單片機(jī)at89c51期末設(shè)計(jì)

1、-. z2021年期末課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表系 別： 計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系 專 業(yè)： 08網(wǎng)絡(luò)工程 指導(dǎo)教師： 新民 組 長： 威 3 組 員： 葉 琳 4 欽 8 連淑群 0 朝云 2 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表摘要： 在電路設(shè)計(jì)中我們時(shí)常會(huì)用到電壓表，過去大局部電壓表還是模擬的，雖然精度較高但模擬電壓表采用用指針式，里面是磁電或電磁式構(gòu)造，所以響應(yīng)較慢。為適應(yīng)許多高速信號(hào)領(lǐng)域目前已廣泛使用數(shù)字電壓表。本設(shè)計(jì)是基于Atmel51單片機(jī)開發(fā)平臺(tái)和自動(dòng)控制原理的根底上實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)字電壓表系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Atmel89C51單片機(jī)作為控制核心，以ADC0808為數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)被測(cè)電壓的數(shù)據(jù)采

2、樣；使用系列比擬器檢測(cè)輸入電壓的圍，并通過繼電器陣列實(shí)現(xiàn)了輸入量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；使用共陰極數(shù)碼管顯示被測(cè)電壓。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、電壓檢測(cè)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、Abstract:In circuit design, we often use voltage meter，Over the past most of the voltage meter or a simulation，Although high precision analog voltage used in the table, but with the pointer, which is a magnetic or electromagneti

3、c structure，so the slow responseTo meet the many areas of high-speed signal has been widely used digital voltmeterThe design is based on Atmel51 microcontroller development platform and automatic control based on the principle of a digital voltage meter systemThe system uses Atmel89C51 microcontroll

4、er as the control core, ADC0808 for the sampled data system, data sampling to achieve the measured voltage；Series pared with the range of detected voltage, and relay array to achieve through the automatic conversion of the input range; using mon cathode LED display the measured voltageKey words: Sin

5、gle Chip Micyoco、Voltage detection、Analog Digital Conversion目 錄HYPERLINK l _Toc74463799摘要1 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc74463760第一章 3HYPERLINK l _Toc74463771第二章 4HYPERLINK l _Toc74463773HYPERLINK l _Toc74463777第三章 6HYPERLINK l _Toc744637783.1.6HYPERLINK l _Toc744637793.2 7HYPERLINK l _Toc74463780

6、3.3 8HYPERLINK l _Toc744637943.49HYPERLINK l _Toc74463782第四章 10HYPERLINK l _Toc744637834.1 PAGEREF _Toc74463783 h 。0HYPERLINK l _Toc744637854.2 0HYPERLINK l _Toc7446379011HYPERLINK l _Toc74463791HYPERLINK l _Toc74463798HYPERLINK l _Toc74463799附 錄引 言電子電壓表主要用于測(cè)量各種高、低頻信號(hào)電壓，它是電子測(cè)量中使用最廣泛的儀器之一。根據(jù)測(cè)量結(jié)果的顯示方式

7、及測(cè)量原理不同，電壓測(cè)量儀器可分為兩大類：模擬式電壓表(AVM和數(shù)字式電壓表DVM。模擬式電壓表是指針式的，多用磁電式電流表作為指示器，并在表盤上刻以電壓刻度。數(shù)字式電壓表首先將模擬量經(jīng)模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量，然后用電子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，并以十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)電壓值。眾所周知，模擬電壓表精度較高，曾經(jīng)有很廣闊的市場(chǎng)，現(xiàn)在依然有不少工程師依然在使用模擬電壓表。確實(shí)模擬電壓表在顯示測(cè)量值方面精度校準(zhǔn)，然而卻也存在問題。模擬電壓表采用用指針式，里面是磁電或電磁式構(gòu)造，所以其響應(yīng)速度較慢。然而在高速開展的當(dāng)今社會(huì)，高速信號(hào)處理的需求越來越多，由于模擬電壓表響應(yīng)速度較慢已經(jīng)不適用與高速信號(hào)領(lǐng)域，取而代之的

