簡易數(shù)字電壓表畢業(yè)設(shè)計論文.doc

四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目: 簡易數(shù)字電壓表 專 業(yè): 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級: 應(yīng)電08-3班 學(xué) 號: 0818118 姓 名: 廖 偉 指導(dǎo)教師: 羅 凌 2010年7月20日四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學(xué) 生姓 名廖偉學(xué)號0818118班級應(yīng)電08-3專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)設(shè)計題目基于單片機(jī)簡易數(shù)字電壓表設(shè)計指導(dǎo)教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注羅凌講師/工程師四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系/電子技術(shù)應(yīng)計內(nèi)容：采用at89c51芯片和adc0809轉(zhuǎn)換芯片來完成一個簡易的數(shù)字電壓表，能夠?qū)斎氲?5v的模擬直流電壓進(jìn)行測量，并通過一個4位一體的7段led數(shù)碼管進(jìn)行顯示，測量誤差約為0.02v。設(shè)計任務(wù)：1系統(tǒng)方案論證與比較；2單元電路的設(shè)計；3軟件設(shè)計；4軟件設(shè)計；系統(tǒng)調(diào)試中遇到的問題及解決方案進(jìn)度安排：第2-3周：查找資料，選擇參考方案；第4周： 進(jìn)行電路理論設(shè)計，草繪電路原理圖，初步形成論文框架；第5周： 準(zhǔn)確計算或估算電路參數(shù)，列出元件、設(shè)備明細(xì)表；第6-7周：進(jìn)行電路仿真驗證，并完成論文初稿； 第8周： 進(jìn)行實物電路的安裝與簡單測試；第9周： 畢業(yè)設(shè)計半期檢查（要求完成論文初稿，完成電子制作）；第10-11周：實物電路的性能測試及電路改善； 第12-13周：繪制電路原理圖（a4），撰寫、完善畢業(yè)論文；第14-15周：按指導(dǎo)教師要求修改論文，按學(xué)院要求調(diào)整好論文格式，打印答辯論文；第16周： 完成答辯ppt，并準(zhǔn)備答辯； 第17-18周：答辯。主要參考文獻(xiàn)、資料(寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、出版單位)：1、魏立峰、王寶興單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)2006年8月第一版，北京大學(xué)出版社2、胡乾斌單片機(jī)原理與應(yīng)用2006年2月第二版，華中科技大學(xué)出版社3、李廣弟、朱月秀單片機(jī)基礎(chǔ)2007年6月第一版，北京航空航天大學(xué)出版社審批意見教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計評語學(xué)生姓名廖偉學(xué)號0818118班級應(yīng)電08-3專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)設(shè)計題目簡易數(shù)字電壓表指導(dǎo)教師羅凌指 導(dǎo) 老 師 考 核 意 見 等級： 指導(dǎo)教師： 答辯評語等級： 答辯老師： 總評成績等級： 考核小組組長：備注以上兩項成績綜合后，指導(dǎo)老師考核成績占總分的60%，答辯成績占總分的40%，按五級記分（優(yōu)、良、中、及格、不及格）。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)目 錄 摘要1第1章 緒 論2第2章 系統(tǒng)方案論證與比較3第3章 單元電路的設(shè)計53.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc080953.1.1 adc0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)53.1.2 adc0809的引腳63.1.3 adc0809的工作原理：73.2 數(shù)據(jù)處理及控制芯片at89s5173.2.1 主要性能參數(shù)83.2.2 at89s51的引腳93.2.3 at89s51的復(fù)位電路123.2.4 at89s51與adc0809的連接123.4 四位一體7段led數(shù)碼管133.5 總體電路框圖14第4章 軟件設(shè)計164.1 主程序設(shè)計164.2 各子程序設(shè)計16第5章 仿真與調(diào)試205.1 硬件實物圖205.2 測量結(jié)果205.3 問題及解決方案21總 結(jié)22參考文獻(xiàn)23附錄一 整機(jī)電路圖24附錄二 程序清單25附錄三 元器件明細(xì)表31ii摘要本課題實驗主要采用at89s51芯片和adc0809芯片來完成一個簡易的數(shù)字電壓表，能夠?qū)斎氲?5 v的模擬直流電壓進(jìn)行測量，并通過一個4位一體的7段led數(shù)碼管進(jìn)行顯示，測量誤差約為0.02 v。該電壓表的測量電路主要由三個模塊組成：a/d轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示控制模塊。a/d轉(zhuǎn)換主要由芯片adc0809來完成，它負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量再傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片at89s51來完成，其負(fù)責(zé)把a(bǔ)dc0809傳送來的數(shù)字量經(jīng)一定的數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進(jìn)行顯示；另外它還控制著adc0809芯片的工作。顯示模塊主要由7段數(shù)碼管及相應(yīng)的驅(qū)動芯片(74hc245)組成，顯示測量到的電壓值。關(guān)鍵詞；簡易數(shù)字電壓表、adc0809、at89s51第2頁第1章 緒 論數(shù)字電壓表作為智能儀表的一種,它是采用數(shù)字化測量技術(shù),把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。傳統(tǒng)的指針電壓表功能單一精度不高，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高抗干擾力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)集成方便，還可以與pc進(jìn)行實時通信。