单片机课设_我的单片机课设
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单片机
基于
刘慧
2012128040 1211电工
2014年11月02日
单片机的电压显示电路
目录
第一章
设计任务和要求„„„„„„„„„„4
第二章 单元电路设计及仿真„„„„„„„„„5
第三章 电路模块功能的分析„„„„„„„„„„10
第四章 心得与体会„„„„„„„„„„„„„12
前言
我们在做一个单片机系统时，常常会遇到这样那样的数集，在这些被采集的数据中，大部分可以通过我们的 I/O 口扩展接口电路直接得到，由于 51 单片机大部分不带 AD 转换器，所以模拟量的采集就必须靠 A/D或 V/F 实现。下现我们就来了解一下AD0809与51 单片机的接口及其程序设计。数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。
第一章
设计任务和要求
直流数字电压表主要由
AD转换器ADC0809，单片机芯片AT89S51控制电路，液晶显示电路三部分构成。其中由ADC0809组成的转换电路，将输入的模拟量信号进行取样、转换，然后将转换的数字信号送进单片机，单片机控制电路主要实现对数据进行处理，显示电路主要用于将单片机得信号数据转换后显示测量结果。方案的主要特点是：
（1）用液晶1602能直接精确、清晰显示所测电压数值，使整机线路简化。
（2）采用+5V和—5V两组电源供电。
（3）采用AT89S51单片机芯片实现整个电路控制。（4）显示亮度较高。
（5）采用转换器AD0809，实现八路直流电压检测，电压测量范围为0—10V，能显示指定电压通道和电压值。（6）电路有8条模拟量输入通道由16个10K电阻，8组阻值为1:1构成，采用降压原理实现0V-10V电压测量。
第二章 单元电路设计及仿真
1、AD0809 的逻辑结构
ADC0809 是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成（见图1）。多路开关可选通8个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
2、AD0809 的工作原理
IN0－IN7：8 条模拟量输入通道 ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将 A，B，C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B 和 C 为地址输入线用于选通 IN0－
IN上的一路模拟量输
入。通道选择表如下表所示。
C B A 选择的通道
0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 数字量输出及控制线：11 条 ST 为转换启动信号。当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行 A/D 转换；在转换期间，ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当 EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D 转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0 为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为 500KHZ，VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。
3、ADC0809 应用说明
（1）ADC0809 内部带有输出锁存器，可以与AT89S51 单片机直接相连。
（2）初始化时，使 ST 和OE信号全为低电平。
（3）送要转换的哪一通道的地址到 A，B，C端口上。
（4）在ST 端给出一个至少有 100ns 宽的正脉冲信号。
（5）是否转换完毕，我们根据EOC 信号来判断。
（6）当EOC变为高电平时，这时给OE 为高电平，转换的数据就输出给单片机了。
4、AD0809 的应用
电路说明：主要由 AD 转换器 AD0809，频率发生器 SUN7474，单片机 AT89S51及显示用数码管组成。AD0809的启动方式为脉冲启动方式，启动信号START启动后开始转换，EOC 信号在START 的下降沿10us后才变为无效的低电平。这要求查询程序待EOC无效后再开始查询，转换完成后，EOC 输出高电平，再由 OE 变为高电平来输出转换数据。我们在设计程序时可以利用 EOC 信号来通知单片机（查询法或中断法）读入已转换的数据，也可以在启动AD0809 后经适当的延时再读入已转换的数据。AT89S51的输出频为晶振频的1/6（2MHZ），AT89S1 与SUN7474连接经与7474的ST脚提供 AD0809 的工作时钟。AD0809 的工作频范围为 10KHZ-1280KHZ,当频率范围为500KHZ 时，其转换速度为128us。AD0809 的数据输出公式为：Dout=Vin*255/5=Vin*51,其中Vin为输入模拟电压，Vout 为输出数据。
当输入电压为 5V 时，读得的数据为 255 再乘以 2，得 510。我们用 510*98%得 499,再将百位数码管的小数点点亮，显示为４.99V，显示值与输入值基本吻合。编程思路：
（1）向AD0809 写入通道号并启动转换
（2）延时 1ms 后等待EOC 出现高电平(JNB
EOC,$)（3）给OE 置高并读入转换数据存入数据地址或数组中。
（4）显示
根据设计要求，结合硬件电路，在输入模拟信号时采用电阻分压，最终价的采样输入电压只有实际输入电压的二分之一，所以在变下程序时，要编写一段数据调整程序，其中还应注意硬件显示电路采用了液晶显示，液晶显示的频率有一定的要求，这就要求再编写程序时，还要考虑到显示子程序。程序设计流程图如图
应用程序设计
（1）程序起始地址MCS-51系列单片机复位后，（PC）=0000H,而0003H~002BH分别为各中断源的入口地址。所以，编写程序时，应在0000H处写一条跳转指令。当CPU接到中断请求信号并予以响应后，CPU把当前的PC内容压入栈中进行保护，然后转入响应的中断服务程序
