畢業(yè)設(shè)計---基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　題 目 __基于單片機(jī)的_______</p><p>　　___數(shù)字電壓表________</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　專業(yè)班級 自動化04-2 </p><p>　

2、　學(xué) 號 </p><p>　　院 （系） 電氣信息工程學(xué)院 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成時間 2008 年 6 月 5 日 </p><p>　　基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表</p><p><b>　　摘要</

3、b></p><p>　　隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對測量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測量甚為突出，因?yàn)殡妷旱臏y量最為普遍。本設(shè)計在參閱了大量前人設(shè)計的數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，利用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建了一個直流數(shù)字電壓表。本文首先簡要介紹了設(shè)計電壓表的主要方式以及單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)勢；然后詳細(xì)介紹了直流數(shù)字電壓表的設(shè)計流程，以及硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計，

4、并給出了硬件電路的設(shè)計細(xì)節(jié)，包括各部分電路的走向、芯片的選擇以及方案的可行性分析等。</p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，在多方面顯示出了它的優(yōu)勢，值得進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究。但是僅單片機(jī)方面的知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。</p><p>　　關(guān)鍵詞 單片機(jī)（MCU） A/D轉(zhuǎn)換 ADC08

5、09 </p><p>　　Digital Voltmeter Based on Microcontroller</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of electronic science and technology, electronic measurin

6、g a vast number of electronic workers must have the means to measure the accuracy and function of increasingly high requirements, and voltage measurement is obvious, because the measured voltage is most common. The desig

7、n see a lot of our predecessors in the design of digital voltage meter on the basis of using SCM technology with A / D converter chip Construction of a DC voltage digital form. This paper briefly introd</p><p&

8、gt;　　Key words Microcontroller (MCU),A / D converter,ADC0809</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　

9、　1 引言1</b></p><p>　　2 系統(tǒng)原理及基本框圖3</p><p>　　3 硬件電路設(shè)計4</p><p>　　3.1 輸入電路4</p><p>　　3.2單片機(jī)芯片選擇4</p><p>　　3.3 A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口電路8</p><p>　　

10、3.3.1 A/D轉(zhuǎn)換器芯片選擇8</p><p>　　3.3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路9</p><p>　　3.3.3 ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換器9</p><p>　　3.4 LED數(shù)碼管12</p><p>　　3.4.1 性能特點(diǎn)12</p><p>　　3.4.2 性能簡易檢測13</p&g

11、t;<p>　　3.4.3 使用注意事項(xiàng)13</p><p>　　3.5 通訊模塊14</p><p>　　3.6報警電路的設(shè)計14</p><p>　　4 軟件設(shè)計及流程圖15</p><p>　　4.1程序設(shè)計內(nèi)容15</p><p>　　4.2程序流程框圖15</p>&l

12、t;p>　　4.3 C51程序（見附錄3）16</p><p>　　4.4 通訊模塊程序設(shè)計16</p><p><b>　　結(jié)束語18</b></p><p><b>　　致 謝20</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p&

13、gt;<p>　　附 錄 一22</p><p>　　附 錄 二25</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個被測量，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

14、壓表（Digital Voltmeter）簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流或交流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點(diǎn)而倍受青睞。本設(shè)計從各個角度分析了由單片機(jī)組成的數(shù)字電壓表的設(shè)計過程及各部分電路的組成及其原理，并且分析了程序如何驅(qū)動單片機(jī)進(jìn)而使系統(tǒng)運(yùn)行起來的原理及方法。</p><p>

15、;　　本設(shè)計主要分為兩部分：硬件電路及軟件程序。而硬件電路又大體可分為單片機(jī)系統(tǒng)電路、分壓電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、LED顯示電路及語音報讀電路，各部分電路的設(shè)計及原理將會在硬件電路設(shè)計部分詳細(xì)介紹；程序的設(shè)計使用C語言編程，利用Keil 軟件對其編譯和仿真，其流程框圖將會在軟件設(shè)計部分給出。</p><p>　　以下將對數(shù)字電壓表的發(fā)展及特點(diǎn)進(jìn)行論述。</p><p>　　數(shù)字電壓表自從一九

