯示子程序</p><p>　　顯示子程序采用動態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管的數(shù)值顯示，在采用動態(tài)掃描顯示方式時(shí)，要使得LED顯示的比較均

51、勻，又有足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率，當(dāng)掃描頻率在70HZ左右時(shí)，能夠產(chǎn)生比較好的顯示效果，一般可以采用間隔10ms對LED進(jìn)行動態(tài)掃描一次，每一位LED的顯示時(shí)間為1ms。第5章 仿真</p><p><b>　　5.1 軟件調(diào)試</b></p><p>　　軟件調(diào)試的主要任務(wù)是排查錯(cuò)誤，錯(cuò)誤主要包括邏輯和功能錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤有些是顯性的，而有些是隱形的，可

52、以通過仿真開發(fā)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)逐步改正。Proteus軟件可以對基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真，用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。Proteus支持的微處理芯片包括8051系列、AVR系列、PIC系列、HC11系列及Z80等等。Proteus可以完成單片機(jī)系統(tǒng)原理圖電路繪制、PCB設(shè)計(jì)，更為顯著點(diǎn)的特點(diǎn)是可以與Keil uvision4工具軟件結(jié)合進(jìn)行編程仿真調(diào)試。

53、</p><p>　　本系統(tǒng)的調(diào)試主要以軟件為主，其中，系統(tǒng)電路圖的繪制和仿真我采用的是Proteus軟件，而程序方面，采用的是匯編語言，用Keil軟件將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。</p><p><b>　　顯示結(jié)果</b></p><p><b>　　圖5-1復(fù)位</b></p><p>　　圖5-2 循

54、環(huán)顯示 </p><p><b>　　使用說明</b></p><p>　　此數(shù)字電壓表，共設(shè)有復(fù)位、啟動、單路/循環(huán)、通道變換、通道+/-、暫停/繼續(xù)6個(gè)按鍵。仿真開始，按啟動鍵即可開始測量顯示，可通過變換單路/循環(huán)以及暫停繼續(xù)按鍵進(jìn)行測量。當(dāng)需要重啟時(shí)，只需按下復(fù)位鍵便可重新開始測量。按鍵如圖6-1所示。</p><p&

55、gt;<b>　　圖6-1 按鍵</b></p><p><b>　　第7章 心得體會</b></p><p>　　為期2個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，在這幾個(gè)星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)過程中我感觸頗深。使我對單片機(jī)的理論知識有了具體的認(rèn)識。通過這次設(shè)計(jì)，我的理論知識掌握得更扎實(shí)，動手能力明顯提高。同時(shí)，通過網(wǎng)上搜索等多方面的查詢資料，比如我們用的AT89S

56、51芯片。通過本次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到許多在書本上沒有的知識，也認(rèn)識到理論聯(lián)系實(shí)踐的重要。理論學(xué)得好，但如果只會紙上談兵，一點(diǎn)用都沒有。通過這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識別和測試，通過對電路的分析，結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)，并利用其它電路作為輔助，提出了一種制作數(shù)字電壓表的有效方法，解決了在制作數(shù)字電壓表時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的數(shù)字顯示不了，顯示數(shù)字模糊的問題。以及如何提高電路的性能等等。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)過程中，我們遇到了不少

57、的問題。比如：通道選擇、復(fù)位、停止功能缺失等。在老師和同學(xué)的幫助下，把問題一一解決，那種心情別提有多高興，很有成就感。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中暴露出我們在理論學(xué)習(xí)中所存在的問題，有些理論知識還處于半只半解的狀態(tài)，通過實(shí)驗(yàn)加深了我們對這些知識的理解。特別是在排查電路，程序問題時(shí)，使我們熟練掌握了一些處理電路故障程序的方法。雖然兩周的課程設(shè)計(jì)很短，但是充分鍛煉了我們的團(tuán)隊(duì)合作能力以及對知識點(diǎn)的鞏固，也培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)能力，樹立了對知識點(diǎn)應(yīng)用的

58、信心最后用一句話來結(jié)束吧?！皩?shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。只有把所學(xué)的理論知識運(yùn)用到生活當(dāng)中，才能發(fā)揮它最好的作用。</p><p>　　另外通過本次課程設(shè)計(jì)讓我對PROTUES和KEIL軟件的使用有了進(jìn)一步的了解，感覺收獲不小。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　王迎旭.單片機(jī)原理與應(yīng)用.2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版

59、社，2012</p><p>　　趙曉安.MCS-51 單片機(jī)原理及應(yīng)用.天津:天津大學(xué)出版社，2001</p><p>　　胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2002</p><p>　　張剛毅,彭喜元.單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì).北京:電子工業(yè)出版社,2008</p><p>　　吳金戌,沈慶陽,郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)

60、用.北京:清華大學(xué)出版社,2002附錄A 程序清單</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　SJMP START ；復(fù)位后跳轉(zhuǎn)</p><p>　　CLEARMEMIO： MOV R0,#10 ；分別給R0、R1、R2、R3賦初始值</p><p>　　MOV R1,#10

61、 ；#10代表字符碼“—”</p><p>　　MOV R2,#10</p><p>　　MOV R3,#10</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　START： MOV DPTR,#TAB ；把字符碼初始地址賦給DPTR</p>&

