簡易數字電壓表單片機課程設計

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　簡易數字電壓表的設計 </p><p>　　院（系） </p><p>　　專 業(yè) 機械電子工程 </p><p>　　班 級 二班

2、 </p><p>　　學生姓名 </p><p><b>　　指導老師 </b></p><p>　　2015 年 3月 13 日</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　茲發(fā)給

3、機械電子工程（2） 班學生 課程設計任務書，內容如下：</p><p>　　設計題目： 簡易數字電壓表的設計 </p><p>　　應完成的項目： </p><

4、;p>　?。?） 可測0~5V的8路電壓輸入值； </p><p>　　（2） 在LED數碼管上輪流顯示； </p><p>　?。?） 單路選擇顯示；

5、 </p><p>　?。?） 利用功能鍵可以實現滾動顯示，顯示啟動/停止等； </p><p>　　參考資料以及說明： </p><p>　　[1]劉瑞新.單片機原理及應用教程[M]

6、.北京：機械工業(yè)出版社, 2003.7 </p><p>　　[2]張俊,鐘知原,王日根.簡易數字電壓表的設計[J].科協(xié)論壇：下半月,2012（8）34-35 </p><p>　　[3]趙靜,劉少聰,丁浩.王莉莎.基于單片機的數字電壓表的設計[J].數

7、字技術與應用,2011(6):121-125 </p><p>　　[4]魏立峰.單片機原理及應用技術[M].北京大學出版社，2005年 </p>

8、<p>　　[5]譚浩強.C語言程序設計（第二版）[M].北京：清華大學出版社,2005.12 </p><p>　　[6]蔡美琴.MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應用[M].北京：高等教育出版社,2004.4 </p&g

9、t;<p>　　本設計任務書于2015年 3月2日發(fā)出，應于2015年3月13日前完成，然后進行答辯。</p><p>　　專業(yè)教研室、研究所負責人 審核 年 月 日</p><p>　　指導教師 簽發(fā) 年 月 日</p><p><b>　　課程設計評語

10、：</b></p><p><b>　　課程設計總評成績：</b></p><p>　　課程設計答辯負責人簽字：</p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三

11、個被測量，其中電壓量的測量最為經常。而且隨著電子技術的發(fā)展，更是經常需要測量高精度的電壓，所以數字電壓表就成為一種必不可少的測量儀器。</p><p>　　數字電壓表（Digital Voltmeter）簡稱DVM，它是采用數字化測量技術，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉換成不連續(xù)、離散的數字形式并加以顯示的儀表。采用單片機的數字電壓表，由精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便，還可與PC進行實時通信。目前，

12、由各種單片A/D 轉換器構成的數字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領域，示出強大的生命力。</p><p>　　本實驗設計主要講述了數字電壓表的設計過程，主要包括硬件設計和程序設計，硬件主要包括以STC89C51單片機為主要控制電路、數據采樣電路、顯示電路等，是基于51單片機開發(fā)平臺實現的一種數字電壓表系統(tǒng)。該設計采用STC89C51單片機作為控制核心，驅動控制四塊數碼

13、管顯示被測電壓，以ADC0809為模數轉換數據采樣，實現被測電壓的數據采樣，使得該數字電壓表能夠測量0－5V之間的直流電壓值。</p><p>　　關鍵詞：STC89C51、ADC0809、顯示電路、數據采樣</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要0</b></p>&l

14、t;p>　　第一章 設計總體方案1</p><p><b>　　1.1設計任務1</b></p><p><b>　　1.2設計要求1</b></p><p>　　第二章 芯片功能簡介1</p><p>　　2.1 STC89C51單片機簡介1</p><p>

15、;　　2.1.1主要性能特點2</p><p>　　2.1.2 管腳說明3</p><p>　　2.2 ADC0809模數轉換簡介5</p><p>　　2.2.1 主要性能特點5</p><p>　　2.2.2內部結構6</p><p>　　2.3 74HC164移位寄存器6</p><

16、;p>　　2.4 74HC573鎖存器9</p><p>　　2.5 LED顯示系統(tǒng)10</p><p>　　2.5.1 LED顯示器的選擇10</p><p>　　2.5.2 LED譯碼方式11</p><p>　　第三章 設計方案11</p><p>　　3.1硬件設計11</p>