目前，由各種單片轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電子及電工測量，工業(yè)自動化儀表，自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，示出強(qiáng)大的生命力。本次設(shè)計是以單片機(jī)at89s51芯片為核心，設(shè)計了一個簡易的電壓測試電路，它由5v直流電源供電。在硬件方面，通過一個可變電阻調(diào)節(jié)輸入電壓的變化來反映所檢測的電壓變化。此變化電壓通過at89s51的一個通道送入并行ad轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量在單片機(jī)at89s51中進(jìn)行處理，在轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的實際電壓值，最后通過數(shù)碼管顯示，精確到十分位，led采用動態(tài)顯示，使用74hc02p芯片進(jìn)行驅(qū)動。軟件方面采用匯編語言編程。使得整個系統(tǒng)完成一個簡易數(shù)字電壓表。第2章 系統(tǒng)方案論證與比較本設(shè)計采用at89s51單片機(jī)芯片配合adc0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個簡易的數(shù)字電壓表，原理框圖如圖2-1所示。該電路通過adc0809芯片采樣輸入口in0輸入的05 v的模擬量電壓，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道d0d7傳送給at89s51芯片的p0口。at89s51負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示段碼，并通過其p1口經(jīng)驅(qū)動芯片74hc245驅(qū)動，再傳送給數(shù)碼管。同時它還通過其三位i/o口p3.0、p3.1、p3.2產(chǎn)生位選信號，控制數(shù)碼管的亮滅。另外，at89s51還控制著adc0809的工作。其ale管腳為adc0809提供了1mhz工作的時鐘脈沖；p2.3控制adc0809的地址鎖存端(ale)；p2.4控制adc0809的啟動端(start)；p2.5控制adc0809的輸出允許端(oe)；p3.7控制adc0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(eoc)。圖2-1 系統(tǒng)原理框圖本設(shè)計在系統(tǒng)上沒有其它方法實現(xiàn)主要區(qū)別在于元器件上例如:at89c51與at89c51.at89s51在at89c51的基礎(chǔ)上，又增加了許多功能，性能有了較大提升。(1)isp在線編程功能，這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機(jī)存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個強(qiáng)大易用的功能。 (2)工作頻率為33mhz，大家都知道89c51的極限工作頻率只有24m，就是說s51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。 (3)具有雙工uart串行通道。 (4)內(nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像89c51那樣外接看門狗計時器單元電路。 (5)雙數(shù)據(jù)指示器。 (6)電源關(guān)閉標(biāo)識。 (7)全新的加密算法，這使得對于89s51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 (8)兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89c51等等早期mcs-51兼容產(chǎn)品。在89c51上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容。第32頁第3章 單元電路的設(shè)計3.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc0809adc0809是典型的8位8通道逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換器，其實物如圖3-2所示。它可以和微型計算機(jī)直接接口。adc0809轉(zhuǎn)換器的系列芯片是adc0808，可以相互替換。圖3-1 adc0809實物圖3.1.1 adc0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖3-2 adc0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)及引腳圖adc0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖中多路模擬開關(guān)可選通8路模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，并共用一個a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對a、b、c三個地址位進(jìn)行鎖存與譯碼，如表3-1所示。c(addc)b(addb)a(adda)選擇的通道000in0001in1010in2011in3100in4101in5110in6111in7表3-1 adc0809通道選擇表 3.1.2 adc0809的引腳adc0809芯片為28引腳雙列直插式封裝，其引腳排列如圖1-4所示。(1) in0in7：8路模擬量輸入通道。(2) a、b、c：模擬通道地址線。這3根地址線用于對8路模擬通道的選擇，其譯碼關(guān)系如表1-1所示。其中，a為低地址，c為高地址，引腳圖中為adda，addb和addc。(3)ale：地址鎖存允許信號。對應(yīng)ale上跳沿，a、b、c地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。(4)start：轉(zhuǎn)換啟動信號。start上升沿時，復(fù)位adc0809；start下降沿時啟動芯片，開始進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換；在a/d轉(zhuǎn)換期間，start應(yīng)保持低電平。本信號有時簡寫為st。(5)d7d0：數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。d0為最低位，d7為最高。 (6)oe：輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。oe=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；oe=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。(7)clk：時鐘信號。adc0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500khz的時鐘信號。(8)eoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。eoc=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；eoc=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。(9)vcc： +5v電源，gnd：地。 (10)vref：參考電壓。參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5v(vref(+)=+5v, vref(-)=0v)。3.1.3 adc0809的工作原理：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(jīng)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(fù)位。下降沿啟動 a/d轉(zhuǎn)換，之后eoc輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到a/d轉(zhuǎn)換完成，eoc變?yōu)楦唠娖?，指示a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)oe輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。（注意：ale信號常與start信號連在一起，這樣連接可以在信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動a/d轉(zhuǎn)換，圖3-3為adc0809信號的時序配合圖）。圖3-3 adc0809信號的時序配合3.2 數(shù)據(jù)處理及控制芯片at89s51at89s51是美國atmel公司生產(chǎn)的低功耗、高性能cmos 8位單片機(jī)。圖3-4和3-5分別為其實物圖和內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖。at89s51片內(nèi)含有4k字節(jié)flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部 ram，32個i/o 口線，看門狗(wdt)，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16 位定時/計數(shù)器,一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時,s51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu的工作，但允許 ram，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89s51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廉的方案。3-4 at89s51實物圖3.2.1 主要性能參數(shù)與mcs-51產(chǎn)品指令系列完全兼容；4k字節(jié)在系統(tǒng)編程(isp)flash閃速存儲器；1000次擦寫周期；4.05.5 v工作電壓范圍；全靜態(tài)工作模式：0hz33mhz；三級程序加密鎖；128字節(jié)內(nèi)部ram；32個可編程i/o口線；2個16位的定時/計數(shù)器；6個中斷源；全雙工串行uart通道；振蕩器4kbrom128kram定時器0定時器1cpu并行串口可編程串行口中斷系統(tǒng)p0p1p2p3int0非 inti非頻率基準(zhǔn)源t0 t1圖3-5 at89s51芯片內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖3.2.2 at89s51的引腳at89s51芯片為40引腳雙列直插式封裝，其引腳排列如圖3-6所示。圖3-6 at89s51的引腳圖1.p2口：p2口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口的輸出緩沖器可驅(qū)動4個ttl邏輯門電路。對p2口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。p2口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，p2口輸出地址的高八位。在訪問8位地址外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口線上的內(nèi)容，在整個訪問期間不改變。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。2.p3口：p3口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p3口的輸出緩沖器可驅(qū)動4個ttl邏輯門電路。對p3口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。p3口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。p3口除了一般i/o線的功能外，還具有更為重要的第二功能，如表3-2所示。p3口同時為flash編程和編程校驗接收一些控制信號。 (1)vcc：電源電壓；(2)gnd：接地；(3)p0口：p0口是一組8位漏極開路雙向i/o口，每位引腳可驅(qū)動8個ttl邏輯門路。對p0口的管腳寫“1”時，被定義為高阻抗輸入。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，它可以被定義為數(shù)據(jù)總線和地址總線的低八位。在flash編程時，p0 口作為原碼輸入口；當(dāng)flash進(jìn)行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須接上拉電阻。 (4)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口的輸出緩沖器可驅(qū)動4個ttl邏輯門電路。對p1口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，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(nèi)部接有上拉電阻的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為低八位地址接收。