基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)

河南科技學(xué)院2023屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：所在院系：所學(xué)專業(yè)：導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：2011-05-25摘要本文介紹了一種基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)主要由三個(gè)模塊組成：A/D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。A/D轉(zhuǎn)換主要由芯片ADC0832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)字量在傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理那么由芯片AT89C51來完成，其負(fù)責(zé)把ADC0832傳送來的數(shù)字量經(jīng)過一定的數(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；此外,它還控制著ADC0832芯片工作。該系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡(jiǎn)單，所用的元件較少，本錢低，且測(cè)量精度和可靠性較高。此數(shù)字電壓表可以測(cè)量0-5V的1路模擬直流輸入電壓值，并通過一個(gè)四位一體的7段數(shù)碼管顯示出來。關(guān)鍵詞單片機(jī)；數(shù)字電壓表；A/D轉(zhuǎn)換；AT89C51；ADC0832DesignofSimpleDigitalVoltmeterBasedonSingle-chipMicrocontrollerAbstractThispaperwhichintroducesakindofsimpledigitalvoltmeterisbasedonsingle-chipmicrocontrollerdesign.Thecircuitofthevoltagemeterismainlyconsistedofthreemouldpieces:A/Dconvertingmouldpiece,A/DconvertingismainlycompletedbytheADC0832,itconvertsthecollectedanalogdataintothedigitaldataandtransmitstheoutcometothemanifestationcontrollingmouldpiece.DataprocessingismainlycompletedbytheAT89C51chip,itprocessesthedataproducedbytheADC0832chipandgeneratestherightmanifestationcodes,alsotransmitsthecodestothemanifestationcontrollingmouldpiece.Also,theAT89C51chipcontrolstheADC0832chiptowork.Thevoltmeterfeaturesinsimpleelectricalcircuit,loweruseofelements,lowcost,moreover,itsmeasuringprecisionandreliability.Thevoltmeteriscapableofmeasuringvoltageinputsfrom1routerangingfrom0to5volt,anddisplayingthemeasurementsthoughadigitalcodetubeof7piecesofLED.KeywordsSingle-chipmicrocontroller;Digitalvoltmeter;A/Dconverter;AT89C51;ADC0832目錄1緒論12設(shè)計(jì)總體方案2設(shè)計(jì)要求2設(shè)計(jì)思路22.3設(shè)計(jì)方案23硬件電路設(shè)計(jì)33.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3ADC0832介紹63.2.1ADC0832主要特點(diǎn)73.2.2ADC0832管腳介紹73.2.3單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制原理83.3LED數(shù)碼管103.3.1LED數(shù)碼管的主要技術(shù)參數(shù)103.3.2LED數(shù)碼管的引腳說明113.3.3LED數(shù)碼管編碼說明123.4單片機(jī)最小系統(tǒng)電路13AD0832電路143.6四位數(shù)碼管顯示電路143.7電路原材料清單153.8使用工具及儀表清單164軟件設(shè)計(jì)174.1程序設(shè)計(jì)總方案174.2系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)174.2.1初始化程174.2.2AD轉(zhuǎn)換子程序174.序185電壓表的調(diào)試及性能分析195.1調(diào)試與測(cè)試195.2性能分析196總結(jié)20參考文獻(xiàn)21謝辭22附錄23附錄一程序源代碼23附錄二電路圖271.緒論在電量的測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最根本的三個(gè)被測(cè)量，其中電壓量的測(cè)量最為經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的開展，更是經(jīng)常需要測(cè)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(cè)量?jī)x器。數(shù)字電壓表簡(jiǎn)稱DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)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。