17、<p>　　3.1.1單片機最小系統(tǒng)設計12</p><p>　　3.1.2采樣電路的設計14</p><p>　　3.1.3 鍵盤電路的設計15</p><p>　　3.1.4 LED顯示電路的設計15</p><p>　　3.1.5 整體電路的設計16</p><p>　　3.2系統(tǒng)程序的設計

18、17</p><p>　　第四章 電路板制作與仿真調試24</p><p>　　4.1電路板的設計與制作24</p><p>　　4.2偉福仿真器的仿真調試25</p><p><b>　　第五章 總結26</b></p><p>　　5.1課程設計總結26</p><

19、;p><b>　　參考文獻27</b></p><p>　　第一章 設計總體方案</p><p><b>　　1.1設計任務</b></p><p>　　利用單片機AT89C51與ADC0809設計制作一個數字電壓表，能夠測量直流電壓值。</p><p>　　(1)可測0~5V的8路輸入電壓

20、值；</p><p>　　(2)在LED數碼管上輪流顯示；</p><p><b>　　(3)單路選擇顯示</b></p><p><b>　　1.2設計要求</b></p><p><b>　　A.系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　(1)單片機

21、采用MCS51系列</p><p>　　(2) A/D轉換器0809</p><p>　　(3)鍵盤為4×4行列式鍵盤，按鍵設有10個數字鍵0……9，和5個功能鍵依次是： 各通道輪流顯示鍵、單通道顯示鍵、向左滾動顯示鍵、顯示啟動/停止鍵、回車鍵。</p><p>　　(4)有4位LED管，左邊1位用于指示顯示通道，右邊3位顯示電壓值。</p

22、><p><b>　　B.系統(tǒng)軟件設計</b></p><p>　　(1) 鍵盤管理程序(包括鍵掃描、鍵處理程序)。</p><p>　　(2) LED動態(tài)顯示程序，包括：</p><p>　　(3) 各通道輪流顯示，共顯示8個通道，每通道顯示1s；</p><p>　　(4) 單通道顯示，僅顯示指定

23、通道電壓，并保持到其他功能鍵按下。</p><p>　　第二章 芯片功能簡介</p><p>　　2.1 STC89C51單片機簡介</p><p>　　STC89C51單片機學習板是一款基于8位單片機處理芯片STC89C52RC的系統(tǒng)。其功能強大，可以實現單片機開發(fā)的多種要求，學習、開發(fā)者可以根據需要選配多種常用模塊，達到實驗及教學的目的?！　?9C51單片機學習

24、板功能強大，具有報警，跑馬燈、串行通信（max232）、段碼液晶（msm0801LCD）和字符液晶顯示(LCD1602)、電機控制(L298)、A/D轉換(TLC2543)、D/A轉換(TLC5615)、溫度采集(DS18B20)、數字信號合成(AD9851)、實時時鐘電路(DS1302)、4—20mA輸出、PWM輸出（UC3842）、紅外檢測（KSM-603LM）控制等十七種功能，供學習者學習開發(fā)使用。如圖2-1所示外觀圖。</

25、p><p>　　圖2-1 STC89C51芯片</p><p>　　2.1.1主要性能特點</p><p>　　1、4k Bytes Flash片內程序存儲器； </p><p>　　2、128 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM）； </p><p>　　3、32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口； </p>

26、;<p>　　4、2個中斷優(yōu)先級、2層中斷嵌套中斷； </p><p><b>　　5、6個中斷源； </b></p><p>　　6、2個16位可編程定時器/計數器； </p><p>　　7、2個全雙工串行通信口； </p><p>　　8、看門狗（WDT）電路； </p><p&g

27、t;　　9、片內振蕩器和時鐘電路； </p><p>　　10、與MCS-51兼容； </p><p>　　11、全靜態(tài)工作：0Hz-33MHz； </p><p>　　12、三級程序存儲器保密鎖定； </p><p>　　13、可編程串行通道； </p><p>　　14、低功耗的閑置和掉電模式。</p>

28、<p>　　2.1.2 管腳說明</p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 </p><p>　　P1口：P

29、1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且

30、作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向

31、I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能： </p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口） </p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口） </p><p>　　P3.2 /INT0

