單片機(jī)電壓采集裝置課程設(shè)計

單片機(jī)課程設(shè)計姓名：學(xué)號：專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 題 目： 單片機(jī)電壓采集裝置 專 題： AD轉(zhuǎn)換及編程實(shí)現(xiàn) 指導(dǎo)教師： 設(shè)計地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)樓時間：201212202012年12月

單片機(jī)課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)年級電科學(xué)號學(xué)生姓名任務(wù)下達(dá)日期：2012年12月20日設(shè)計日期：2012年12月1日至2012年12月20日設(shè)計題目：單片機(jī)電壓采集裝置設(shè)計專題題目：AD轉(zhuǎn)換及編程實(shí)現(xiàn)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：制作單片機(jī)電壓采集裝置基本要求1、 模擬通道0電壓采集功能在ADC0809的輸入0?5V電壓，數(shù)碼管實(shí)時顯示被測電壓值（顯示精度0.001V，即顯示1位整數(shù)，3位小數(shù)）。2、 指定通道電壓采集功能通過模式選擇按鍵切換到“指定通道電壓采集功能”，利用+/-按鍵改變通道值，顯示同上。3、 8通道自動循環(huán)電壓采集功能制作單片機(jī)電壓采集裝置通過模式選擇按鍵切換到“8通道自動循環(huán)電壓采集功能”，默認(rèn)通道切換時間為2秒。擴(kuò)展要求1、 超限報警功能當(dāng)Vi超出程序預(yù)設(shè)報警限值時，報警燈以1Hz速度閃爍顯示，并顯示提示符以區(qū)別上限或下限報警。2、 可修改上限和下限報警值的超限報警撥弄能可隨意設(shè)置上、下限報警值（步長0.1V，默認(rèn)下限為0V，上限為5V）。設(shè)置時，當(dāng)下限N上限（或上限W下限）時予以提示，并拒絕接受數(shù)據(jù)。指導(dǎo)教師簽字：摘要:此單片機(jī)電壓采集裝置使用AT89S52芯片和ADC0809芯片進(jìn)行電壓采集，實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的基本功能。，鍵盤電路和8個LED數(shù)碼顯示電路。擴(kuò)展電路中包含了A/D轉(zhuǎn)換電路，AD轉(zhuǎn)換五種工作模式下對應(yīng)要實(shí)現(xiàn)的功能：即模式0下完成通道0的模擬信號采集;模式1時完成指定模擬通道電壓采集，按加、減（K2,K3）按鍵手動實(shí)現(xiàn)模擬通道的切換，此外，通過內(nèi)部定時器T1實(shí)現(xiàn)報警功能，即超過上限電壓4.999V時報警，同時點(diǎn)亮P1.1即L2發(fā)光LED小燈，低于下限電壓0.000V時也實(shí)現(xiàn)報警功能，只是報警的頻率改變，同時點(diǎn)亮P1.0即L1發(fā)光LED小燈；而模式2完成8通道模擬信號自動循環(huán)采集功能，通過加入內(nèi)部定時器T0中斷，從而實(shí)現(xiàn)每隔1秒通道值自動加1的功能；進(jìn)入模式3的時候，需要人為設(shè)置報警上限，此程序設(shè)定報警上限為4V,而報警上限默認(rèn)值為3.999V，通過按加、減（K2/K3）按鍵實(shí)現(xiàn)上限加減0.1V；模式4的時候設(shè)置報警下限電壓，默認(rèn)報警下限電壓為1.999V,本程序中設(shè)置的報警下限電壓為2V,通過加減（K2/K3）按鍵實(shí)現(xiàn)電壓加減0.1V的功能，最終實(shí)現(xiàn)電壓采集和擴(kuò)展功能。關(guān)鍵詞：AT89S52芯片、ADC0809芯片目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論 1\o"CurrentDocument"1.1系統(tǒng)設(shè)計方案 11.1.1系統(tǒng)設(shè)計原理框圖 1\o"CurrentDocument"2硬件電路設(shè)計 ?3\o"CurrentDocument"2.1單片機(jī)電路 ?2\o"CurrentDocument"2.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng) ?2\o"CurrentDocument"2.1.2顯示譯碼電路 ?2\o"CurrentDocument"A/D轉(zhuǎn)換 -5\o"CurrentDocument"ADC0809轉(zhuǎn)換原理 -5\o"CurrentDocument"AD轉(zhuǎn)換電路 6\o"CurrentDocument"2.2.3電路設(shè)計 7\o"CurrentDocument"3軟件設(shè)計 €\o"CurrentDocument"3.1設(shè)計任務(wù) -83.1.1基本任務(wù) -8\o"CurrentDocument"3.2程序設(shè)計 -83.3.1主程序框圖 8AD信號采集 9\o"CurrentDocument"4系統(tǒng)調(diào)試 175總結(jié) 18參考文獻(xiàn)： 19附錄一電源印刷電路板布線圖 -20\o"CurrentDocument"附錄二單片機(jī)板電路原理圖 -21\o"CurrentDocument"附錄三單片機(jī)印刷電路板布線圖 -22\o"CurrentDocument"附錄四元件清單 -241緒論1.1系統(tǒng)設(shè)計方案本次實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計電壓采集裝置，課程設(shè)計分設(shè)計、制作和調(diào)試三個部分。