p1口還具有第二功能，如表3-2所示。表3-2 p1口的第二功能端口引腳第二功能p1.5mosi(用于isp編程)p1.6miso(用于isp編程)p1.7sck(用于isp編程)p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/into（外部中斷0）p3.3/int1（外部中斷1）p3.4t0（定時器0外部輸入）p3.5t1（定時器1外部輸入）p3.6/wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7/rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）(5)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。(6) ale/rpog：當(dāng)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)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。(7)/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，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。(8)/ea/vpp：當(dāng)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；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）。(9)xtal1：片內(nèi)高增益反向放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 (10)xtal2：片內(nèi)高增益反向放大器的輸出端。3.2.3 at89s51的復(fù)位電路at89s51的復(fù)位電路如圖3-7所示。當(dāng)單片機(jī)一上電，立即復(fù)位；另外，如果在運行中，外界干擾等因素使單片機(jī)的程序陷入死循環(huán)狀態(tài)或“跑飛”，就可以通過按鍵使其復(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。 圖3-7 復(fù)位電路電容c和電阻r1實現(xiàn)上電自動復(fù)位。增加按鍵開關(guān)s和電阻r2又可實現(xiàn)按鍵復(fù)位功能。r2的作用是在s按下的時候，防止電容c放電電流過大燒壞開關(guān)s的觸點。因保證r1/r2 10。一般取c=10uf,r2=100，r1=8.2k。3.2.4 at89s51與adc0809的連接at89s51與adc0809的連接電路如圖3-8所示。at89s51與adc0809的連接必須注意處理好3個問題：1.在start端送一個100ns寬的啟動正脈沖；2.獲取eoc端上的狀態(tài)信息，因為它是a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)束標(biāo)志；3.給“三態(tài)輸出鎖存器”分配一個端口地址，也就是給oe端送一個地址譯碼器的輸出信號。圖3-8 at89s51與adc0809的連接電路3.4 四位一體7段led數(shù)碼管本設(shè)計的顯示模塊主要由一個4位一體的7段led數(shù)碼管(sm410564)構(gòu)成，用于顯示測量到的電壓值。它是一個共陽極的數(shù)碼管，每一位數(shù)碼管的原理圖如圖1-13所示。每一位數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g和dp端都各自連接在一起，用于接收at89s51的p1口產(chǎn)生的顯示段碼。1，2，3，4引腳端為其位選端，用于接收at89s51的p3口產(chǎn)生的位選碼。圖3-10和圖3-9分別為其實物圖和引腳圖。圖3-9 一位數(shù)碼管的原理圖圖3-10 sm410564數(shù)碼管實物圖3.5 總體電路框圖本設(shè)計采用at89s51單片機(jī)芯片配合adc0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個簡易的數(shù)字電壓表，原理電路如圖3-11所示。該電路通過adc0809芯片采樣輸入口in0輸入的05 v的模擬量電壓，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道d0d7傳送給at89s51芯片的p0口。at89s51負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示段碼，并通過其p1口經(jīng)驅(qū)動芯片74hc245驅(qū)動，再傳送給數(shù)碼管。同時它還通過其三位i/o口p3.0、p3.1、p3.2產(chǎn)生位選信號，控制數(shù)碼管的亮滅。另外，at89s51還控制著adc0809的工作。其ale管腳為adc0809提供了1mhz工作的時鐘脈沖；p2.3控制adc0809的地址鎖存端(ale)；p2.4控制adc0809的啟動端(start)；p2.5控制adc0809的輸出允許端(oe)；p3.7控制adc0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(eoc)。圖3-11電路原理圖第4章 軟件設(shè)計4.1 主程序設(shè)計初始化中主要對at89s51，adc0809的管腳和數(shù)碼管的位選及所用到的內(nèi)存單元70h,78h,79h,7ah 進(jìn)行初始化設(shè)置。準(zhǔn)備工作做好后便啟動adc0809對in0腳輸入進(jìn)的05v電壓模擬信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的0255十進(jìn)制數(shù)字量。在數(shù)據(jù)處理子程序中，運用標(biāo)度變換知識，編寫算法將0255十進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成0.005.00v的數(shù)據(jù)，輸出到顯示子程序進(jìn)行顯示。整個主程序就是在a/d轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理及顯示程序循環(huán)執(zhí)行。整個程序流程框圖如圖4-1所示。