16、五二年問世以來，隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，特別是目前，作為測量儀表、模擬指示儀表的數(shù)字化以及自動測量的系統(tǒng)，而得到了很大的發(fā)展。</p><p>　　一、數(shù)字儀表的發(fā)展趨勢</p><p>　　采用新技術(shù)、新工藝，由LSI和VLSI構(gòu)成的新型數(shù)字儀表及高檔智能儀器的大量問世，標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場革命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測量技術(shù)的先河。新型數(shù)字儀表的發(fā)展主要有四個方向：</p>

17、<p>　　1.廣泛采用新技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品 </p><p><b>　　2.向模塊化發(fā)展</b></p><p>　　新一代數(shù)字儀表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。預(yù)計在不久的將來，許多數(shù)字儀表將由標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的模塊所構(gòu)成，給電路設(shè)計和安裝調(diào)試、維修帶來極大方便。</p><p>　　表面安裝技術(shù)（SMT）和表面安裝元器

18、件（SMD）將獲得普遍應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)被譽(yù)為世界電子工藝技術(shù)的一項(xiàng)重要突破。所謂表面安裝是將微型化的表面安裝集成電路（SMIC）和表面安裝元件，用粘貼工藝直接安裝在印刷板上，再用波峰焊接機(jī)焊接，由此取代傳統(tǒng)的打孔焊接工藝，使印刷板安裝密度大為增加，可靠性得到明顯提高。 </p><p><b>　　3.多重顯示儀表</b></p><p>　　為徹底解決數(shù)字儀表不便于觀

19、察連續(xù)變化量的技術(shù)難題，“數(shù)字/模擬條圖”雙顯示儀表已成為國際流行款式，它兼有數(shù)字儀表準(zhǔn)確度高、模擬式儀表便于觀察被測量的變化過程及變化趨勢的兩大優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　模擬條圖大致分成三類：①液晶（LCD）條圖，呈斷續(xù)的條狀，這種顯示器的分辨力高、微功耗，體積小，低壓驅(qū)動，適于電池供電的小型化儀表。②等離子體（PDP）光柱顯示器，其優(yōu)點(diǎn)是自身發(fā)光，亮度高，顯示清晰，觀察距離遠(yuǎn)，分辨力較高，缺點(diǎn)是驅(qū)動電壓高，

20、耗電較大。③LED光柱，它是又多只發(fā)光二極管排列而成。這種顯示器的亮度高，成本低，但象素尺寸較大，功耗高，驅(qū)動電路復(fù)雜。 </p><p><b>　　4.操作簡單化 </b></p><p>　　二、數(shù)字電壓表的特點(diǎn) </p><p>　　1.顯示清晰直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確</p><p>　　傳統(tǒng)的模擬式儀表必須借助于指針和

21、刻度盤進(jìn)行讀數(shù)，在讀數(shù)過程中不可避免的會引入人為的測量誤差。數(shù)字電壓表則采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，使測量結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳讀現(xiàn)象，測量結(jié)果就是唯一的。</p><p>　　新型數(shù)字電壓表還增加了標(biāo)志符顯示功能，包括測量項(xiàng)目、符號單位和特殊符號、為解決DVM不能反映被測電壓的連續(xù)變化過程以及變化趨勢這一難題，一種“數(shù)字/模擬條圖”儀表業(yè)已問世。“模擬圖條”有雙重含義：第一，被測量為模擬量；第二，利用條狀圖形來

22、模擬被測量的大小及變化趨勢。這類儀表將數(shù)字顯示與高分辨率模擬條圖顯示集于一身，兼有DVM與模擬電壓表之優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　智能數(shù)字電壓表均帶微處理器和標(biāo)準(zhǔn)接口，可配合計算機(jī)和打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或自動打印，構(gòu)成完整的測試系統(tǒng)。準(zhǔn)確度是測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。 </p><p>　　2.分辨率高，測量范圍寬</p><p>　　數(shù)字電壓表在最低電壓量

23、程上末位1個字所代表的電壓值，稱為儀表的分辨力，它反映儀表靈敏度的高低。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。分辨率是指所能顯示的最小數(shù)字（零除外）與最大數(shù)字的百分比。多量程DVM一般可測量0～1000V直流電壓，配上高壓探頭還可測上萬伏的高壓。</p><p><b>　　3.擴(kuò)展能力強(qiáng)</b></p><p>　　在數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，還可擴(kuò)展成各種通用及專用數(shù)字儀表、數(shù)