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、測(cè)量速度快等特而得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的指針式刻度電壓表功能單一，進(jìn)度低，容易引起視差和視覺疲勞，因而不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需要。采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示，從而精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC實(shí)時(shí)通信。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與根底。以數(shù)字電壓表為核心，可以擴(kuò)展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表。目前，由各種單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。最近的幾十年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路〔IC〕和微處理器技術(shù)的開展，數(shù)字電路和數(shù)字化測(cè)量技術(shù)也有了巨大的進(jìn)步，從而促使了數(shù)字電壓表的快速開展，并不斷出現(xiàn)新的類型。數(shù)字電壓表從1952年問世以來，經(jīng)歷了不斷改良的過程，從最早采用繼電器、電子管和形式開展到了現(xiàn)在的全固態(tài)化、集成化〔IC化〕，另一方面，精度也從0.01%-0.005%。目前，數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度，因而，以后數(shù)字電壓表的開展就著眼在高精度和低本錢這兩個(gè)方面。本文是以簡(jiǎn)易數(shù)字直流電壓表的設(shè)計(jì)為研究?jī)?nèi)容，本系統(tǒng)主要包括三大模塊：轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。其中，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0832對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心AT89C51再對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理，最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置LED顯示數(shù)字電壓信號(hào)。2設(shè)計(jì)總體方案要求⑴以MCS-51系列單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)簡(jiǎn)單的直流數(shù)字電壓表。⑵采用1路模擬量輸入，能夠測(cè)量0-5V之間的直流電壓值。⑶電壓顯示用4位一體的LED數(shù)碼管顯示，至少能夠顯示兩位小數(shù)。⑷盡量使用較少的元器件。2.2設(shè)計(jì)思路⑴根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇AT89C51單片機(jī)為核心控制器件。⑵A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0832實(shí)現(xiàn)。=3\*GB2⑶電壓顯示采用4位一體的LED數(shù)碼管。=4\*GB2⑷LED數(shù)碼的段碼輸入,由并行端口P2產(chǎn)生：位碼輸入，用并行端口P0產(chǎn)生。設(shè)計(jì)方案硬件電路設(shè)計(jì)由6個(gè)局部組成;A/D轉(zhuǎn)換電路，AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)，LED顯示系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及測(cè)量電壓輸入電路。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。時(shí)鐘電路復(fù)位電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路A/D轉(zhuǎn)換電路測(cè)量電壓輸入顯示系統(tǒng)AT89C51P1P0P23.硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的介紹40個(gè)引腳，4kbytesflash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔ram〕，32個(gè)外部雙向輸入/輸出〔i/o〕口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗〔wdt〕電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。AT89S52單片機(jī)是一種低功耗高性能的CMOS8位微控制器，內(nèi)置8KB可在線編程閃存。該器件采用Atmel公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，其指令與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的80C51指令集兼容。片內(nèi)程序存儲(chǔ)器允許重復(fù)在線編程，允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)內(nèi)通過SPI串行口改寫或用同用的非易失性存儲(chǔ)器改寫。通過把通用的8位CPU與可在線下載的Flash集成在一個(gè)芯片上，AT89S52便成為一個(gè)高效的微型計(jì)算機(jī)。它的應(yīng)用范圍廣，可用于解決復(fù)雜的控制問題，且本錢較低。其結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。圖3.1AT89S52結(jié)構(gòu)框圖圖AT89S52此外，AT89S52設(shè)計(jì)和配置了震蕩頻率可為12MHZ并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，cpu暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。