32、（外部中斷0） </p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1） </p><p>　　P3.4 T0（T0定時器的外部計數輸入） </p><p>　　P3.5 T1（T1定時器的外部計數輸入） </p><p>　　P3.6 /WR（外部數據存儲器的寫選通） </p><p>　　P3.7 /RD（外部數據

33、存儲器的讀選通） </p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 </p><p>　　I/O口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時實際上并不從外部讀入數據，而是把端口鎖存器的內容讀入到內部總線，經過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時才真正地把外部的數據讀入到內部總線。89C51的P0、P1、P2、P3口作為輸入時都是準雙向口。

34、除了P1口外P0、P2、P3口都還有其他的功能。 </p><p>　　RST：復位輸入端，高電平有效。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 </p><p>　　ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖信號端。當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信

35、號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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，置位無效。 </p><p>　　PSEN：外部程序存儲器的選通信號，低電平有效。在由外部程序存儲器取

36、指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。 </p><p>　　EA/VPP：外部程序存儲器訪問允許。當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP

37、）。 </p><p>　　XTAL1：片內振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端。 </p><p>　　XTAL2：片內振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　圖2-2 AT89C51芯片管腳</p><p>　　2.2 ADC0809模數轉換簡介</p><p>　　ADC0809是美國國家半導體公司生產的

38、帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。產品外觀圖如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 ADC0809芯片</p><p&g

39、t;　　2.2.1 主要性能特點</p><p>　?。?）8路輸入通道，8位A/D轉換器，即分辨率為8位。 </p><p>　?。?）具有轉換起?？刂贫?。 </p><p>　?。?）轉換時間為100μs(時鐘為640kHz時)，130μs（時鐘為500kHz時）　 </p><p>　　（4）單個+5V電源供電 </p>

40、<p>　?。?）模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點和滿刻度校準。 </p><p>　　（6）工作溫度范圍為-40～+85攝氏度 </p><p>　?。?）低功耗，約15mW。 </p><p><b>　　2.2.2內部結構</b></p><p>　　ADC0809內部邏輯電路如下：</p>

41、;<p>　　圖2-4 ADC0809內部圖</p><p>　　ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，內部結構如圖所示，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型A/D轉換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。</p><p>　　2.3 74HC164移位寄存器</p><p><b>　　2.3.1

42、概述</b></p><p>　　74HC164、74HCT164 是高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。74HC164、74HCT164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數據，然后并行輸出。數據通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數據輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端

43、接高電平，一定不要懸空。</p><p>　　時鐘 (CP) 每次由低變高時，數據右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數據輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。</p><p>　　主復位 (MR) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。</p><p><b&

44、gt;　　2.3.2 特性</b></p><p><b>　　門控串行數據輸入 </b></p><p><b>　　異步中央復位 </b></p><p>　　符合 JEDEC 標準 no. 7A </p><p>　　靜電放電 (ESD) 保護： ·HBM

45、EIA/JESD22-A114-B 超過 2000 V ·MM EIA/JESD22-A115-A 超過 200 V 。 </p><p><b>　　多種封裝形式 </b></p><p>　　額定從 -40 °C 至 +85 °C 和 -40 °C 至 +125 °C 。</p><

46、p><b>　　2.3.3 功能圖</b></p><p>　　圖2-5. 邏輯符號</p><p>　　圖2-6 74HC164管腳分布圖</p><p>　　74HC164典型工作時序圖：</p><p>　　圖2-7 74HC164工作時序圖</p><p>　　2.4 74HC573

47、鎖存器</p><p>　　在數碼管顯示方面，要維持一個數據的顯示，往往要持續(xù)的快速的刷新。尤其是在四段八位數碼管等這些要選通的顯示設備上。在人類能夠接受的刷新頻率之內，大概每三十毫秒就要刷新一次。這就大大占用了處理器的處理時間，消耗了處理器的處理能力，還浪費了處理器的功耗。</p><p>　　鎖存器的使用可以大大的緩解處理器在這方面的壓力。當處理器把數據傳輸到鎖存器并將其鎖存后，鎖存器