24、字多用表（DMM）和智能儀表，以滿足不同的需要。 </p><p><b>　　4.測量速度快</b></p><p>　　數(shù)字電壓表在每秒鐘內(nèi)對被測電壓的測量次數(shù)，叫測量速率，單位是“次/S”。它主要取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率，其倒數(shù)是測量周期。 </p><p>　　5.輸入阻抗高 ，集成度高，微功耗</p><p&g

25、t;　　數(shù)字電壓表具有很高的輸入阻抗，通常為10MΩ～10000MΩ，最高可達(dá)1TΩ。 并且新型數(shù)字電壓表普遍采用CMOS大規(guī)模集成電路，整機(jī)功耗很低。 </p><p><b>　　6.抗干擾能力強(qiáng) </b></p><p>　　5位以下的DVM大多采用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器，其串模抑制比、共模抑制比各別可達(dá)100dB、80～120dB。高檔DVM還采用數(shù)字濾波、浮地

26、保護(hù)等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步提高了抗干擾能力，共模抑制比可達(dá)180dB。</p><p>　　2 系統(tǒng)原理及基本框圖</p><p>　　如圖1所示，模擬電壓經(jīng)過檔位切換到不同的分壓電路衰減后，經(jīng)隔離干擾送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后送到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。處理后的數(shù)據(jù)送到LED中顯示，同時通過串行通訊與上位機(jī)通信。</p><p>　　圖1 系統(tǒng)基本方框圖&l

27、t;/p><p><b>　　3 硬件電路設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1 輸入電路</b></p><p>　　圖2 量程切換開關(guān) 圖3 衰減輸入電路</p><p>　　輸入電路的作用是把不同量程的被測的電壓規(guī)范到A/D轉(zhuǎn)換器所要求的電壓值。

28、智能化數(shù)字電壓表所采用的單片逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，它要求輸入電壓0-5V。本儀表設(shè)計是0-500V電壓，靈敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰減器，如圖3所示9M、900K、90K、和10K電阻構(gòu)成1/10、1/100、1/1000的衰減器。衰減輸入電路可由開關(guān)來選擇不同的衰減率，從而切換檔位。為了能讓CPU自動識別檔位，還要有圖2的硬件連接。</p><p>　　3.2單片機(jī)芯片選擇</p

29、><p>　　單片機(jī)采用MCS-51系列單片機(jī)。由ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)

30、功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。而且，它還具有一個看門狗（WDT）定時/計數(shù)器，如果程序沒有正常工作，就會強(qiáng)制整個

31、系統(tǒng)復(fù)位，還可以在程序陷入死循環(huán)的時候，讓單片機(jī)復(fù)位而不用整個系統(tǒng)斷電，從而保護(hù)你的硬件電路。</p><p>　　AT89S52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成

32、本。</p><p>　　單片機(jī)選用的ATMEL公司的AT89S52，如圖4所示。該芯片具有低功耗、高性能的特點(diǎn)，是采用CMOS工藝的8位單片機(jī)，與AT89C51完全兼容。AT89S52還有以下主要特點(diǎn)：    ①采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存儲器（NV-SRAM）技術(shù)；    ②其片內(nèi)具有256字節(jié)RAM，8KB的可在線編程（ISP）FL

33、ASH存儲器；    ③有2種低功耗節(jié)電工作方式：空閑模式和掉電模式    ④片內(nèi)含有一個看門狗定時器（WDT），WDT包含一個14位計數(shù)器和看門狗定時器復(fù)位寄存器(WDTRST)，只要對WDTRST按順序先寫入01EH，后寫入0E1H，WDT便啟動，當(dāng)CPU由于擾動而使程序陷入死循環(huán)或“跑飛”狀態(tài)時，WDT即可有效地使系統(tǒng)復(fù)位，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。</p>

34、<p>　　圖 4 AT89S52引腳圖</p><p><b>　　單片機(jī)管腳說明：</b></p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向

35、I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當(dāng)P0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(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)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(nèi)部上拉為高，可用作輸入，

36、P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)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(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。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(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)

37、據(jù)存儲器進(jìn)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(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)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(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)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