8、將是數(shù)字電壓表。但數(shù)字電壓表由于存在采樣誤差，精度不是很高。不過目前可以通過技術(shù)手段來縮小誤差。使其精度到達(dá)與模擬電壓表一樣準(zhǔn)確甚至更高。可見將來數(shù)字電壓表必將取代模擬電壓表?，F(xiàn)在有越來越多的數(shù)字測(cè)量儀器的出現(xiàn)但原理皆與數(shù)字電壓表殊途同歸，因此研究數(shù)字電壓表有著很大現(xiàn)實(shí)意義。開發(fā)平臺(tái)Keil：開發(fā)工具Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、構(gòu)造性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能表達(dá)高級(jí)語言的優(yōu)

9、勢(shì)。Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境uVision將這些局部組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WIN*P等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，則Keil幾乎就是你的不二之選目前在國你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟

10、件，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。Proteus ISIS：仿真工具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Windows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：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。支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片

11、機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。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、存放器等的當(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。具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。總之，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。設(shè)計(jì)思想和原理圖3.1 數(shù)字電壓表的介紹數(shù)字電壓表簡稱DMM(Digtial Multimeter)。它是采用數(shù)字化測(cè)量技

12、術(shù)，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片的數(shù)字電壓表，精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展尾強(qiáng)、集成方便，目前，由各種單片機(jī)芯片構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。數(shù)字電壓表具有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：1顯示清晰直觀，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確2顯示位數(shù)4分辨力高5測(cè)試功能強(qiáng)6測(cè)量圍寬7測(cè)量速率快8輸入阻抗高9集成度高，微功耗10保護(hù)功能完善，抗干擾能力強(qiáng)3.2 數(shù)字電壓表的硬件介紹及總體框架圖 電流A/D電壓信號(hào)AT89C51模塊復(fù)位電路晶陣電路4位LED顯示驅(qū)

13、動(dòng)電路功能鍵總體設(shè)計(jì)框架圖框圖功能說明：A/D轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)?；鶞?zhǔn)電源： 提供精細(xì)電壓，供A/D轉(zhuǎn)換器作參考電壓。譯碼器： 將二-十進(jìn)制BCD碼轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器： 驅(qū)動(dòng)顯示器的a、b、c、d、e、f、g七個(gè)發(fā)光段，驅(qū)動(dòng)發(fā)光數(shù)碼管LED進(jìn)展顯示。顯示器： 將譯碼輸出的七段信號(hào)進(jìn)展數(shù)字顯示，讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。3.3 選用芯片介紹用單片機(jī)AT89C51與ADC0808設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字萬用表，配合分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻可以測(cè)量交、直流電壓值，四位數(shù)碼顯示，實(shí)現(xiàn)直流電壓測(cè)量，其量程圍是0V5V。芯片功能簡介3.3-1 AT89C51介紹 AT89C51芯片圖AT89C5

14、1是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)帶有4K字節(jié)的可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器PENROM。和128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，這種器件采用ATMEL公司的高密度、不容易喪失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與MCS-51系列的單片機(jī)兼容。片含有8位中央處理器和閃爍存儲(chǔ)單元，有較強(qiáng)的功能的AT89C51單片機(jī)能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。功能特性：AT89C51提供以下的功能標(biāo)準(zhǔn)：4K字節(jié)閃爍存儲(chǔ)器，128字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，32個(gè)I/O口，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，1個(gè)5向量兩級(jí)中斷構(gòu)造，1個(gè)串行通信口，片震蕩器和時(shí)鐘電路。另外，AT89C51還可以進(jìn)展0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的節(jié)電模式。閑散方式

15、停頓中央處理器的工作，能夠允許隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的容，但震蕩器停頓工作并制止其它所有部件的工作直到下一個(gè)復(fù)位。3.3-2、ADC0808介紹ADC0808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。ADC0808的部邏輯構(gòu)造 ADC0808的部邏輯構(gòu)造上圖可知，ADC0808由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)展轉(zhuǎn)換。

16、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(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。外部引腳構(gòu)造 ADC0808引腳構(gòu)造圖功能介紹：IN0IN7：8條模擬量輸入通道 ADC0808對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓圍是05V，假設(shè)信號(hào)太小，必須進(jìn)展放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如假設(shè)模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4條 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(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)展鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)展轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上

17、的一路模擬量輸入。ADC0808應(yīng)用說明：1ADC0808部帶有輸出鎖存器，可以與AT89C51單片機(jī)直接相連。 2初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。 3送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 4在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 5是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。 6當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)3.3-374LS74介紹(74LS74引腳介紹)在輸入信號(hào)為單端的情況下，D觸發(fā)器用起來最為方便，其狀態(tài)方程為Qn+1Dn，其輸出狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的上升沿，故又稱為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時(shí)鐘到來前D端