主要功能特性：·兼容mcs-51指令系統(tǒng)·4k可反復(fù)擦寫(>1000次〕ispflashrom

·32個(gè)雙向i/o口·電壓·2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器·時(shí)鐘頻率0-33mhz

·全雙工uart串行中斷口線·128x8bit內(nèi)部ram

·2個(gè)外部中斷源·低功耗空閑和省電模式·中斷喚醒省電模式·3級(jí)加密位·看門狗〔wdt〕電路·軟件設(shè)置空閑和省電功能·靈活的isp字節(jié)和分頁編程·雙數(shù)據(jù)存放器指針按照功能，AT89S52的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能I/O口、控制和復(fù)位等。1.多功能I/O口AT89S52共有四個(gè)8位的并行I/O口：P0、P1、P2、P3端口，對(duì)應(yīng)的引腳分別是P0.0～P0.7，P1.0～P1.7，P2.0～P2.7，P3.0～P3.7，共32根I/O線。每根線可以單獨(dú)用作輸入或輸出。①P0端口，該口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。在作為輸出口時(shí)，每根引腳可以帶動(dòng)8個(gè)TTL輸入負(fù)載。當(dāng)把“1〞寫入P0時(shí)，那么它的引腳可用作高阻抗輸入。當(dāng)對(duì)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P0可用作多路復(fù)用的低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)總線，在該模式，P0口擁有內(nèi)部上拉電阻。在對(duì)Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，P0用于接收代碼字節(jié)；在校驗(yàn)時(shí)，那么輸出代碼字節(jié)；此時(shí)需要外加上拉電阻。②P1端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P1口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流方式〕4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫“1〞時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在對(duì)Flash編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址。另外，P1.0與P1.1可以配置成定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入端〔P1.0/T2〕與定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入端〔P1.0/T2EX〕，如圖3.3所示。端口引腳復(fù)用功能T2〔定時(shí)器/計(jì)算器2的外部輸入端〕T2EX〔定時(shí)器/計(jì)算器2的外部觸發(fā)端和雙向控制〕MOSI〔用于在線編程〕MISO〔用于在線編程〕SCK〔用于在線編程〕P1口管腳復(fù)用功能③P2端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P2口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流方式〕4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫“1〞時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。P2口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址，在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容〔就是專用存放器〔SFR〕區(qū)中P2存放器的內(nèi)容〕，在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。在對(duì)Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P2口也接收高位地址或一些控制信號(hào)。④P3端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P3口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)〔吸收或輸出電流方式〕4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫“1〞時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。P3口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在AT89S52中，同樣P3口還用于一些復(fù)用功能，如表3.2所列。在對(duì)Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P3口還接收一些控制信號(hào)。端口引腳復(fù)用功能RXD〔串行輸入口〕TXD〔串行輸出口〕INT0〔外部中斷0〕INT1〔外部中斷1〕T0〔定時(shí)器0的外部輸入〕T1〔定時(shí)器1的外部輸入〕WR〔外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通〕RD〔外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通〕P3端口引腳與復(fù)用功能表2.RST

復(fù)位輸入端。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使其單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗定時(shí)器〔Watchdog〕溢出后，該引腳會(huì)保持98個(gè)振蕩周期的高電平。在SFRAUXR〔地址8EH〕存放器中的DISRTO位可以用于屏蔽這種功能。DISRTO位的默認(rèn)狀態(tài)，是復(fù)位高電平輸出功能使能。3.ALE/PROG

地址鎖存允許信號(hào)。在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，這個(gè)輸出信號(hào)用于鎖存低字節(jié)地址。在對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，這條引腳用于輸入編程脈沖PROG。一般情況下，ALE是振蕩器頻率的6分頻信號(hào)，可用于外部定時(shí)或時(shí)鐘。但是，在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器每次存取中，會(huì)跳過一個(gè)ALE脈沖。在需要時(shí)，可以把地址8EH中的SFR存放器的0位置為“1”，從而屏蔽ALE的工作；而只有在MOVX或MOVC指令執(zhí)行時(shí)ALE才被激活。在單片機(jī)處于外部執(zhí)行方式時(shí)，對(duì)ALE屏蔽位置“1”并不起作用。4.PSEN

程序存儲(chǔ)器允許信號(hào)。它用于讀外部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)AT89S52在執(zhí)行來自外部存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每一個(gè)機(jī)器周期PSEN被激活2次。在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的每次存取中，PSEN的2次激活會(huì)被跳過。5.EA/Vpp

外部存取允許信號(hào)。為了確保單片機(jī)從地址為0000H～FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器中讀取代碼，故要把EA接到GND端，即地端。但是，如果鎖定位1被編程，那么EA在復(fù)位時(shí)被鎖存。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部程序時(shí)，EA應(yīng)接到Vcc。在對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，這條引腳接收12V編程電壓Vpp。6.XTAL1