38、將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲

39、器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(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(dāng)用作外部數(shù)據(jù)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

40、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。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/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(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET

41、；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)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）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　AT89S52的引腳圖如下圖所示:</p><p>　　圖5 AT89S52

42、的引腳圖</p><p>　　3.3 A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口電路</p><p>　　3.3.1 A/D轉(zhuǎn)換器芯片選擇</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器是模擬量輸入通道中的一個環(huán)節(jié)，單片機(jī)通過A/D轉(zhuǎn)換器把輸入模擬量變成數(shù)字量再處理。</p><p>　　隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前不同廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了多種型號的A/D轉(zhuǎn)換器，以滿足不同應(yīng)

43、用場合的需要。如果按照轉(zhuǎn)換原理劃分，主要有3種類型，即雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器。目前最常用的是雙積分和逐次逼近式。</p><p>　　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、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，比如ICL71XX系列等，它們通常帶有自動較零、七段碼輸出等功能。與雙積分相比，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度更高，比如ADC0808、ADC0809等，它們

44、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)字量送單片機(jī)進(jìn)行分析和顯示。</p><p>　　本次設(shè)計采用ADC0809逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　3.3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度對測量電路極其重要，它的參數(shù)關(guān)系到測量電路性能。本設(shè)計采用逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。</p

45、><p>　　3.3.3 ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換器</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。 </p><p>　?。?）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) </p><p>　　圖6 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)</p

46、><p>　　由上圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)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(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，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><b>　?。?）引腳結(jié)構(gòu) </b></p&

47、gt;<p>　　圖7 ADC0809</p><p>　　IN0－IN7：8條模擬量輸入通道。 </p><p>　　ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，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。 &l

48、t;/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，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)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)換啟動信號。當(dāng)

49、ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，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。當(dāng)EOC為高電平時，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，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為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘

50、電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ， </p><p>　　VREF（＋），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，使ST和OE信號

51、全為低電平。 </p><p>　?。?） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 </p><p>　?。?） 在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。 </p><p>　?。?） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號來判斷。 </p><p>　?。?） 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。

52、</p><p>　　ADC0809 采用雙列直插式封裝,共有28 條引腳，各管腳的功能分四組簡述如下：</p><p>　　1、模擬信號輸入IN0～I(xiàn)N7： IN0-IN7 為八路模擬電壓輸入線，加在模擬開關(guān)上，工作時采用時分割的方式，輪流進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。</p><p>　　2、地址輸入和控制線 ：地址輸入和控制線共4 條，其中ADDA、ADDB 和ADDC

53、為地址輸入線，用于選擇IN0-IN7 上哪一路模擬電壓送給比較器進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。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，ADDA、ADDB和ADDC 三條地址線上地址信號得以鎖存，經(jīng)譯碼器控制八路模擬開關(guān)通路工作。</p><p>　　3、數(shù)字量輸出及控制線（11 條）：START 為“啟動脈沖”輸入線，上升沿清零，下降沿啟動ADC0809 工作。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線，該線高電平表

54、示AD 轉(zhuǎn)換已結(jié)束，數(shù)字量已鎖入“三態(tài)輸出鎖存器”。D0-D7 為數(shù)字量輸出線，D7 為最高位。ENABLE 為“輸出允許”線，高電平時能使D0-D7 引腳上輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。</p><p>　　4、電源線及其他（5 條）：CLOCK 為時鐘輸入線，用于為ADC0809 提供逐次比較所需，一般為640kHz 時鐘脈沖。Vcc 為+5V 電源輸入線，GND 為地線。+VREF 和-VREF 為參考電壓輸入線，用

55、于給電阻網(wǎng)絡(luò)供給標(biāo)準(zhǔn)電壓。+VREF 常和VDD 相連，-VREF 常接地。</p><p>　　ADC0809 芯片性能特點(diǎn): 是一個逐次逼近型的A/D 轉(zhuǎn)換器,外部供給基準(zhǔn)電壓;單通道轉(zhuǎn)換時間116us；分辨率為8 位,帶有三態(tài)輸出鎖存器,轉(zhuǎn)換結(jié)束時,可由CPU 打開三態(tài)門,讀出8 位的轉(zhuǎn)換結(jié)果;有8 個模擬量的輸入端,可引入8 路待轉(zhuǎn)換的模擬量。</p><p>　　3.4 LED數(shù)

