課程設(shè)計(jì)---基于adc0809的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于ADC0809的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本電路以ADC0809和AT89S51為核心，該系統(tǒng)有四個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊、顯示模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊，設(shè)計(jì)中采用ADC0809進(jìn)行摸數(shù)轉(zhuǎn)換，利用MCS-51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，顯示模塊采用LCD1602液晶顯示器顯示，采用獨(dú)立式按鍵

2、選擇單路顯示或者8路輪流顯示。能夠測量0－5V之間的直流電壓值。讀數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，測量方便。誤差范圍在-0.02~+0.02之間最小分辨率位0.019。硬件設(shè)計(jì)應(yīng)用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具，軟件設(shè)計(jì)采用模塊化編程方法。關(guān)鍵詞：簡易數(shù)字電壓表； AT89S51；ADC0809；LCD1602; 數(shù)據(jù)處理。</p><p>　　目 錄第1章 系統(tǒng)方

3、案的選擇與論證 ................................11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 ...................................................11.1.1 任務(wù) ..................................................................11.2 簡易數(shù)字電壓表基本方案 ....................

4、.................11.2.1 模塊方案選擇與論證 .........................................11.2.2 單片機(jī)方案選擇和論證 ......................................11.2.3 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換方案的選取 ....................................11.2.4 顯示方案 .................

5、...........................................31</p><p>　　系統(tǒng)方案的選擇與論證</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</p><p>　　查閱相關(guān)的資料，了解電壓表的的原理與應(yīng)用；研究一個(gè)比較合理的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行理論分析及方案論證。</p><p>　　對(duì)電壓表原理進(jìn)行理論

6、分析、并進(jìn)行方案論證；</p><p>　　進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、繪制電壓表的電路原理圖；</p><p><b>　　1.1.1 任務(wù)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)要求能夠測量0～5V電壓，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊和單片機(jī)及顯示器進(jìn)行電壓的測量與顯示，具體要求如下：</p><p>　　用Protel軟件繪制電路原理圖；&l

7、t;/p><p>　　下載程序，焊接元器件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的功能，檢測精度。</p><p>　　撰寫10000字以上的課程設(shè)計(jì)說明書。</p><p>　　1.2 簡易數(shù)字電壓表基本方案</p><p>　　1.2.1 模塊方案選擇與論證</p><p>　　本設(shè)計(jì)選擇AT89C51單片機(jī)作為核心控制器件。A/D轉(zhuǎn)換采用

8、ADC0809實(shí)現(xiàn)。電壓顯示采用4位一體的LED數(shù)碼管，LED數(shù)碼管的段碼輸入由并行端口P2產(chǎn)生；位碼輸入由并行端口P3低四位產(chǎn)生[6]?！　∮布娐吩O(shè)計(jì)由7個(gè)部分組成：主控模塊AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)，A/D轉(zhuǎn)換電路，LED顯示系統(tǒng)，LED驅(qū)動(dòng)電路，復(fù)位電路，晶振電路以及測量電壓輸入電路。</p><p>　　1.2.2 單片機(jī)方案選擇和論證</p><p>　　采用AT89C51，它

9、是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，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>　　1.2.3 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換方案的選取</p><p>　　采用ADC0809，它

10、是是帶有8：1多路模擬開關(guān)的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，所以它可有8個(gè)模擬量的輸入端，由芯片的A，B，C三個(gè)引腳來選擇模擬通道中的一個(gè)。A，B，C三端分別與8051的P1.0~P1.2相接。地址鎖存信號(hào)(ALE)和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)（START），由P2.7和/WR或非得到。輸出允許，由P2.7和/RD或非得到。時(shí)鐘信號(hào)，可有8051的ALE輸出得到，不過當(dāng)采用6M晶振時(shí)，應(yīng)該先進(jìn)行二分頻，以滿足ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)必須小于640K的要求。<

11、;/p><p>　　ADC0809參考資料：</p><p><b>　　芯片管腳圖：</b></p><p>　　ADCADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器的引腳功能</p><p>　　IN0～I(xiàn)N7:８路模擬量輸入。</p><p>　　A、B、C:３位地址輸入，２個(gè)地址輸入端的不同組合選擇八路模擬量輸入。

