畢業論文__基于單片機的數字電壓表設計-文庫吧

【正文】 ...................22 致謝 .....................................................23 參考文獻 .................................................24 附錄 A 元器件清單 ........................................25 附錄 B 源程序清單 ........................................26 附錄 C 電路實物圖 ........................................29 緒 言 1 緒 言 數字電壓表（ Digital Voltmeter）簡稱 DVM，它是采用數字化測量技術，把連續的模擬量（直流輸入電壓）轉換成不連續、離散的數字形式并加以顯示的儀表。傳統的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數字化時代的需求，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，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、工業自動化儀表、自動測試系統等智能化測量領域，示出強大的生命力。同時，由 DVM 擴展而成的各種通用及專用數字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術提高到嶄新水平。 目前，數字電壓表的內部核心部件是A/D 轉換器，轉換的精度很大程度上影響著數字電壓表的準確度，因而，以后數字電壓表的發展就著眼在高精度和低成本這兩個方面。 本文是以基于單片機的數字電壓表的設計為研究內容，本系統主要包括三大模塊：轉換模塊、數據處理模塊及顯示模塊。其中， A/D 轉換采用 ADC0809 對輸入的模擬信號進行轉換，控制核心 AT89S52 再對轉換的結果進行運算處理，最后驅動輸出裝置 4 位數碼管實時顯示數字電壓信號，測量的 4路輸入直流電壓范圍是 0～ 5V。 第一章 設計總體方案 2 第一章 設計總體方案 設計內容與要求 利用單片機 AT89S52 與 A/D 轉換器件 ADC0809 設計一個數字電壓表，能夠測量 0～ 5V 之間的直流電壓值，并用 4位數碼管實時顯示該電壓值。 設計思路 1 根據設計要求，選 擇 AT89S52 單片機為核心控制器件。 2 A/D 轉換采用 ADC0809，與單片機的接口為 P1 口和 P2 口的高四位引腳。 3 電壓顯示采用 4位一體的 LED 數碼管。 4 LED 數碼的段碼輸入 ,由并行端口 P0產生；位碼輸入，用并行端口 P2低四位產生。 設計方案 硬件電路設計由 6 個部分組成 。 A/D 轉換電路， AT89S52 單片機系統， LED顯示系統、時鐘電路、復位電路以及測量電壓輸入電路。硬件電路設計框圖如圖1所示。 圖 數字電壓表系統硬件 設計框圖 時鐘電路 復位電路 A/D 轉換電路 測量電壓輸入 顯示系統 AT89S52 P2 P1 P1 P0 第一章 設計總體方案 3 設計目的與意義 設計目的： 1 進一步熟悉和掌握單片機 AT89S52 的結構和工作原理； 2 掌握 ADC0809 芯片的特性，控制方法及單片機的接口技術； 3 掌握以單片機為核心的電路設計的基本方法和技術； 4 通過實際程序設計和調試，掌握模塊化程序設計的方法和調試技術。 設計意義： 通過完成一個包括電路設計和匯編程序編寫的完整過程，解開發單片機應用系統的全過程，強化鞏固所學知識，為以后的學習和工作打下基礎。 第二章 系統硬件設計 4 第二章 系統硬件設計 AT89S52 單片機引腳功能介紹 簡單概述 單片機是一種集成電路芯片，采用超大規模集成電路技術將具有數據處理能力的中央處理器、隨機存取存儲器、輸入 /輸出電路，可能還包括定時 /計數器、串行通信口、顯示驅動電路、脈沖調制電路、模數轉換器等電路集成到一片芯片上，構成一個既小而又完善的計算機系統。 AT89S52 是低電壓、高性能 CMOS8 位單片機，片內含 4K bytes 的反復擦寫的只讀程序存儲器和 128bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的 高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS— 52 令系統，片內置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 FLASH 存儲單元。 AT89S52 的引腳介紹 要想掌握 AT89S52 單片機，應該首先了解 AT89S52 的引腳。 89S52 系列及 89S52 系列中各種型號芯片的引腳是互相兼容的。目前 AT89S52單片機多采用 40 只引腳的雙列直插封裝方式， AT89S52 的引腳分布圖如圖 所示 。 圖 AT89S52 的引腳分布圖 第二章 系統硬件設計 5 1 電源引腳 電源引腳接入單片機的工作電源。 （ 1） Vcc(40 引腳）： +5V 電源。 （ 2） GND(20 引腳 )：接地。 2 時鐘引腳 （ 1） XTAL1(19 引腳 ): 片內振蕩器反相放大器和時鐘發生器電路的輸入端。使用片內振蕩器時，該引腳連接外部石英晶體和微調電容。 （ 2） XTAL2(20 引腳 )：片內振蕩器反相放大器的輸出端 。使用片內振蕩器時，該引腳連接外部石英晶體和微調電容，采用外接時鐘源時，引腳 XTAL1 接收 外部時鐘振蕩器的信號， XTAL2 懸空。 XTAL1 和 XTAL2 的電源接入方式如圖 所示： 圖 電源接入方式 3 控制引腳 （ 1） 復位 RST(9 引腳 ) 復位線，可以使 89S52 處于復位 (即初始化 )工作狀態。 在振蕩器運行時，有持續時間大于 2 個機器周期（ 24個振蕩周期）以上的高電平出現在此引腳時，就能使該單片機復位，只要這個腳保持高電平， 51芯片便循環復位。 在單片機正常工作時，此引腳應為≤ 的低電平。 （ 2） EA /Vpp(31 引腳 ) EA 為外部程序存儲器訪問允許控制端。當它為高電平時，單片機讀片內程序存儲器，在 PC 值超過 0FFFH 后將自動轉向外部程序存儲器。當它為低電平時，只限定在外部程序存儲器，地址為 0000H~FFFFH。 Vpp 為該引腳的第二功能，為 第二章 系統硬件設計 6 編程電壓輸入端。 （ 3） ALE/PROG (30 引腳 ) ALE 為低八位地址鎖存允許信號。在訪問外部存儲器時， 89S52 的 CPU 在 引腳線去傳送隨后 而來的片外存儲器讀 /寫數據。在不訪問片外存儲器時， 89S52 自動在 ALE 線上輸出頻率為時鐘振蕩器頻率 fosc 的 1/6 的脈沖序列。該脈沖序列可以作為外部時鐘源或定時脈沖使用。 PROG 為該引腳的第二功能，在對片內存儲器編程時，此引腳為編程脈沖輸入端。 （ 4） PSEN (29 引腳 ) 片外程序存儲器的讀選通信號。在單片機讀片外程序存儲器時， 89S52 自動在此引腳線上產生一個負脈沖，作 為片外程序存儲器的讀選通信號。 4 I/O 口引腳 （ 1） P0口 ： (pin39pin32為 ) P0 是一個 8位漏極開路型雙向 I/O 口。 P0 口具有兩種功能：第一， P0 口可以作為通用的 I/O 口使用，用于傳輸 CPU 的輸入 /輸出數據，需要加上上拉電阻。當作為普通的 I/O 輸入時，應該先向端口的輸出鎖存器寫入 1。 P0口可以驅動 8個 LS 型 TTL 負載。第二， P0口在 CPU 訪問片外存儲器時用于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。 （ 2） P1 口 ：（ Pin1Pin8 為 輸入輸出腳 ） P1 口