設(shè)計選題以單片機(jī)為核心，基本內(nèi)容應(yīng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、鍵盤和LED顯示電路，以及設(shè)計系統(tǒng)涉及的其他電路。系統(tǒng)硬件電路由標(biāo)準(zhǔn)電路和自制電路兩部分組成。標(biāo)準(zhǔn)電路包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、8個LED數(shù)碼管電路和鍵盤電路，可根據(jù)設(shè)計需要進(jìn)行配置選用。自制電路需自行設(shè)計焊接，包含標(biāo)準(zhǔn)電路不具備的其他電路。設(shè)計中采用了模數(shù)轉(zhuǎn)換器，利用ADC0809型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器。可實(shí)現(xiàn)8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，實(shí)現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。控制部分采用單片機(jī)89C52來完成。顯示部分利用LED數(shù)碼管顯示模塊，來顯示采集到的電壓分量。1.2.1系統(tǒng)設(shè)計原理框圖電源2硬件電路設(shè)計系統(tǒng)硬件電路由標(biāo)準(zhǔn)電路和自制電路兩部分組成。標(biāo)準(zhǔn)電路包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、6個LED數(shù)碼管電路和鍵盤電路，可根據(jù)設(shè)計需要進(jìn)行配置選用。自制電路需自行設(shè)計焊接，包含標(biāo)準(zhǔn)電路不具備的其他電路。2.1單片機(jī)電路2.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)U.fJUiALEij.i/r^jj1j/TST'QU.fJUiALEij.i/r^jj1j/TST'Q13.jiXsFi3J.心由aj-j.fri1'ji,E-Z中奇EZV-vlfvccmiw」■皿33：1二■p.w.p："■unAprINS.7C\J：i7■■mm?pa.i/rm『一■『INK."rFI'FFI1CPU原理圖該原理圖包含單片機(jī)以及外部連接譯碼，鎖存電路端口 ，其中的ALE,REST為高電平時用來啟動ADC0809.P0、P2口控制數(shù)碼輸出顯示，P3口的P3.3、P3.4、P3.5控制按鍵，P1.1~P1.3控制通道選擇。晶振采用12MHZ，該頻率有利于提高串口的通信可靠性，同時又保證單片機(jī)有較高的運(yùn)行速度。2.1.2顯示譯碼電路LED顯示電路可提供8位LED顯示；可顯示P1（P3）口狀態(tài)；也可顯示輸入按鍵狀態(tài)LED顯示電路顯示電路采用6位共陽極LED動態(tài)掃描顯示，CD4511輸出所需字形，74LS138選擇字位。在動態(tài)方式中，逐個地循環(huán)地點(diǎn)亮各位顯示器。

巳日.日日.日曰日.日■■'1 11'1 1111[/OI2J數(shù)碼管顯示電路顯示譯碼電路部分由P0口或P2口輸出顯示。顯示譯碼器采用CD4511芯片：輸入：BCD輸出：七段碼74LS138芯片是用來控制顯示時候的字位的，由于單片機(jī)的管腳是有限的通過使用138芯片可以避免少使用些單片機(jī)的管腳，當(dāng)輸入001時，譯碼可得10111111:輸入：0?7輸出：低電平2.2A/D轉(zhuǎn)換2.2.1ADC0809轉(zhuǎn)換原理當(dāng)單片機(jī)端的P3.3接低電平時，可以使兩個非門打開（1） 當(dāng)模擬量送至某一輸入通道后，CPU將標(biāo)識該通道編碼的三位地址信號經(jīng)數(shù)據(jù)線或地址線輸入到ADDC、ADDB、ADDA引腳上。（2） 地址鎖存允許ALE鎖存地址信號，啟動命令START啟動A/D轉(zhuǎn)換。（3） 轉(zhuǎn)換開始,EOC變低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變?yōu)楦唠娖健OC可作為中斷請求信號。