48、的輸出引腳便會一直保持數據狀態(tài)直到下一次鎖存新的數據為止。這樣在數碼管的顯示內容不變之前，處理器的處理時間和IO引腳便可以釋放。可以看出，處理器處理的時間僅限于顯示內容發(fā)生變化的時候，這在整個顯示時間上只是非常少的一個部分。而處理器在處理完后可以有更多的時間來執(zhí)行其他的任務。這就是鎖存器在LED和數碼管顯示方面的作用:節(jié)省了寶貴的MCU時間。</p><p>　　鎖存器作用：鎖存器(Latch)是一種對脈沖電平敏

49、感的存儲單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。鎖存，就是把信號暫存以維持某種電平狀態(tài)。鎖存器的最主要作用是緩存，其次完成高速的控制其與慢速的外設的不同步問題，再其次是解決驅動的問題，最后是解決一個 I/O 口既能輸出也能輸入的問題。</p><p>　　鎖存器就是把當前的狀態(tài)鎖存起來，使CPU送出的數據在接口電路的輸出端保持一段時間鎖存后狀態(tài)不再發(fā)生變化，直到解除鎖定。還有些芯片具有鎖存器，比如芯片

50、74LS244就具有鎖存的功能，它可以通過把一個引腳置高后，輸出就會保持現有的狀態(tài)，直到把該引腳清0后才能繼續(xù)變化。</p><p>　　圖2-8 74HC573鎖存器管腳圖</p><p>　　LE為鎖存控制端;OE為使能端。</p><p>　　2.5 LED顯示系統(tǒng)</p><p>　　2.5.1 LED顯示器的選擇</p>

51、;<p>　　在本設計中，選擇4位一體的數碼型LED顯示器，簡稱“4-LED”。本系統(tǒng)中第一位為通道顯示，第二位為顯示電壓的整數位，即個位，后兩位顯示電壓的小數位，分別為十分位和百分位。</p><p>　　4-LED顯示器引腳如圖2-9所示，是一個共陰極接法的4位LED數碼顯示管，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選端，dp是小數點引出端，4位

52、一體LED數碼顯示管的內部結構是由4個單獨的LED組成，每個LED的段輸出引腳在內部都并聯后，引出到器件的外部。</p><p>　　圖2-9 4位LED外觀及引腳圖</p><p>　　圖2-10 A5416AH四位共陰數碼管引腳詳圖</p><p>　　對于這種結構的LED顯示器，它的體積和結構都符合設計要求，由于4位LED陰極的各段已經在內部連接在一起，所以必

53、須使用動態(tài)掃描方式（將所有數碼管的段選線并聯在一起，用一個I/O接口控制）顯示。</p><p>　　2.5.2 LED譯碼方式</p><p>　　譯碼方式是指由顯示字符轉換得到對應的字段碼的方式，對于LED數碼管顯示器，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現顯示字符碼的轉換。</p>

54、<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[3]。</p><p>　　本設計系統(tǒng)中為了簡化硬件線路設計，LED譯碼采用軟件編程來實現。由于本設計采用的是共陰極LED，其對應的字符和字段碼如下表2-1所示。</p><p>　　表2-1 共陰極字段碼表</p><p><b>　　第三

55、章 設計方案</b></p><p><b>　　3.1硬件設計</b></p><p>　　圖3-1為硬件的總體框圖，可分為四個模塊。模數轉換使用ADC0809芯片，它將輸入的模擬電壓量轉換為一個8位的二進制數字，然后進入到單片機STC80C51控制單元，經過驅動處理模塊用數碼管顯示出直流電壓值。另外注意ADC0809芯片輸入電壓不可大于5V。</

56、p><p>　　3.1.1單片機最小系統(tǒng)設計</p><p><b>　　1.時鐘電路的設計</b></p><p>　　MCS-51單片機芯片內部有一個高增益反相放大器，用于構成震蕩器，XTAL1為該放大器的輸入端，XTAL2為該放大器輸出端，但形成時鐘電路還需附加其他電路。</p><p>　　本設計系統(tǒng)采用內部時鐘方式

57、，利用單片機內部的高增益反相放大器，外部電路簡，只需要一個晶振和 2個電容即可，如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 時鐘電路的設計</p><p><b>　　2.復位電路的設計</b></p><p>　　單片機在啟動運行時都需要復位，使CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。MCS-51單片機有一