56、碼管</p><p>　　3.4.1 性能特點(diǎn)    </p><p>　　LED數(shù)碼管的主要特點(diǎn)如下：    </p><p>　　(1)能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與CMOS、ITL電路兼容。    </p><p&

57、gt;　　(2)發(fā)光響應(yīng)時間極短(<0．1µs)，高頻特性好，單色性好，亮度高。    </p><p>　　(3)體積小，重量輕，抗沖擊性能好。    </p><p>　　(4)壽命長，使用壽命在10萬小時以上，甚至可達(dá)100萬小時。成本低。    &

58、lt;/p><p>　　因此它被廣泛用作數(shù)字儀器儀表、數(shù)控裝置、計算機(jī)的數(shù)顯器件。  </p><p>　　3.4.2 性能簡易檢測    </p><p>　　LED數(shù)碼管外觀要求顏色均勻、無局部變色及無氣泡等，在業(yè)余條件下可用干電池作進(jìn)一步檢查?，F(xiàn)以共陰數(shù)碼管為例介紹檢查方法。  

59、60; </p><p>　　將3伏干電池負(fù)極引出線固定接觸在LED數(shù)碼管的公共負(fù)極端上，電池正極引出線依次移動接觸筆畫的正極端。這一根引出線接觸到某一筆畫的正極端時，那一筆畫就應(yīng)顯示出來。用這種簡單的方法就可檢查出數(shù)碼管是否有斷筆(某筆畫不能顯示)，連筆(某些筆畫連在一起)，并且可相對比較出不同筆劃發(fā)光的強(qiáng)弱性能。若檢查共陽極數(shù)碼管，只需將電池正負(fù)極引出線對調(diào)一下，方法同上。利用數(shù)字萬用表的hFE插口

60、能夠方便地檢查LED數(shù)碼管的發(fā)光情況。選擇NPN擋時，C孔帶正電，月孔帶負(fù)電。例如檢查LTS547R型共陰極LED數(shù)碼管時，從E孔插入一根單股細(xì)導(dǎo)線，導(dǎo)線引出端接9極(第③腳與第⑧腳在內(nèi)部連通，可任選一個作為?)；再從C孔引出一根導(dǎo)線依次接觸各筆段電極，可分別顯示所對應(yīng)的筆段。   </p><p>　　3.4.3 使用注意事項(xiàng)    <

61、/p><p>　　(1)檢查時若發(fā)光暗淡，說明器件已老化，發(fā)光效率太低。如果顯示的筆段殘缺不全，說明數(shù)碼管已局部損壞。    </p><p>　　(2)對于型號不明、又無管腳排列圖的LED數(shù)碼管，用數(shù)字萬用表的h距擋可完成下述測試工作：①判定數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)形式(共陰或共陽)；②識別管腳；③檢查全亮筆段。預(yù)先可假定某個電極為公共極，然后根據(jù)筆段發(fā)光或不發(fā)光

62、加以驗(yàn)證。當(dāng)筆段電極接反或公共極判斷錯誤時，該筆段就不能發(fā)光。</p><p>　　本設(shè)計中的4位LED數(shù)碼管采用動態(tài)顯示。</p><p><b>　　圖8 4位數(shù)碼管</b></p><p><b>　　3.5 通訊模塊</b></p><p>　　89S52內(nèi)部已集成通信接口URT，只需擴(kuò)展

63、一片MAX232芯片將輸出信號轉(zhuǎn)換成RS-232協(xié)議規(guī)定的電平標(biāo)準(zhǔn),  MAX232 是一種雙組驅(qū)動器/接收器，每個接收器將EIA/TIA-232-E電平輸入轉(zhuǎn)換為5V  TTL/CMOS電平。每個驅(qū)動器將TTL/CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換 為 EIA/TIA-232-E電平。即EIA接口，就是把5V轉(zhuǎn)換為-8V到-15V電位0V轉(zhuǎn)換為8V到15V再經(jīng)RXD輸出，接收時由RXD輸入，把-8V到-15V電位轉(zhuǎn)換為5