振蕩器的反相放大器輸入，內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。7.XTAL2

振蕩器的反相放大器輸出。3.2ADC0832介紹ADC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡送，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用ADC0832可是使我們了解A/D轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。3.2.1A·8位分辨率；·雙通道A/D轉(zhuǎn)換；·輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；·5V電源供電時(shí)輸入電壓在0~5V之間；·工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μS；·一般功耗僅為15mW；·8P、14P—DIP〔雙列直插〕、PICC多種封裝；·商用級(jí)芯片溫寬為0°Cto+70°C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為?40°Cto+85°C；ADC0832管腳介紹圖3.5ADC0832引腳圖·CS_片選使能，低電平芯片使能?！H0模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用?！H1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用?！ND芯片參考0電位〔地〕?！I數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。·DO數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出?！LK芯片時(shí)鐘輸入?！cc/REF電源輸入及參考電壓輸入〔復(fù)用〕。ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制原理正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用?！惨妶D3〕當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端那么使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項(xiàng)見。ADC0832功能圖如所示，當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為“1〞、“0〞時(shí)，只對(duì)CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1〞、“1〞時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0〞、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端那么開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸入電壓是0~5V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進(jìn)行IN+與IN-的輸入時(shí)，如果IN-的電壓大于IN+的電壓那么轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。LED數(shù)碼管.1LED數(shù)碼管主要技術(shù)參數(shù)圖數(shù)碼管數(shù)碼管使用條件：a、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；

小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決定c、使用電流：靜態(tài)：總電流80mA〔每段10mA〕；動(dòng)態(tài)：平均電流4-5mA