58、個復位引腳RST,采用施密特觸發(fā)輸入。當震蕩器起振后，只要該引腳上出現2個機器周期以上的高電平即可確保時器件復位。復位電路如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 復位電路的設計</p><p>　　3.單片機電源電路設計</p><p>　　只要能夠提供穩(wěn)定的+5V電壓的各種電源都可以，但一般都用三端穩(wěn)壓器7805。</p><p>

59、　　接法如圖，7805的“1”有7V以上就行。C1可選1000~2200微法的電解電容，C3可選10~100微法的電解電容，C2、C4可選0.01~0.1微法的無極電容。如圖3-4所示。當然，電源這塊不是我們本次實驗的設計重點，這里大概提一下。</p><p><b>　　圖3-4電源電路</b></p><p>　　3.1.2采樣電路的設計</p>&

60、lt;p>　　這里使用的是ADC0809的模數轉換芯片，可根據其工作機理來設計電路圖：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A/D轉換，之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A/D轉換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉

61、換結果的數字量輸出到數據總線上。 </p><p>　　轉換數據的傳送 A/D轉換后得到的數據應及時傳送給單片機進行處理。數據傳送的關鍵問題是如何確認A/D轉換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。采樣電路如圖3-5所示。</p><p><b>　　圖3-5 采樣電路</b></p><p>　　3.1.3 鍵盤電路的設計</p&g

62、t;<p>　　當按鍵數量較多時，為節(jié)省I/O口線和減少引線，常將其按矩陣方式連接。每條行線與列線的交叉處通過一個按鍵來接通，則只需要N條行線和M條列線，即可組成N*M個按鍵的鍵盤。比如，有16個按鍵的鍵盤，可將其按4*4的方式連接，即4根行線和4根列線，每根行線和列線交叉點處即為一個鍵位，其連接形式如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 鍵盤電路的設計</p><p&g

63、t;　　3.1.4 LED顯示電路的設計</p><p>　　單片機的并行口不能直接驅動LED顯示器，所以，在一般情況下，必須采用專用的驅動電路芯片，使之產生足夠大的電流，顯示器才能正常工作[7]。如果驅動電路能力差，即負載能力不夠時，顯示器亮度就低，而且驅動電路長期在超負荷下運行容易損壞，因此，LED顯示器的驅動電路設計是一個非常重要的問題。</p><p>　　為了簡化數字式直流電壓表

64、的電路設計，在LED驅動電路的設計上，可以利用單片機P0口上外接的上拉電阻來實現，即將LED的A-G段顯示引腳和DP小數點顯示引腳并聯到P0口與上拉電阻之間，這樣，就可以加大P0口作為輸出口德驅動能力，使得LED能按照正常的亮度顯示出數字，如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 LED顯示電路的設計</p><p>　　3.1.5 整體電路的設計</p><p&

65、gt;　　最終結合整體硬件布局以及適合布線規(guī)劃的設計。最終整體電路的設計如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 整體電路的設計</p><p>　　3.2系統(tǒng)程序的設計</p><p>　　系統(tǒng)程序的設計是對照已經設計好的硬件電路進行編寫的程序，其每個函數模塊及其硬件原理都可以在上一節(jié)中進行對應。</p><p><b>　

66、　系統(tǒng)程序設計代碼：</b></p><p>　　//-------------------------頭文件與宏定義-------------------------------</p><p>　　#include<reg52.h> //頭文件</p><p>　　#include <intrins.h>

67、; //使用其中的移位函數_crol_與_cror_</p><p>　　#define uchar unsigned char //簡寫定義，方面后面書寫</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define ADD P3</p><p>　　uchar code

68、LED_Data1[]=</p><p>　　{0xfc,0xc0,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6};//共陰數碼管表0~9</p><p>　　uchar code LED_Data2[]=</p><p>　　{0xfd,0x61,0xdb,0xf3,0x67,0xb7,0xb7,0xe1,0xff,0xf7};/

69、/共陰數碼管表0.~9.</p><p>　　sbit HC164_DATA=P1^1; //定義HC164數據位</p><p>　　sbit HC164_CLK=P1^0; //定義HC164時鐘位</p><p>　　sbit a0=ACC^0;</p><p>　　sbit channel=P1^2; //定義數碼管通道<