（4） 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，可通過執(zhí)行IN指令，設(shè)法在輸出允許OE腳上形成一個正脈沖,打開三態(tài)緩沖器把轉(zhuǎn)換的結(jié)果輸入到DB一次A/D轉(zhuǎn)換便完成2.2.2AD轉(zhuǎn)換電路vcc1WR?5.1KCADP0.1UIN0,通道0ADCH0—1-'^6|27J11234567—8CH21 1CH3CH42CH5CH63CH72.2.2AD轉(zhuǎn)換電路vcc1WR?5.1KCADP0.1UIN0,通道0ADCH0—1-'^6|27J11234567—8CH21 1CH3CH42CH5CH63CH7GND4CH15"^8CON8IC12IN-0msb2-12-2IN-12-32-4IN-22-52-6IN-32-7lsb2-8IN-4EOCIN-5ADD-AIN-6ADD-BADD-CIN-7ALEref(-)ENABLESTART,Uef+ CLOCK1621D020D119D218~D3~8~D4~15~D5~14~D6~17D7725~A0~?24~A1~23A2k9■6p10ADCCLK轉(zhuǎn)換時鐘：—接單片機(jī)ALE輸出經(jīng)分頻J言得到啟動和地址鎖存信號參考電壓：5V-7VCCADC08092.2.3電路設(shè)計硬件資源分配T轉(zhuǎn)換結(jié)束：EOC=1137404OT2F通道地址信號74L74LS02B-/INT0輸出使能信號片選信號:P3.3=0ADCSDCCS—/PD7/WR輸出數(shù)據(jù)數(shù)碼管顯示電路：用P2口：bcd碼輸出 P2.3?P2.0；字位選擇 cba=P2.6?P2.4；小數(shù)點(diǎn)一一P2.7鍵盤電路：P3口低四位1號按鍵P3.0---模式切換2號按鍵P3.1---通道、報警限加3號按鍵P3.2--通道、報警限減4號按鍵P3.3--查詢法，接收ad轉(zhuǎn)換狀態(tài)（不作為按鍵使用） 中斷法，收ad結(jié)束中斷信號ADC0809電壓轉(zhuǎn)換電路控制信號：/wr==p3.6 /rd==p3.7eoc==p3.3 Cs==p3.5轉(zhuǎn)換通道選擇地址線：CBA==P1(6-4)

3軟件設(shè)計3.1設(shè)計任務(wù)3.1.1基本任務(wù)1、進(jìn)行電壓采集并顯示3.1.2擴(kuò)展任務(wù)1、指定通道采集2、 循環(huán)采集顯示，默認(rèn)每通道顯示1秒鐘。3、報警設(shè)置報警上限為4V報警下限為2V3.2程序設(shè)計3.2.1主程序框圖主程序框圖主程序框圖〃字型碼地址，通過〃字型碼地址，通過P0口送字型碼//字位碼地址，通過P2口送字位碼〃下限報警LED〃上限報警LED//ad0809地址端A，低位//ad0809地址端B，中位//ad0809地址端C，高位//按鍵1//按鍵2//按鍵33.3.2AD信號采集程序#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#definezxmaP0#definezwmaP2sbitlowflag=P1A0;sbithighflag=P1A1；sbitad_adda=P1A4;sbitad_addb=P1A5;sbitad_addc=P1A6;sbitkey1=P3A0;sbitkey2=P3A1;sbitkey3=P3A2;第6頁sbitad_eos=P3A3;sbitspeeker=P3A4;sbitad_cs=P3A5;sbitad_wr=P3A6;sbitad_rd=P3A7;ucharad_data;ucharpdataad_start,ad_over;ucharad_td;ucharad_mode;ucharkey;uintad_high=4000;uint ad_low=2000;uchartt0=100;sbit ad_clk=P1A7;//ad0809轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，1轉(zhuǎn)換完，0正在轉(zhuǎn)換//蜂鳴器報警//ad0809片選，低電平有效//ad0809寫入信號，鎖存地址和啟動ad//ad0809讀出信號，通過P0口讀回ad轉(zhuǎn)換結(jié)果//ad采集數(shù)據(jù)〃兩個片外地址，用于產(chǎn)生讀寫信號//ad采集通道//ad采集模式//ad報警上限，設(shè)置為4V//ad報警下限，設(shè)置為2V〃定時1s（10ms,需要100次）//本程序利用P1.7產(chǎn)生方波來給ad0808提供脈沖，/*共陰極數(shù)碼管字形碼，共陽極數(shù)碼管取反即可*/ucharcodezixing[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71};/*共陽極數(shù)碼管字位碼，共陰極數(shù)碼管取反即可*/ucharcodeziwei[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};voidtimer2int();voiddelay(uinti);voiddisp(void);voidad_change(void);voidkeyscan(void);voidkeyanswer(void);voidalarm();voidtimer0int(void);voidtimer0chengxu(void);voidtimer1int(void);voidtimer1chengxu(void);voidmain(void){timer0int();timer1int();while(1){keyscan();keyanswer();ad_change();alarm();disp();}}voidkeyscan(void){if(!key1){while(!key1)disp();key=1;F0=1;}if(!key2){while(!key2)disp();key=2;F0=1;}if(!key3){while(!key3)disp();key=3;F0