12、</p><p>　　ALE:地址鎖存啟動(dòng)信號(hào)，在ALE的上升沿，將A、B、C上的通道地址鎖存到內(nèi)部的地址鎖存器。</p><p>　　D0～D7:八位數(shù)據(jù)輸出線，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果由這８根線傳送給單片機(jī)。</p><p>　　OE:允許輸出信號(hào)。當(dāng)OE=1時(shí)，即為高電平，允許輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　　START:啟動(dòng)信號(hào)輸入端，

13、START為正脈沖，其上升沿清除ADC0808的內(nèi)部的各寄存器，其下降沿啟動(dòng)A/D開始轉(zhuǎn)換。</p><p>　　EOC:轉(zhuǎn)換完成信號(hào)，當(dāng)EOC上升為高電平時(shí)，表明內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換已完成。</p><p>　　CLK:時(shí)鐘輸入信號(hào)，0809的時(shí)鐘頻率范圍在10～1200kHz，典型值為640kHz。</p><p>　　1.2.4 顯示方案</p>&l

14、t;p>　　顯示部分采用共陽極七段數(shù)碼管。</p><p>　　1.2.5 輸入方案</p><p>　　采用8位AD轉(zhuǎn)換器ADC0809。</p><p>　　1.2.6 電源提供方案</p><p>　　1.2.7 系統(tǒng)組成</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)是由主控模塊AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)，A/D轉(zhuǎn)換電路，L

15、ED顯示系統(tǒng)，LED驅(qū)動(dòng)電路，復(fù)位電路，晶振電路以及測量電壓輸入電路組成。</p><p>　　第二章：系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　2.1 簡易數(shù)字電壓表基本組成部分</p><p>　　簡易數(shù)字電壓表是由主控模塊AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)，A/D轉(zhuǎn)換電路，LED顯示系統(tǒng)，LED驅(qū)動(dòng)電路，復(fù)位電路，晶振電路以及測量電壓輸入電路這幾部分組成。</p&g

16、t;<p>　　2.2.1 電源電路</p><p>　　2.2.2 復(fù)位電路</p><p>　　就用單片機(jī)內(nèi)部每個(gè)部件想要協(xié)調(diào)一致的工作，必須在同一口令——時(shí)鐘信號(hào)的控制下工作。單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)有兩種產(chǎn)生方式，即內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式：單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)構(gòu)成振蕩器的增益反相放大器，引腳XTAL1與XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端，這個(gè)放大

17、器與作為反饋元件的片外晶振一起構(gòu)成自激振蕩器。 </p><p>　　2.2.3 時(shí)鐘電路</p><p>　　用AT89C51的復(fù)位電路，當(dāng)單片機(jī)一上電，立即復(fù)位。復(fù)位也是使單片機(jī)退出低功耗工作方式而進(jìn)入正常狀態(tài)的一種操作。 </p><p>　　2.2.4 按鍵控制</p><p>　　2.2.5 LCD1602</p>&

18、lt;p>　　工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。（16列2行） 　　注：為了表示的方便 ，后文皆以1表示高電平，0表示低電平。 　　1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形 　?。ㄓ米远xC

19、GRAM，顯示效果也不好） 　　n1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 　　n目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 </p><p><b>　　管腳功能</b></p><p>　　L

20、CD1602引腳圖</p><p>　　1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 　　第1腳：VSS為電源地 　　第2腳：VDD接5V電源正極 　　第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。 　　第5腳：RW為讀寫信號(hào)線

21、，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 　　第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。 　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。 　　第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。 </p><p>　　1602LCD的特性</p><p>　　+5V電壓，對(duì)比度可調(diào) 　　內(nèi)含復(fù)位電路 　　提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移

22、位等多種功能 　　有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM 　　內(nèi)建有192個(gè)5X7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM 　　8個(gè)可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM </p><p>　　1602LCD特征及應(yīng)用</p><p>　　微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。 </p><p><b>　　2.2 電路原理