開始初始化調(diào)用ad轉(zhuǎn)換程序調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序調(diào)用顯示程序圖4-1主程序流程圖4.2 各子程序設(shè)計1.a/d轉(zhuǎn)換子程序啟動adc0809對模擬量輸入信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過判斷eoc（p3.1引腳）來確定轉(zhuǎn)換是否完成，若eoc為0，則繼續(xù)等待；若eoc為1，則把oe置位，將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)存儲到70h中。程序流程圖如圖42所示。圖42 a/d轉(zhuǎn)換程序流程圖2.數(shù)據(jù)處理子程序數(shù)據(jù)處理子程序主要根據(jù)標(biāo)度變換公式11，把0255十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為0.005.00v。0+(am-a0)*(nx-n0)/(nm-n0)ax:模擬測量值; a0:模擬量輸入最小值; am:模擬量輸入最大值;nx:摸/數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值; n0:摸數(shù)轉(zhuǎn)換后的最小值; nm摸/數(shù)轉(zhuǎn)換的最大值。在本設(shè)計中，根據(jù)要求知：a0=0v，am=5v，n0=0，nm=255則公式1-1可化簡為：ax=a0+（ax-a0）*（nx-n0）/(nm-n0)=5nx/255=nx/51程序流程圖如圖43所示。圖4-3 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖3.顯示子程序顯示子程序采用動態(tài)掃描法實現(xiàn)三位數(shù)碼管的數(shù)值顯示。測量所得的a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在70h內(nèi)存單元中，測量數(shù)據(jù)在顯示時需轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制bcd碼放在78h7ah單元中。寄存器r1用作顯示數(shù)據(jù)地址指針。程序流程圖如圖4-4所示。 開始初始化r1=78hp1置高p2置低r1a 查表取得相應(yīng)代碼輸出顯示位置p1.7點亮小數(shù)點r1=r1+1r1a 查表取得相應(yīng)代碼輸出顯示r1=r1+1r1a 查表取得相應(yīng)代碼輸出顯示結(jié) 束圖4-4 顯示子程序流程圖第5章 仿真與調(diào)試 5.1 硬件實物圖 圖5-1實驗硬件實物圖5.2 測量結(jié)果本設(shè)計經(jīng)過對所設(shè)計的對象的程序以及對原理圖進(jìn)行了修改完善成功的取得了一組測量數(shù)據(jù)，通過對led顯示管所顯示的數(shù)字與通過用模擬電壓表所測得的數(shù)值進(jìn)行比較以便更加說明本設(shè)計的可靠性。所測數(shù)據(jù)如表51所示。表51測量結(jié)果顯示led顯示數(shù)值(v)0.451.072.213.154.004.605.00模擬值測量數(shù)值(v)0.4581.0752.23.1584.0604.6204.995.3 問題及解決方案(1)實驗初期，我們選用的是三極管作為數(shù)碼管的驅(qū)動元件，但是在測試過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示不穩(wěn)定，發(fā)生頻閃現(xiàn)象，而且亮度不夠。我們就換用了74hc245芯片作為驅(qū)動元件，解決了上述問題。 (2)在應(yīng)用濾波電容的過程中，一開始是把電容串聯(lián)在電路中，導(dǎo)致電路無法導(dǎo)通，而后我們短路電容，解決了問題。 (3)電源指示燈上，一開始發(fā)現(xiàn)接上電源，指示燈不亮，經(jīng)過儀器測量發(fā)現(xiàn)正負(fù)極接反，問題解決。 (4)由于源程序的多處錯誤，使得仿真無法通過，后經(jīng)過單步調(diào)試，把存在的錯誤一一排除，通過了軟件仿真。 總 結(jié)通過本次課題設(shè)計，我們對單片機(jī)這門課程有了更進(jìn)一步的了解。無論是在其硬件連接方面還是在軟件編程方面，都取得了新的收獲。本次實驗采用了at89s51單片機(jī)芯片，與以往我們我們所熟悉的c51芯片有許多不同之處，通過本次實驗及查閱相關(guān)資料，我們對其之間的區(qū)別有了一定的認(rèn)識，在本課題設(shè)計報告的硬件介紹部分也對其作了詳細(xì)的論述。s51在c51的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能，使其功能更為完善，應(yīng)用領(lǐng)域也更為廣泛。另外，在對單片機(jī)編程方面，我們又掌握了一些新的編程思想，使得程序更為簡練、易懂，而且更為嚴(yán)謹(jǐn)，程序執(zhí)行的穩(wěn)定性得到了提高。實驗中我們還用到了模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc0809，以前在學(xué)單片機(jī)這門課程時只是對其理論知識有了初步的了解。通過本次實驗，我們對它的工作原理徹底理解了，對其啟動設(shè)置、轉(zhuǎn)換結(jié)束判斷以及輸出控制等都基本掌握。電路連接方面，我們對其與單片機(jī)的連接也有了更為直觀的認(rèn)識，通過實驗的摸索以及必要的理論知識，我們準(zhǔn)確的實現(xiàn)了它于單片機(jī)的互連。 參考文獻(xiàn)1 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分 北京:高等教育出版社,20002 顧永杰.電工電子技術(shù)實訓(xùn)教程.上海:上海交通大學(xué)出版社,1999 3 陳小虎.電工實習(xí)（i）.北京:中國電力出版社，19964 焦輜厚.電子工藝實習(xí)教程.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,19935 陳 堅.電力電子學(xué)m.北京:高等教育出版社,20026 宋春榮.通用集成電路速查手冊.山東科學(xué)技術(shù)出版社,19957 高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計.電子工業(yè)出版社,20028 呂思忠.數(shù)子電路實驗與課程設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,20019 謝自美.電子線路設(shè)計、實驗、測試.華中理工大學(xué)出版社,2000附錄一 整機(jī)電路圖附錄二 程序清單#include unsigned char code dispbitcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char dispbuf4;/位選unsigned char getdata;unsigned int temp;sbit st=p30; /位申明sbit oe=p