=1;}}voidkeyanswer(void){if(key==1&F0==1){ad_mode++;if(ad_mode==5)ad_mode=0;}if(ad_mode==0){ad_td=0;}if(ad_mode==1){if(key==2&F0==1){ad_td++;if(ad_td==8)ad_td=0;}if(key==3&F0==1)ad_td--;if(ad_td==255)ad_td=7;}}if(ad_mode==2)TR0=1;elseTR0=0;if(ad_mode==3){if(key==2&F0==1){ad_high=ad_high+100;}if(key==3&F0==1){ad_high=ad_high-100;}}if(ad_mode==4){if(key==2&F0==1){ad_low=ad_low+100;}if(key==3&F0==1){ad_low=ad_low-100;}}F0=0;}voidtimer0int(void){TMOD=0x11;TH0=(65536-10000/1)/256;TL0=(65536-10000/1)%256;ET0=1;EA=1;TR0=0;}voidtimer0chengxu(void)interrupt1{TH0=(65536-10000/1)/256;TL0=(65536-10000/1)%256;tt0--;if(tt0==0){tt0=100;ad_td++;if(ad_td==8)ad_td=0;}}voidtimer1int(){TMOD=0x11;TH1=(65536-500/1)/256;TL1=(65536-500/1)%256;ET1=1;EA=1;TR1=0;}voidtimer1chengxu()interrupt3{uintad_dianya;if(ad_dianya<ad_low){lowflag=0;TH1=(65536-100/1)/256;TL1=(65536-100/1)%256;speeker=~speeker;}else{lowflag=~lowflag;highflag=0;TH1=(65536-5000/1)/256;TL1=(65536-5000/1)%256;speeker=~speeker;}lowflag=1;highflag=1;}voidalarm(){uintad_dianya;//uintspeaker;if(ad_dianya>ad_high|ad_dianya<ad_low){TR1=1;〃開放T1中斷}elseTR1=0;〃關(guān)閉T1中斷}voidad_change(void){ad_adda=0;ad_addb=0;ad_addc=0;P1=P1|(ad_td<<4);ad_cs=0;

ad_start=0x00;while(ad_eos==1)disp();ad_data=ad_over;}voiddisp(void)(uintad_dianya;ucharj,k,l,m;if(ad_mode==0lad_mode==1lad_mode==2){ad_dianya=ad_data*19.60784;}if(ad_mode==3){ad_dianya=ad_high;}if(ad_mode==4){ad_dianya=ad_low;}j=ad_dianya/1000;k=ad_dianya%1000/100;l=ad_dianya%100/10;m=ad_dianya%10;delay(1);zxma=0xFF;delay(1);zxma=0xFF;delay(1);zxma=0xFF;delay(1);zxma=0xFF;zwma=~ziwei[2];zxma=~zixing[ad_td];zwma=~ziwei[4];zwma=?zwma=~ziwei[4];zwma=?ziwei[5];zwma=~ziwei[6];zwma=?ziwei[7];}voiddelay(uinti){unsignedintj,k;for(j=0;j<i;j++)for(k=0;k<121;k++);zxma=~zixing[j]&0x7f;zxma=?zixing[k];zxma=?zixing[l];zxma=?zixing[m];delay(1);zxma=0xFF;delay(1);zxma=0xFF;delay(1);zxma=0xFF;delay(1);zxma=0xFF;voidtimer2int(){C_T2=0;RCAP2H=(65536-100)/256;RCAP2L=(65536-100)%256;EA=1;ET2=1;TR2=1;}voidtimer2pro(void)interrupt5using0 {TF2=0;ad_clk=~ad_clk;}4系統(tǒng)調(diào)試硬件焊接分為單片機(jī)板和擴(kuò)展版兩部分。在焊接單片機(jī)板的時候出現(xiàn)過虛焊和漏焊的現(xiàn)象，再其次就是在焊接擴(kuò)展板的時候，自己將排陣竟然全部焊接反了，由于自己的疏忽，導(dǎo)致杜邦線無法連接。然后自己又逐一將排陣全部焊接了一遍，再者就是電路板的布局問題，由于自己是第一次走線，導(dǎo)致板子背面的走線很不光滑而且混亂，沒有秩序，但最終在自己的努力下實(shí)現(xiàn)了功能。由于自己曾經(jīng)掌握一些簡單的匯編語言，例如VB,C,C++等匯編語言，所以開始的時候總想將匯編語言寫成C語言的格式，導(dǎo)致程序頻頻出現(xiàn)問題。而且由于自己起初對KEILC軟件不是非常了解，所以很多時候出現(xiàn)問題自己不會改寫。但最終在老師和同