70、;/p><p>　　sbit wei1=P1^3; //定義各個數碼管的位選</p><p>　　sbit wei2=P1^4;</p><p>　　sbit wei3=P1^5;</p><p>　　sbit ST=P1^6; //定義A/D轉換啟動信號輸入端</p><p>　　sbit O

71、E=P1^7; //定義輸出允許控制端</p><p>　　sbit ADD_A=P3^5; //定義A/D轉換三個地址位</p><p>　　sbit ADD_B=P3^6;</p><p>　　sbit ADD_C=P3^7;</p><p>　　uchar num,getdata,temp1,temp2,tem

72、p3,temp4;</p><p>　　uchar a=0,b=0,c=0,t=0,k=0,sig_flag=0,on_off=0,CHAN=0,chan_temp=0;nTIME=0,sig_mul=0,k1=0;</p><p>　　//-------------------------原函數聲明---------------------------------</p>

73、<p>　　void init();</p><p>　　void AD_convert(uchar j);</p><p>　　void HC164_Display(uchar data_buf);</p><p>　　void LED_scan(uchar l,uchar m,uchar n,uchar w);</p><p>

74、　　void mul_display();</p><p>　　void left_display();</p><p>　　uchar keyscan();</p><p>　　uchar key_driver();</p><p>　　void delay_ms(uint);</p><p>　　//-------

75、---------------------主函數----------------------------------</p><p>　　void main() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　init(); //通電即初始化</p><p><b>　　while

76、(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　switch (key_driver())</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0:if(sig_flag==1)k=0;k1=0;break;</p>&l

77、t;p>　　case 1:if(sig_flag==1){k=0x20;k1=1;}break;</p><p>　　case 2:if(sig_flag==1){k=0x40;k1=2;}break;</p><p>　　case 3:if(sig_flag==1){k=0x60;k1=3;}break;</p><p>　　case 4:if(sig_fl

78、ag==1){k=0x80;k1=4;}break;</p><p>　　case 5:if(sig_flag==1){k=0xa0;k1=5;}break;</p><p>　　case 6:if(sig_flag==1){k=0xc0;k1=6;}break; </p><p>　　case 7:if(sig_flag==1){k=0xe0;k1=7;}bre

79、ak;</p><p><b>　　case 8:;</b></p><p>　　case 9:;break;</p><p>　　case 10:if(on_off==1){sig_mul=2;TR0=1;}sig_flag=0;break; //多通道顯示 </p>&

80、lt;p>　　case 11:sig_flag=1;TR0=0;break; //單通道顯示</p><p>　　case 12:if(on_off==1)left_display();break; //向左滾動顯示</p><p>　　case 1

81、3:on_off++; //啟動與關閉顯示</p><p>　　if(on_off==1){channel=0;wei1=0;wei2=0;wei3=0;TR0=1;};</p><p>　　if(on_off==2){channel=1;wei1=1;wei2=1;wei3=1;on_off=0;}</p><p><b>　　break;<

82、;/b></p><p>　　case 14:break;</p><p><b>　　case 15:</b></p><p>　　if(sig_flag==1){sig_mul=1;}break;//enter</p><p>　　default: //默認為多通道，但關閉顯示<

83、/p><p>　　if(on_off==1){</p><p>　　if(sig_mul==1){AD_convert(k);LED_scan(k1,a,b,c);}</p><p>　　else mul_display();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>

84、　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//------------------------初始化函數-------------------

85、----------------</p><p>　　void init() //初始化定時器以及數碼管位選</p><p><b>　　{</b></p><p>　　channel=1;wei1=1;wei2=1;wei3=1;</p><p><b>　　P2=0XF0;<

86、;/b></p><p>　　TMOD=0X01; //T0為模式1</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;//0.05s</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p&g

87、t;<b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　on_off=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//------------------------ADC0809轉換----------------------------------</

88、p><p>　　void AD_convert(uchar j) //將模擬量轉化為數字量</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=0xff; //讀取前先寫1</p><p><b>　　P3=j;</b></p><p>

89、;<b>　　ST=0;</b></p><p><b>　　ST=1;</b></p><p><b>　　ST=0;</b></p><p>　　delay_ms(5); //延時以便芯片轉化完畢</p><p><b>　　OE=1;<