64、V，8V到15V轉(zhuǎn)換為0V。MAX232的工作電壓只需5V，內(nèi)部有振蕩電路產(chǎn)生正負(fù)9V電位。</p><p>　　MAX232引腳功能圖如下圖所示。</p><p>　　圖9 MAX232引腳功能圖</p><p>　　3.6報警電路的設(shè)計</p><p>　　報警是指在被測量的電壓超出了電壓表所能測量的范圍時，電壓表發(fā)出的信號。</

65、p><p><b>　　圖10 報警電路</b></p><p>　　在這次的設(shè)計中，采用蜂鳴器報警。其電路如圖10所示：</p><p>　　由于電壓表能夠進(jìn)行量程的自動切換，因此當(dāng)單片機(jī)收到超量程信號時，單片機(jī)通過設(shè)置P3.5為“1”，蜂鳴器就開始報警，直到檢測到超量程信號消失，單片機(jī)設(shè)置P3.5為“0”，蜂鳴器停止報警，在這里三極管起開關(guān)的作

66、用。</p><p>　　4 軟件設(shè)計及流程圖</p><p><b>　　4.1程序設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　由于ADC0809在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時需要有CLK信號，而此時的ADC0809的CLK是接在AT89S51單片機(jī)的P3.3端口上，也就是要求從P3.3輸出CLK信號供ADC0809使用。因此產(chǎn)生CLK信號的方法就得用軟件來產(chǎn)

67、生了。</p><p>　　由于ADC0809的參考電壓VREF＝VCC，所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯示出電壓值。實(shí)際顯示的電壓值(D/256*VREF)。</p><p><b>　　4.2程序流程框圖</b></p><p>　　圖11 A/D轉(zhuǎn)換測量子函數(shù)流程圖</p><p>　　圖12 主函數(shù)

68、流程圖</p><p>　　4.3 C51程序（見附錄3）</p><p>　　4.4 通訊模塊程序設(shè)計</p><p>　　89S52單片機(jī)內(nèi)部有一個全雙工的串行通信口，即串行接收和發(fā)送緩沖器（SBUF），這兩個在物理上獨(dú)立的接收發(fā)送器，既可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。但接收緩沖器只能讀出不能寫入，而發(fā)送緩沖器則只能寫入不能讀出，它們的地址為99H。這個通信口既可以

69、用于網(wǎng)絡(luò)通信，亦可實(shí)現(xiàn)串行異步通信，還可以構(gòu)成同步移位寄存器使用。如果在傳行口的輸入輸出引腳上加上電平轉(zhuǎn)換器，就可方便地構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口。89S52的串行口有4種工作方式，1種同步方式，3種異步方式。本方式選方式1，一幀數(shù)據(jù)有10位，包括起始位0、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位1。串行口電路在發(fā)送時能自動加入起始位和停止位。在接收時，停止位進(jìn)入SCON中的RB8位。方式1的波特率是可變的，由定時器1的溢出率決定。由定時器1最好工作在方

70、式2上（自動重裝載模式），這樣只需對TH1設(shè)置一次即可。數(shù)據(jù)通過TXD輸出，在8個位輸出完畢后，SCON寄存器的TI位被設(shè)為1，CPU只要判斷TI是1，接著發(fā)送下一個字節(jié)。</p><p>　　波特率的設(shè)定：定時器T1工作在方式2的初值為：</p><p>　　為了減小誤差，時鐘振蕩頻率采用11.0592MHz,選用定時器T1工作在方式2作波特率發(fā)生器，波特率為300，設(shè)SMOD為0，依公

71、式（1.1）得初值為：</p><p>　　所以TH1 = TL1 = A0H</p><p>　　MOV SCON ，#50H ；URAT工作在方式1上</p><p>　　MOV TMOD ，#20H ；TIME1工作在方式2上</p><p>　　MOV TH1 , #0A0H ；設(shè)置波特率為300</p&

72、gt;<p>　　本設(shè)計的中斷十分重要，為了減少相互間的干擾，保證可靠性，采用查詢方式判斷是否發(fā)送完畢。</p><p>　　A6: JBC TI , A5 ；如果發(fā)送完畢跳，清標(biāo)志位，跳到A5。</p><p>　　AJMP A6 ；否則跳到A6，等待</p><p>　　A5: INC R0 </p><