23、圖</b></p><p>　　第三章 軟件的設(shè)計(jì) </p><p><b>　　3.1 程序流程圖</b></p><p>　　3.1.1主總流程圖 </p><p>　　3.1.2 主要子程序程序流程圖 </p><p>　　第四章 仿真及調(diào)試 </p>

24、<p>　　4．1KEIL C51簡介</p><p>　　支持8051微控制器體系結(jié)構(gòu)的Keil開發(fā)工具，適合每個(gè)階段的開發(fā)人員，不管是專業(yè)的應(yīng)用工程師，還是剛學(xué)習(xí)嵌入式軟件開發(fā)的學(xué)生。 　　產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Keil C編譯器、宏匯編器、調(diào)試器、實(shí)時(shí)內(nèi)核、單板計(jì)算機(jī)和仿真器，支持所有的251系列微控制器，幫助你如期完成項(xiàng)目進(jìn)度。 　　以下圖表顯示Keil的開發(fā)工具以及它們相互之間的接口。 　　KEIL

25、C51開發(fā)工具旨在解決嵌入式軟件開發(fā)商面臨的復(fù)雜問題。 　　當(dāng)你開始一個(gè)新項(xiàng)目，只需簡單的從設(shè)備數(shù)據(jù)庫選擇使用的設(shè)備，uVision IDE將設(shè)置好所有的編譯器、匯編器、鏈接器和存儲(chǔ)器選項(xiàng)。 　　包含大量的例程，幫助你著手使用最流行的嵌入式8051設(shè)備。 　　Keil μVision調(diào)試器準(zhǔn)確地模擬8051設(shè)備的片上外圍設(shè)備（IC、CAN、UART、SPI、中斷、I/O端口、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和PWM模塊）。模擬幫助你了解硬件配

26、置，避免在安裝問題上浪費(fèi)時(shí)間。 此外，使用模擬器你可以在沒有目標(biāo)設(shè)備的情況下編寫和測試應(yīng)用程序。 　　當(dāng)你準(zhǔn)備在目標(biāo)硬件上測試軟件應(yīng)用時(shí)，可以使用MON51、MON390、NONADI、或者FlashMON51目標(biāo)監(jiān)視</p><p>　　4.2PROTEUS ISIS簡介</p><p>　　Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Win

27、dows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、

28、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。</p>&

29、lt;p><b>　　4.3測試結(jié)果分析</b></p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　通過這次對(duì)數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于電壓表的原理與設(shè)計(jì)理念。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對(duì)各種電路都有了一定的了解，所以說，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。除了學(xué)會(huì)了

30、了許多專業(yè)知識(shí)外，在遇到困難時(shí)，積極地去請教指導(dǎo)老師，我通過看材料、去圖書館查閱資料、去網(wǎng)上搜索相關(guān)信息這些方式，不僅完成了我的設(shè)計(jì)論文，而且大大增強(qiáng)了我的自學(xué)能力和獨(dú)立能力。更重要的是，我拓展了思路，開闊了視野，活躍了思想。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　這次能順利按時(shí)完成課程設(shè)計(jì)，我非常感謝給與指導(dǎo)的各位老師，特別感謝我的指導(dǎo)老師，

31、是你們的耐心指導(dǎo)和講解，使我能夠順利完成課程設(shè)計(jì)。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無私地奉獻(xiàn)精神是我深受啟迪。從老師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的指導(dǎo)老師們致以最衷心的感謝和深深的敬意！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》李建忠 編 西安電子科技大學(xué)出版社 <

32、;/p><p>　　[2]、《單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》 高峰 編 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[3]、《單片機(jī)應(yīng)用新技術(shù)教程》鄒逢興 編 高等教育出版社</p><p>　　[4]、《16位微型計(jì)算機(jī)原理接口及其應(yīng)用》 朱宇光 編 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[5]、《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》 吳秀清 編 中國科學(xué)技