90、/b></p><p>　　delay_ms(1);</p><p>　　temp4=P0; //根據電路圖，將獲取數據順序57684321調整為12345678，使其為真實值</p><p>　　temp1=(_crol_(temp4,3)&0x80)|(temp4&0x6f)|(_cror_(temp4,3)&

91、;0x10);</p><p>　　temp4=(_crol_(temp1,7)&0x80)|(_crol_(temp1,5)&0x40)|(_crol_(temp1,3)&0x20)|(_crol_(temp1,1)&0x10);</p><p>　　temp3=(_cror_(temp1,7)&0x01)|(_cror_(temp1,5)&

92、;0x02)|(_cror_(temp1,3)&0x04)|(_cror_(temp1,1)&0x08);</p><p>　　getdata=temp3|temp4;</p><p>　　delay_ms(10);</p><p>　　getdata=getdata*2 ; //標度變換(用范圍0~500來表示5V)</p>

93、<p>　　a=getdata/100; //個位數值獲取</p><p>　　b=(getdata-a*100)/10; //十分位數值獲取</p><p>　　c=getdata-a*100-b*10; //百分位數值獲取</p><p><b>　　OE=0;</b></p><p&

94、gt;　　return a,b,c ;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//----------------------HC164串入并出函數------------------------------</p><p>　　void HC164_Display(uchar data_buf)</p>&

95、lt;p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i；</b></p><p>　　ACC=data_buf;</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p&g

96、t;　　HC164_CLK=0; //上升沿出發(fā)移位</p><p>　　HC164_DATA=a0; //將ACC^0賦值給數據位</p><p>　　HC164_CLK=1;</p><p>　　ACC=ACC>>1; //對ACC進行移位</p><p><b>

97、　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//---------------------數碼管動態(tài)掃描函數------------------------------</p><p>　　void LED_scan(uchar l,uchar m,uchar n,uchar w)</p>

98、<p><b>　　{</b></p><p>　　channel=0;wei1=1;wei2=1;wei3=1;HC164_Display(LED_Data1[l]);delay_ms(10);HC164_Display(0x0);channel=1;delay_ms(1); //channel通道開 </p><p>　　wei1=0;chann

99、el=1;wei2=1;wei3=1;HC164_Display(LED_Data2[m]);delay_ms(10);HC164_Display(0x0);wei1=1;delay_ms(1); //wei1通道開</p><p>　　wei2=0;channel=1;wei1=1;wei3=1;HC164_Display(LED_Data1[n]);delay_ms(10);HC164_Display

100、(0x0);wei2=1;delay_ms(1); //wei2通道開</p><p>　　wei3=0;channel=1;wei1=1;wei2=1;HC164_Display(LED_Data1[w]);delay_ms(10);HC164_Display(0x0);wei3=1;delay_ms(1); //wei3通道開</p><p><b>　　}&

101、lt;/b></p><p>　　//-------------------------8個通道輪流顯示-----------------------------</p><p>　　void mul_display()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　AD_convert(CHAN);

102、</p><p>　　delay_ms(8);</p><p>　　LED_scan(chan_temp,a,b,c);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//--------------------------延時子程序---------------------------------<

103、/p><p>　　void delay_ms(uint i) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　uchar x,j; </p><p>　　for(j=0;j<i;j++) </p><p>　　for(x=0;x<=50;x++); </p>

104、;<p><b>　　}</b></p><p>　　//--------------------------鍵盤掃描程序-------------------------------</p><p>　　uchar keyscan()</p><p><b>　　{</b></p><p

105、>　　uchar sccode; //定義鍵盤行列變量</p><p>　　uchar recode;</p><p><b>　　P2=0xf0;</b></p><p>　　if((P2&0xf0)!=0xf0) //檢測是否有鍵被按下</p><p>&

106、lt;b>　　{</b></p><p>　　delay_ms(8); //延時消抖動</p><p>　　if((P2&0xf0)!=0xf0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　sccode=0xfe;</p><p&

107、gt;　　while((sccode&0x10)!=0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=sccode;</p><p>　　if((P2&0xf0)!=0xf0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　

108、　recode=(P2&0xf0)|0x0f;</p><p>　　while((P2&0xf0)!=0xf0);</p><p>　　return(~recode+~sccode);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p&