73、p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對專業(yè)知識有了更深刻的理解，對設(shè)計所需軟件有了更熟練的操作。我們曾經(jīng)做過數(shù)字電路的課程設(shè)計，那時就用到軟件protel來畫電路圖，但當(dāng)時還不是很會用。而經(jīng)過這次設(shè)計，我已經(jīng)能越來越熟練的操作它了。還有對其進(jìn)行軟件編程，使我對單片機(jī)的軟件編程更深入的了解了。</p><p>　　我們的課程設(shè)計

74、結(jié)束了，但是它留給我的印象是不可磨滅的。無論我以后會不會涉及到單片機(jī)程序編程的研究，我想，我至少掌握了一種系統(tǒng)的研究方法，我們學(xué)習(xí)的目的就在于運(yùn)用，我們運(yùn)用這種研究方法的時候會很多，我最后要感謝畢業(yè)設(shè)計，它的確教會我很多；同時也要感謝各位老師在課程設(shè)計期間對我的指導(dǎo)，使我才能更順利地完成畢業(yè)設(shè)計。</p><p>　　調(diào)試程序時，我遇到了很多困難，例如：參考文獻(xiàn)錯誤的誤導(dǎo)，調(diào)試環(huán)境的錯誤使用，硬件改裝，程序本身不

75、可預(yù)見的錯誤等。</p><p>　　經(jīng)歷了，寫程序，調(diào)試，仿真，如果成功寫進(jìn)硬件，不成功繼續(xù)改進(jìn)；寫進(jìn)硬件后出問題了，就不知是硬件問題還是元件問題了。</p><p>　　沒有人能告訴你錯在那里，沒有人能告訴你該怎么做，自己的東西只有自己最清楚，別人只能給你提供一些建議或資料，真正的設(shè)計還要自己親自去完成。</p><p>　　設(shè)計做完之后我對數(shù)字電壓表的應(yīng)用有所

76、心得,下面是一些提示：</p><p>　　1.數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)的具體應(yīng)用電路是何止千萬的，只要掌握了一些最基本的應(yīng)用，就可以舉一反三地越來越熟練，熟就能生巧，就能按照您的構(gòu)思去得心應(yīng)手地用好它！</p><p>　　2.盡管數(shù)字電壓表的輸入阻抗可以達(dá)到 1000 兆歐姆，但是，這個阻抗僅僅是對輸入信號而言的，與通常電力系統(tǒng)泛稱的“絕緣電阻”有著天壤之別！因此，千萬不能把高于芯片供

77、電電壓的任何電壓輸入到電路中！以免造成損失或者危險！</p><p>　　3.數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)屬于一種測量工具，其本身的好壞直接影響到測量結(jié)果，因此，上面所有例子中，其使用的電阻要求精度均不能低于 1% ，在分流、分壓和標(biāo)準(zhǔn)電阻鏈中，最好能夠使用 0.5% 或者 0.1% 精度的電阻。電路中使用的電容器也要求使用一種俗稱為 CBB 的電容，除各別地方之外，一般是不能使用瓷介電容的。</p>

78、<p>　　4.不要在電路本身沒有送上工作電源的時候就加上信號，這很容易損壞芯片。斷掉工作電源前也必須先把信號撤掉。</p><p>　　5.數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)的使用和擴(kuò)展應(yīng)用，還必須很好閱讀產(chǎn)品供貨商提供的說明書，千萬不要急于送電使用它。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在我寫本論文的過程

79、中，xx老師給我提供了許多資料，并對實(shí)踐中出現(xiàn)的問題給予耐心的解答，完稿之后在百忙之中仔細(xì)閱讀，給出修改意見。時常向xx老師求助，他從不推辭，認(rèn)真解答。xx老師愛崗敬業(yè)，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，思維嚴(yán)密，平易近人是我十分尊敬的老師，在此對他表示感謝。</p><p>　　在本文錄入的過程中，得到了xx同學(xué)的幫助，在硬件設(shè)計中得到了他們提供的很多有益的建議，使我能夠進(jìn)一步完善自己的畢業(yè)設(shè)計。在這里對他們也表示深深的感謝！<

80、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張友德等. 單片微型機(jī)原理、應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)[M].電子工業(yè)出版社.1999.</p><p>　　[2] 吳經(jīng)國等.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M]. 中國電力出版社.2002.</p><p>　　[3] 李群芳.單片機(jī)微型計算機(jī)與接口技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社.20