18、的狀態(tài)，D觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作數(shù)字信號(hào)的存放，移位存放，分頻和波形發(fā)生等。3.4 單片機(jī)系統(tǒng)介紹3.4-1單片機(jī)最小系統(tǒng) (U1)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路，電源電路。3.4-2 A/D轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng) (U2)利用ADC0808作為AD數(shù)據(jù)采樣器件, ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比擬器、8位開關(guān)樹型DA轉(zhuǎn)換器、逐次逼近。ADC0809的工作過程是：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擬器。START上升沿將逐次逼近存放器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)

19、換正在進(jìn)展。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示AD轉(zhuǎn)換完畢，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門翻開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上74LS74觸發(fā)器系統(tǒng) (U3)在輸入信號(hào)為單端的情況下，D觸發(fā)器用起來最為方便，其狀態(tài)方程為Qn+1Dn，其輸出狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的上升沿，故又稱為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時(shí)鐘到來前D端的狀態(tài)，D觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作數(shù)字信號(hào)的存放，移位存放，分頻和波形發(fā)生等。3.4-4 LCD數(shù)碼顯示系統(tǒng)用二進(jìn)制數(shù)碼表示，為了能直觀地讀出信號(hào)大小的數(shù)值，需經(jīng)過數(shù)碼變換(譯碼)后由數(shù)碼管或液晶屏顯示出

20、來。系統(tǒng)流程圖軟件局部采用模塊化程序設(shè)計(jì)的方法，由單片機(jī)控制主程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、電壓檢測(cè)及觸發(fā)器系統(tǒng)、液晶顯示組成。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是在ISIS 7 Professional編譯環(huán)境下進(jìn)展的，由于匯編語言程序性能好，所以提高了編程的效率。 第四章 軟件仿真及測(cè)試數(shù)據(jù)4.1 仿真測(cè)試翻開ISIS 7 Professional編譯環(huán)境下將寫好的程序參加到仿真軟件中點(diǎn)擊運(yùn)行，觀察數(shù)碼管顯示數(shù)值與圖中輸入電壓進(jìn)展比擬，并調(diào)節(jié)電壓值。觀察結(jié)果測(cè)量誤差有多大。由于仿真軟件缺少相應(yīng)器材，故而未能進(jìn)展徹底仿真?？傮w電路圖：測(cè)試結(jié)果： 附 錄主程序：CHEQU 30H DPTEQU 31H DPBUFEQU

21、33H GDATAEQU 32H STBIT P3.0 OEBIT P3.1 EOCBIT P3.2 ORG 00H LJMP START ORG 0BH LJMP T0* ORG 30H START:MOV CH,*0BCH MOV P3,CH /通道3MOV DPT,*00H MOV R1,*DPT MOV R7,*5 MOV A,*10 MOV R0,*DPBUF LOP:MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,LOP MOV R0,*00H INC R0 MOV R0,*00H INC R0 MOV R0,*00H MOV TMOD,*01H MOV TH0,*(65536-4

22、000)/256 MOV TL0,*(65536-4000) MOD 256 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA WT:CLR ST SETB ST CLR ST WAIT:JNB EOC,WAIT SETB OE MOV GDATA,P0 CLR OE mov dptr,*tab ;將AD轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼 mov a,GDATA movc a,a+dptrmov b,*2div abmov r1,bmov b,*10div ab mov 38H,a mov 39H,b cjne r1,*01,kk1 mov 3AH,*05back: SJMP WT kk1: mov 3

23、AH,*00 ajmp back /MOV A,GDATA /MOV B,*100 /DIV AB /MOV 33H,A /MOV A,B /MOV B,*10 /DIV AB /MOV 34H,A /MOV 35H,B /SJMP WT T0*:NOP MOV TH0,*(65536-350)/256 MOV TL0,*(65536-350) MOD 256 MOV A,*0FFHMOV P2,A /清屏 MOV A,DPT CJNE A,*5,NE*MOV DPTR,*DPCD MOV A,DPT ADD A,*DPBUF MOV R0,A MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR ORL A,*080HMOV P1,A SJMP NE*1NE*: MOV DPTR,*DPCD MOV A,DPT ADD A,*DPBUF MOV R0,A MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A NE*1: MOV DPTR,*DPBT MOV A,DPT MOVC A,A+DPTR MOV P2,A INC DPT MOV A,DPT CJN