（2）(2)AD0809时钟脉冲信号本方案中，采用软件定时的方式，该单片机的时钟频率为12MHZ，1个机器周期时间为1us，可以计算出计数初值：TC=65536-5，即有TH0=(65536-5)/256；TL0=(65536-5)%256；定时器T0以定时方式1完成定时。程序如下；
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int sbit st=P3^2;sbit oe=P3^1;sbit eoc=P3^0;
uchar code tab[]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09};//数码管显示段码 uchar code td[]={0x00,0x10,0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70};//通道先择数组
uint ad_0809,ad_data1,ad_data2,ad_data3,ad_data0;uchar m,number;
uchar x[8];//八通道数据待存数组
void delaynms(uint x);//nms延时程序
void display();//显示程序
void ad0809();//芯片启动程序
void key();//键扫描程序
main()
{
number=1;
P1=0x00;
while(1)
{
ad0809();//调AD0809 启动子程序
key();//调按键子程序
ad_0809=x[number];//把相关通道数据给 ad_0809
display();//调显示
}}
//nms 延时程序
void delaynms(uint x){
uchar i;
while(x-->0)
{
for(i=0;i
{;}}} void display(){
uchar a;
ad_data1=(ad_0809*49/25)/100;//读得的数据乘以2 再乘以98%除以100 得百位 ad_data2=((ad_0809*49/25)%100)/10;//读得的数据乘以 2 再乘以 98%再分出十位
ad_data3=(((ad_0809*49/25)%100)%10);//读得的数据乘以2 再乘以98%再分出个位
for(a=0;a
P0=tab[ad_data3];//送小数点后第二位显示
P2=0x07;//选通第一个数码管 delaynms(3);
P0=tab[ad_data2];//送小数点后第一位显示
P2=0x0b;//选通第二个数码管
delaynms(3);
P0=tab[ad_data1];//送整数显示
P0_7=0;//点亮第三个数码管小数点
P2=0x0d;//
选通第三个数码管
delaynms(3);
P0=tab[number];//送通道号显示
P2=0x0e;delaynms(3);}}
void ad0809()
{
uchar i,m=1;
for(i=0;i
{
P0=td[i];//选通通道
oe=0;//以下三条指令为起动 AD0809
st=0;
st=1;
st=0;
delaynms(1);
while(!eoc);//等待转换结束
oe=1;//取出读得的数据
x[m]=P2;//送相关通道数组
oe=0;
m++;}}
void key(){
if(!P3_5)//P3.5 是否按下
{
delaynms(20);//延时判误
if(!P3_5)//再一次判断 P3。5 是否按下
{
while(!P3_5);//等待P3。5 为高电平
numif(number>8)number=1;//八通道
}}} ber++;//通道号显示加一
if(number>8)number=1;//八通道 }}}
电路原理图如下：
第三章 电路模块功能的分析
3.1液晶显示部分
采用液晶1602，能够16*02即32个字符（16列2行）。1602采用标准的16脚接口，其中，第1脚：VSS为电源地； 第2脚:VDD接5V电源正极；
第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端，接地电源时对比度最高（对
比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器，低电平0时选择指令寄存器。
第5脚：RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，低电平0时进行写操作。
第6脚：E（或EN）端为使能端。第7-14脚：D0-D7为8位双向数据端。
第15-16脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。3.2电路检测部分
电路检测部分由电阻和发光二极管组成，接通电源，电路连接无误，灯亮。发光二极管用来检测电路是否连通。电路检测部分电路图：
3.3切换通道电路部分 AD0809 转换器有IN0－IN7共8 条模拟量输入通道；电路功能测量时，用两个大的按键开关来切换通道，实现测量。其中，一个是通过手按按键来切换，另一个按下则实现是自动顺序切换，切换通道的电路图如图8所示：
四．心得与体会
这次设计是体现我专业优势和特点的一次锻炼。从选题，到选原理图制版至最后的写论文。其间查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改原理图，每一个过程都是对自己能力的一次检验和提高。通过这次实践，我了解了数字电压表的制作，工作原理及相关芯片的使用和工作原理，锻炼了自己的实际动手能力，培养了自己独立工作能力。我觉得这次实训是对我专业知识和实际动手能力的一次综合检验，同时也是为自己今后走向社会的一次热身。
这次实训收获颇多，比如学会了查找有用信息跟相关资料，有用的数据，并熟悉了做板的流程和巩固了相关专业知识。
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