81、03.</p><p>　　[4] 閹石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社.2001.</p><p>　　[5] 周立功.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐[M].北京航空航天大學(xué)出版社.2003.</p><p>　　[6] 趙茂泰. 智能儀器原理及應(yīng)用[M]. 電子工業(yè)出版社出版社.2004.</p><p>　　[7] 周航慈. 單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)

82、計技術(shù)(修訂版)[M].北京航空航天大學(xué)出版社.2003.</p><p>　　[8]N. Sriskanthan, P. Tan, A. Karande. Bluetoothbased home automation system[J].Microprocessors and Microsystems,2002,(26)</p><p>　　[9]MITEL.MT8888C Integr

83、ated DTMF Transceiver with Intel Micro Interface [M]，1999:113-120</p><p>　　[10] 張永瑞等.電子測量技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 西安電子科技大學(xué)出版社.1994.</p><p>　　[11] 林占江.電子測量技術(shù)（第2版）[M].電子工業(yè)出版社.2007.</p><p>　　[12] 沙占友.

84、新型數(shù)字電壓表原理與應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2006.</p><p>　　[13]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社,1999</p><p>　　[14]沈紅衛(wèi).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例與分析[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.</p><p>　　[15]黃亮.基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計[J].《電子制作》,

85、2006. </p><p>　　[16]趙文忠,程啟明等.微機(jī)控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1993.</p><p><b>　　附 錄 一</b></p><p><b>　　C51程序設(shè)計</b></p><p>　　＃i nclude <reg51.h></p

86、><p>　　unsigned char code dispbitcode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,</p><p>　　0xef,0xdf,0xbf,0x7f};</p><p>　　unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,</p><p>　　0x6

87、d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};</p><p>　　unsigned char dispbuf[8]={10,10,10,10,0,0,0,0};</p><p>　　unsigned char dispcount;</p><p>　　unsigned char getdata;</p><p>　　unsigne

88、d int temp;</p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　sbit ST=P3^0;</p><p>　　sbit OE=P3^1;</p><p>　　sbit EOC=P3^2;</p><p>　　sbit CLK=P3^3;</p><p>　　v

89、oid main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ST=0;</b></p><p><b>　　OE=0;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p>

90、<b>　　ET1=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p>　　TMOD=0x12;</p><p><b>　　TH0=216;</b></p><p><b>　　TL0=216;</b></p>&

91、lt;p>　　TH1=(65536-4000)/256;</p><p>　　TL1=(65536-4000)%256;</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　ST=1;</b>&l

92、t;/p><p><b>　　ST=0;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(EOC==1)</p><p><b>　　{</b></p

93、><p><b>　　OE=1;</b></p><p>　　getdata=P0;</p><p><b>　　OE=0;</b></p><p>　　temp=getdata*235;</p><p>　　temp=temp/128;</p><p>

94、<b>　　i=5;</b></p><p>　　dispbuf[0]=10;</p><p>　　dispbuf[1]=10;</p><p>　　dispbuf[2]=10;</p><p>　　dispbuf[3]=10;</p><p>　　dispbuf[4]=10;</p>

95、<p>　　dispbuf[5]=0;</p><p>　　dispbuf[6]=0;</p><p>　　dispbuf[7]=0;</p><p>　　while(temp/10)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dispbuf[i]=temp%10;

96、</p><p>　　temp=temp/10;</p><p><b>　　i++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　dispbuf[i]=temp;         &l

97、t;/p><p><b>　　ST=1;</b></p><p><b>　　ST=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>

98、;</p><p>　　void timer0(void) interrupt 1 using 0</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　CLK=~CLK;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

99、　void t1(void) interrupt 3 using 0</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH1=(65536-4000)/256;</p><p>　　TL1=(65536-4000)%256;</p><p>　　P1=dispcode[dispbuf[dispcount]];

100、</p><p>　　P2=dispbitcode[dispcount];</p><p>　　if(dispcount==7)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=P1 | 0x80;</p><p><b>　　}</b></p>

101、<p>　　dispcount++;</p><p>　　if(dispcount==8)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dispcount=0;</p><p><b>　　} </b></p><p><b&g