109、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　sccode=(sccode<<1)|0x01;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>&l

110、t;/p><p>　　while((P2&0xf0)!=0xf0);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return(0);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//--------------------按鍵編碼對應表

111、-----------------------------------</p><p>　　uchar key_driver()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar temp=0,num=100;</p><p>　　temp=keyscan();</p><p&g

112、t;　　switch (temp)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x11:num=1;break;</p><p>　　case 0x12:num=2;break;</p><p>　　case 0x14:num=3;break;</p><p>　　ca

113、se 0x18:num=10;break;</p><p>　　case 0x21:num=4;break;</p><p>　　case 0x22:num=5;break;</p><p>　　case 0x24:num=6;break;</p><p>　　case 0x28:num=11;break;</p><p&

114、gt;　　case 0x41:num=7;break;</p><p>　　case 0x42:num=8;break;</p><p>　　case 0x44:num=9;break;</p><p>　　case 0x48:num=12;break;</p><p>　　case 0x81:num=13;break;</p>

115、<p>　　case 0x82:num=0;break;</p><p>　　case 0x84:num=14;break;</p><p>　　case 0x88:num=15;break;</p><p>　　default :break;</p><p><b>　　}</b></p>&

116、lt;p>　　return num;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//--------------------------定時器定時---------------------------------</p><p>　　void timer0(void) interrupt 1</p><

117、;p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-49995)/256; //裝定時初值</p><p>　　TL0=(65536-49995)%256;</p><p><b>　　nTIME++;</b></p><p>　　if(nTIME==20)<

118、;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　nTIME=0;</b></p><p>　　chan_temp++;</p><p>　　CHAN=chan_temp<<5;</p><p>　　if(chan_temp==8)chan_temp

119、=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　第四章 電路板制作與仿真調試</p><p>　　4.1電路板的設計與制作</p><p>　?。?）打印：根據調整好的PCB圖，進行設置，并打印出來，PCB打印圖如圖

120、4-1所示。</p><p>　?。?）曝光：撕開感光板上的白色不透明保護膜，感光板銅皮面被綠色的化學物質——感光膜所覆蓋 ，將打印的原理圖一面與感光膜貼合，放入曝光機中，注意紙在下層，先進行抽真空，然后設置參數為下曝光，曝光時間為300秒，啟動曝光。</p><p>　?。?）顯像：將曝光好的板子放入顯像劑中，邊抖動邊觀察板子，一旦板上出現清晰的圖案就應立即將板子拿出，避免顯影過度，然后

121、放入清水中沖洗干凈。檢查磨面線路是否有短路或開路的地方,短路的地方用小刀刮掉,斷路的地方用油性筆修補.</p><p>　?。?）腐蝕：將板子放入腐蝕液中浸泡直至該腐蝕掉的銅消除干凈。注意不要過度腐蝕。</p><p>　?。?）打孔與焊接：根據所需孔的大小選擇尺寸合適的鉆頭打孔，利用電烙鐵、焊錫和松香將元器件焊接在電路板上。</p><p>　?。?）檢查電路：對

122、整個電路板進行全面的測試，如果有問題結合原理圖對電路進行更換元件，重新焊接等調整，測試通過后整個電路板就算順利完成了。</p><p>　　圖4-1 PCB打印圖</p><p>　　4.2偉福仿真器的仿真調試</p><p>　　硬件仿真，就是仿真器接電腦，仿真器再通過仿真頭接目標板，然后程序就能在線仿真。這里使用的是偉福仿真器V8/T，當仿真器連接好了以后，打開

123、51開發(fā)軟件平臺KEIL（version2），通過在KEIL中修改你的程序中不滿意的部分，仿真器會在軟件平臺KEIL的控制下時時聯動。然后通過單步運行程序或者讓程序運行到指定的程序行停止，等等調試方法調試你的程序，直到你滿意為止，全部過程硬件都會和程序同步運行，所見即所得。可以極大地提高效率，不用再反復的用編程器向51芯片中燒錄程序。仿真器就是通過仿真頭用軟件來代替了在目標板上的51芯片，關鍵是不用反復的燒寫,不滿意隨時可以改,可以單步