峰值電流100mA上面這個(gè)只是七段數(shù)碼管引腳圖，其中共陽極數(shù)碼管引腳圖和共陰極的是一樣的，4位數(shù)碼管引腳圖數(shù)碼管使用考前須知說明：〔１〕數(shù)碼管外表不要用手觸摸，不要用手去弄引角；〔２〕焊接溫度：２６０度；焊接時(shí)間：５Ｓ〔３〕外表有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來。.2LED數(shù)碼管的引腳說明這類數(shù)碼管可以分為共陽極與共陰極兩種，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同接點(diǎn)com，而每個(gè)LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp〔小數(shù)點(diǎn)〕；共陰極那么是把所有LED的陰極連接到共同接點(diǎn)com，而每個(gè)LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp〔小數(shù)點(diǎn)〕，如下列圖所示。圖中的8個(gè)LED分別與上面那個(gè)圖中的A~DP各段相對(duì)應(yīng)，通過控制各個(gè)LED的亮滅來顯示數(shù)字。圖共陽數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖共陰數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于單個(gè)數(shù)碼管來說，從它的正面看進(jìn)去，左下角那個(gè)腳為1腳，以逆時(shí)針方向依次為1`10腳，左上角那個(gè)腳便是10腳了，上面兩個(gè)圖中的數(shù)字分別與這10個(gè)管腳一一對(duì)應(yīng)。注意，3腳和8腳是連通的，這兩個(gè)都是公共腳。還有一種比擬常用的是四位數(shù)碼管，內(nèi)部的4個(gè)數(shù)碼管共用a~dp這8根數(shù)據(jù)線，為人們的使用提供了方便，因?yàn)槔锩嬗?個(gè)數(shù)碼管，所以它有4個(gè)公共端，加上a~dp，共有12個(gè)引腳，下面便是一個(gè)共陰的四位數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖〔共陽的與之相反〕。引腳排列依然是從左下角的那個(gè)腳〔1腳〕開始，以逆時(shí)針方向依次為1~12腳，下列圖中的數(shù)字與之一一對(duì)應(yīng)。圖位共陽數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu).3數(shù)碼管編碼說明4位數(shù)碼管編碼說明，如所示：eddpcgbfa00010100028H111101011EBH20011001032H310100010A2H411100001E1H510100100A4H60010010024H711101010EAH80010000020H910100000A0HH0110000161HL001100013DH-11110111F7HC001111003CH圖3.12控制命令表3.4單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)9腳接復(fù)位電路，可按復(fù)位按鈕S1給單片機(jī)復(fù)位。晶振采用12MHZ。由于單片機(jī)只訪問片內(nèi)FlashROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，因此單片機(jī)的31腳接高電平VCC。3.5ADC832電路。圖ADC0832電路ADC0832的1腳片選接，2腳通道0接電位器的抽頭，4腳接低，5腳和6腳是數(shù)據(jù)接P1.2，7腳時(shí)鐘接P1.0,8腳接VCC。3.6四位數(shù)碼管顯示電路圖數(shù)碼管顯示電路4位數(shù)碼管為共陽管，由于單片機(jī)輸出電流比擬小，故用4個(gè)PNP型的三極管9015來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。單片機(jī)輸出低電平時(shí)三極管導(dǎo)通，使數(shù)碼管的4各公共端1、4、5和12腳為高電平，此時(shí)數(shù)碼管的數(shù)據(jù)端輸入低電平后數(shù)碼管被點(diǎn)亮，120歐電阻R12到R19為三極管的限流電阻。序號(hào)名稱型號(hào)單位數(shù)量備注1電阻1KΩ支12電阻200Ω支53傳感器ＤＳ１８Ｂ２０支１4電阻510Ω支85電阻Ω支16電阻10KΩ支47晶振12MHz支18普通電容33pF支29電解電容10uF/50V支1105號(hào)電池節(jié)311小按鈕支412三極管9012支4１３三極管9013支1１４蜂鳴器支１１５數(shù)碼管支１１６單片機(jī)ＡＴ８９S５2支１3.8使用工具及儀表清單序號(hào)名稱型號(hào)單位數(shù)量備注１萬用表塊１２內(nèi)熱式電烙鐵１３焊錫絲假設(shè)干４直流穩(wěn)壓電源臺(tái)１５編程燒寫器臺(tái)１６導(dǎo)線假設(shè)干4．軟件設(shè)計(jì)4.1程序設(shè)計(jì)總方案根據(jù)模塊的劃分原那么，將該程序劃分初始化模塊，A/D轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序，這三個(gè)程序模塊構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)軟件的主程序，如下圖。開始開始初始化調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序調(diào)用顯示子程序結(jié)束圖數(shù)字式直流電壓表主程序框圖4.2系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)初始化程序所謂初始化，是對(duì)將要用到的MCS_51系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作狀態(tài)設(shè)定，初始化子程序的主要工作是設(shè)置定時(shí)器的工作模式，初值預(yù)置，開中斷和翻開定時(shí)器等。4.2.2AA/D轉(zhuǎn)換子程序用來控制對(duì)輸入的模塊電壓信號(hào)的采集測(cè)量，并將對(duì)應(yīng)的數(shù)值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元，其轉(zhuǎn)換流程圖如下圖。開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束？輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)值轉(zhuǎn)換顯示結(jié)束圖4.2A/D轉(zhuǎn)換流程圖顯示子程序顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管的數(shù)值顯示，在采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式時(shí)，要使得LED顯示的比擬均勻，又有足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率，當(dāng)掃描頻率在70HZ左右時(shí)，能夠產(chǎn)生比擬好的顯示效果，一般可以采用間隔10ms對(duì)LED進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描一次，每一位LED的顯示時(shí)間為1ms。在本設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，主要采用軟件定時(shí)的方式，即用定時(shí)器0溢出中斷功能實(shí)現(xiàn)11μs定時(shí)，通過軟件延時(shí)程序來實(shí)現(xiàn)5ms的延時(shí)。5電壓表的調(diào)試及性能分析5.1調(diào)試與測(cè)試本設(shè)計(jì)應(yīng)用Proteus6及KEIL51軟件,首先根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路圖用Proteus6軟件畫出電路模型，關(guān)于這個(gè)軟件的使用通過查一些資料和自己的摸索學(xué)習(xí)；然后我們用KEIL51軟件對(duì)所編寫的程序進(jìn)行編譯、鏈接，如果沒有錯(cuò)誤和警告便可生成程序的hex文件，將此文件加到電路圖上使軟硬件結(jié)合運(yùn)行，Proteus6軟件中的模擬電壓表測(cè)得。從圖中可以看出，簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表與“標(biāo)準(zhǔn)〞數(shù)字電壓表測(cè)得的絕對(duì)誤差均在以內(nèi)，這與采用8位A/D轉(zhuǎn)換器所能到達(dá)的理論誤差精度相一致，在一般的應(yīng)用場(chǎng)合可以完全滿足要求。5.2性能分析由于單片機(jī)為8位處理器，當(dāng)輸入電壓為時(shí)，輸出數(shù)據(jù)值為255〔FFH〕因此單片機(jī)最大的數(shù)值分辨率為〔5/255〕。這就決定了該電壓表的最大分辨率〔精度〕只能到達(dá)。測(cè)試時(shí)電壓數(shù)值的變化一般以V的電壓幅度變化，如要獲得更高的精度要求，應(yīng)采用12位、13位的A/D轉(zhuǎn)換器。簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表測(cè)得的值根本上均比標(biāo)準(zhǔn)值偏大。這可以通過校正0832的基準(zhǔn)電壓來解決，因?yàn)樵撾妷罕碓O(shè)計(jì)時(shí)直接用7805的供電電源作為基準(zhǔn)電壓，電壓可能有偏差。另外可以用軟件編程來校正測(cè)量值。6.總結(jié)經(jīng)過一段時(shí)間的努力，畢業(yè)論文-基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表根本完成。但設(shè)計(jì)中的缺乏之處仍然存在。這次設(shè)計(jì)是我第一次設(shè)計(jì)電路，并用Proteus實(shí)現(xiàn)了仿真。在這過程中，我對(duì)電路設(shè)計(jì)，單片機(jī)的使用等都有了新的認(rèn)識(shí)。通過這次設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)了Proteus和Keil軟件的使用方法，掌握了從系統(tǒng)的需要、方案的設(shè)計(jì)、功能模塊的劃分、原理圖的設(shè)計(jì)和電路圖的仿真的設(shè)計(jì)流程，積累了不少經(jīng)驗(yàn)?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字電壓表使用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、本錢低、外接元件少。在實(shí)際應(yīng)用工作應(yīng)能好，測(cè)量電壓準(zhǔn)確，精度高。系統(tǒng)功能、指標(biāo)到達(dá)了課題的預(yù)期要求、系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上充分考慮了可擴(kuò)展性，經(jīng)過一定的改造，可以增加功能。本文設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表測(cè)量一路電壓的功能，詳細(xì)說明了從原理圖的設(shè)計(jì)、電路圖的仿真再到軟件的調(diào)試。通過本次設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)這門課有了進(jìn)一步的了解。無論是在硬件連接方面還是在軟件編程方面。本次設(shè)計(jì)采用了AT89C51單片機(jī)芯片，與以往的單片機(jī)相比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。設(shè)計(jì)中還用到了模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832，以前在學(xué)單片機(jī)課程時(shí)只是對(duì)其理論知識(shí)有了初步的理解。通過這次設(shè)計(jì)，對(duì)它的工作原理有了更深的理解。在調(diào)試過程中遇到很多問題，硬件上的理論知識(shí)學(xué)得不夠扎實(shí)，對(duì)電路的仿真方面也不夠熟練。總之這次電路的設(shè)計(jì)和仿真，根本上到達(dá)了設(shè)計(jì)的功能要求。在以后的實(shí)踐中，我將繼續(xù)努力學(xué)習(xí)電路設(shè)計(jì)方面的理論知識(shí)，并理論聯(lián)系實(shí)際，爭(zhēng)取在電路設(shè)計(jì)方面能有所提升。參考文獻(xiàn)[1]李朝青.單片機(jī)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ucharge,shi,bai,qian;qian=dat/1000%10; bai=dat/100%10; shi=dat/10%1