62、lt;p>　　ACALL CLEARMEMIO ；轉(zhuǎn)移到初始化模塊</p><p>　　ACALL QIDONG0 ；轉(zhuǎn)移到啟動模塊</p><p>　　WAIT： MOV A,#0FFH ；P3是準(zhǔn)雙向口，讀數(shù)前先寫入1</p><p>　　DU-Q： MOV P3,A</p>

63、<p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#07H</p><p>　　SETB P3.3 </p><p>　　JNB P3.3,LOOP1 ；判斷單路還是循環(huán)顯示</p><p>　　MOV R0,A <

64、/p><p>　　SWAP A ；A內(nèi)高四位第四位調(diào)換</p><p><b>　　MOV P3,A</b></p><p>　　CLR P2.5</p><p>　　SETB P2.5 ；啟動START</p><p>　　CLR P2.5

65、</p><p>　　JNB P2.6,$ ；等待A/D轉(zhuǎn)換完成</p><p>　　SETB P2.7 ；OE置1，允許輸出</p><p>　　MOV A,#0FFH </p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><

66、;p><b>　　MOV A,P1</b></p><p>　　CLR P2.7</p><p>　　BCDZH： MOV B,#51 ；轉(zhuǎn)換成BCD碼</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV R1,A

67、 ；百位數(shù)送R1</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　MOV B,#2</b></p><p><b>　　MUL AB</b></p><p>　　MOV B,#10</p><p&g

68、t;<b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV R2,A ；十位數(shù)送R2 </p><p>　　MOV R3,B ；個(gè)位數(shù)送R3</p><p>　　LCALL DISP ；調(diào)用數(shù)據(jù)顯示模塊</p><p>　　SJMP WA

69、IT ；跳轉(zhuǎn)</p><p>　　LOOP1： MOV R0,#0 ；循環(huán)顯示模塊，先給R0置1</p><p>　　LOOP3： INC R0 ；通道加1</p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><

70、;p>　　CJNE A,#08H,NEXT ；通道是7時(shí)，重新置0</p><p>　　MOV A,#00H</p><p>　　NEXT： MOV R0,A</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p><b>　　MOV P3,A</b>

71、;</p><p>　　CLR P2.5</p><p>　　SETB P2.5</p><p>　　CLR P2.5</p><p>　　JNB P2.6,$</p><p>　　SETB P2.7</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p

72、><b>　　MOV P1,A</b></p><p><b>　　MOV A,P1</b></p><p>　　CLR P2.7</p><p>　　MOV B,#51</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p&g

73、t;<b>　　MOV R1,A</b></p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　MOV B,#2</b></p><p><b>　　MUL AB</b></p><p>　　MOV B,#10</

74、p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV R2,A</b></p><p><b>　　MOV R3,B</b></p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　SETB P2.4</p&

75、gt;<p>　　ZANTING： JNB P2.4,DENGDAI ；P2.4為0，由循環(huán)進(jìn)入暫停模塊</p><p>　　SETB P3.3 </p><p>　　JNB P3.3,LOOP3</p><p>　　SJMP WAIT</p><p>　　DENGDAI： LCAL

76、L DISP</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P3.4</p><p>　　JB P3.4,DENGDAI</p><p>　　ACALL ZANTING</p><p>　　DISP： MOV R4,#0FH ；數(shù)字顯示

77、模塊（含小數(shù)點(diǎn)）</p><p>　　LOOP： MOV A,R3</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P2.3</b></p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCAL

78、L DELAY</p><p>　　SETB P2.3</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.2</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p&g

79、t;<p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.2</p><p>　　MOV A, R1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　ADD A,#80H</p><p><b>　　CLR P2.1</b></p

80、><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.1</p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>

81、;　　CLR P2.0</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.0</p><p>　　DJNZ R4,LOOP</p><p><b>　　RET</b></p&g

82、t;<p>　　DISP1： MOV R4,#0FH ；復(fù)位顯示模塊（無小數(shù)點(diǎn)）</p><p>　　LOOP2： MOV A,R3</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.3</p><p><b>　　MOV

83、P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.3</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.2</p><p&

84、gt;<b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.2</p><p>　　MOV A, R1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P2.1</b>

85、;</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.1</p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p>&l

86、t;p>　　CLR P2.0</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.0</p><p>　　DJNZ R4,LOOP2</p><p><b>　　RET</b>&

87、lt;/p><p>　　QIDONG0： LCALL DISP1 ；調(diào)用復(fù)位顯示模塊</p><p>　　SETB p2.4 </p><p>　　JB P2.4,WAIT1 ；判斷啟動鍵是否按下？</p><p><b>　　RET</b></p>

88、<p>　　WAIT1： LCALL DISP1</p><p>　　ACALL DELAY ；延時(shí)</p><p>　　ACALL QIDONG0 ；跳轉(zhuǎn)啟動模塊</p><p>　　DELAY： MOV R6,#20 ；延時(shí)模塊</p><p>　　D1：

89、 MOV R7,#250</p><p>　　DJNZ R7,$</p><p>　　DJNZ R6,D1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB： DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H</p&g