33、術(shù)出版社</p><p>　　[6]、《微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)》 鄧亞平 編 清華大學(xué)出版社</p><p>　　[7]、《單片機(jī)原理及及應(yīng)用》 王迎旭 編 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[8]、《51系列單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐教程》 周向紅 編 航空航天大學(xué)出版</p><p><b>　　附錄1 實(shí)物圖</b>&l

34、t;/p><p><b>　　附錄2 元件清單</b></p><p><b>　　附錄3 主要程序</b></p><p>　　LED_0EQU30H;個(gè)位</p><p>　　LED_1EQU31H;十位</p><p>　　LED_2EQU32H

35、;百位</p><p>　　LED_3EQU33H;存放千位段碼</p><p>　　ADCEQU35H</p><p>　　CLOCKBITP1.4;定義0809時(shí)鐘位</p><p>　　STBITP1.5</p><p>　　EOCBITP1.6</p>&

36、lt;p>　　OEBITP1.7</p><p><b>　　ORG00H</b></p><p>　　SJMPSTART</p><p><b>　　ORG0BH</b></p><p>　　LJMPINT_T0</p><p><b>　　O

37、RG30H</b></p><p>　　START:MOVLED_0,#00H</p><p>　　MOVLED_1,#00H</p><p>　　MOVLED_2,#00H</p><p>　　MOVDPTR,#TABLE;段碼表首地址</p><p>　　MOVTMOD,#02H<

38、;/p><p>　　MOVTH0,#245</p><p>　　MOVTL0,#00H</p><p>　　MOVIE,#82H</p><p><b>　　SETBTR0</b></p><p>　　WAIT:CLRST</p><p><b>　　S

39、ETBST</b></p><p>　　CLRST;啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換</p><p>　　JNBEOC,$;等待轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p><b>　　SETBOE</b></p><p>　　MOVADC,P2;讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p><b>　　

40、CLROE</b></p><p>　　MOVA,ADC;AD轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼</p><p><b>　　MOVR7,A</b></p><p>　　MOVLED_3,#00H</p><p>　　MOVLED_2,#00H</p><p>　　MOVA,#00

41、H</p><p>　　LOOP1:ADDA,#20H;一位二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)20mV電壓值</p><p><b>　　DAA</b></p><p><b>　　JNCLOOP2</b></p><p><b>　　MOVR4,A</b></p>&

42、lt;p><b>　　INCLED_2</b></p><p>　　MOVA,LED_2</p><p>　　CJNEA,#0AH,LOOP4</p><p>　　MOVLED_2,#00H</p><p><b>　　INCLED_3</b></p><p>

43、;　　LOOP4:MOVA,R4</p><p>　　LOOP2:DJNZR7,LOOP1</p><p>　　ACALLBTOD1</p><p>　　LCALLDISP</p><p><b>　　SJMPWAIT</b></p><p><b>　　ORG20

44、0H</b></p><p>　　BTOD1:MOVR6,A</p><p>　　ANLA,#0F0H</p><p><b>　　MOVR5,#4</b></p><p>　　LOOP3:RRA</p><p>　　DJNZR5,LOOP3</p>

45、<p>　　MOVLED_1,A</p><p><b>　　MOVA,R6</b></p><p>　　ANLA,#0FH</p><p>　　MOVLED_0,A</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　INT_T0:

46、CPLCLOCK;提供0809時(shí)鐘信號(hào)</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　DISP:MOVA,LED_0;顯示子程序</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　CLRP1.3</b></p><

47、p><b>　　MOVP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP1.3</b></p><p>　　MOVA,LED_1</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>

48、　　CLRP1.2</b></p><p><b>　　MOVP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP1.2</b></p><p>　　MOVA,LED_2</p><p>　　MOVCA,@

49、A+DPTR</p><p><b>　　CLRP1.1</b></p><p><b>　　MOVP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP1.1</b></p><p>　　MOVA,

50、LED_3</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　CLRP1.0</b></p><p><b>　　MOVP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP1.0<

51、;/b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY:MOVR6,#10;延時(shí)5ms</p><p>　　D1:MOVR7,#250</p><p><b>　　DJNZR7,$</b></p><p>　　DJNZR