微機原理與應用課程設計---簡易數(shù)字電壓表的設計

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 微機原理與應用課程設計 </p><p>　　課題名稱 簡易數(shù)字電壓表 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p><b>　　目錄</b></p><p&

2、gt;　　課程設計書………………………………………………………… 2</p><p>　　第一章 系統(tǒng)總體方案選擇明…………………………………… 4</p><p>　　第二章 系統(tǒng)結構框圖與工理…………………………………… 4</p><p>　　第三章 各單元硬件設計說明及計法…………………………… 5</p><p>　　3.1

3、A/D轉換模塊ADC0809電路說明………………………………5</p><p>　　3.2 信號腳……………………………………………………… 6</p><p>　　3.3 控制模塊單片機電路說明…………………………………… 8</p><p>　　3.4顯示模塊LED數(shù)碼顯示電路說明………………………………9</p><p>　　第四章

4、軟件設計與說明（包括流程圖）………………………. 10</p><p>　　第五章 調試結果與必要的調試說明………………………… 12</p><p>　　5.1 調試過程………………………………………………….12</p><p>　　5.2調試結果…………………………………………………..13</p><p>　　第六章 使用說明……

5、………………………………………….13</p><p>　　第七章 程序清單……………………………………………….13</p><p>　　第八章 總結…………………………………………………….18</p><p>　　參考文獻………………………………………………………….19</p><p>　　附錄………………………………………………

6、……………….19</p><p>　　1.系統(tǒng)總體方案選擇與說明</p><p>　　本電路采用模塊化設計,主要由A/D轉換模塊、控制模塊和LED顯示模塊組成（如圖1.0）。</p><p>　　圖1.0系統(tǒng)總體硬件框圖</p><p>　　2.系統(tǒng)結構框圖與工作原理</p><p>　　圖 2.0數(shù)字電壓表原理框圖

7、</p><p><b>　　框圖功能說明</b></p><p>　　基準電源：提供A/D轉換參考電壓，基準電壓的精度和穩(wěn)定性是影響轉換精度的主要因素。</p><p>　　A/D電路：A/D轉換器是數(shù)字電壓表的核心部件，由它完成模擬量轉換為數(shù)字量的任務。</p><p>　　譯碼驅動電路：將二--十進制（BCD）碼轉

8、換成七段供LED發(fā)光管顯示信號。</p><p>　　顯示電路：將譯碼器輸出的七段信號進行數(shù)字顯示，即A/D轉換結果。</p><p>　　積分RC元件：通過對RC元件的選取，控制測量量程。</p><p>　　字位驅動電路：根據(jù)A/D器上DS4～DS1端的位選信號，控制顯示部分個、十、百、千位哪一位上進行顯示。</p><p>　　3.各單

9、元硬件設計說明及計算方法</p><p>　　3.1 A/D轉換模塊ADC0809電路說明</p><p>　　圖3.0中多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉換器進行轉換，這是一種經(jīng)濟的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C 3個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉換結果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連

10、。</p><p>　　3.1《ADC0809內(nèi)部邏輯結構》</p><p><b>　　3.2信號引腳</b></p><p>　　ADC0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝，其引腳排列見圖3.1。</p><p>　　對ADC0809主要信號引腳的功能說明如下：</p><p>　　IN7～

11、IN0——模擬量輸入通道</p><p>　　ALE——地址鎖存允許信號。對應ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。</p><p>　　START——轉換啟動信號。START上升沿時，復位ADC0809；START下降沿時啟動芯片，開始進行A/D轉換；在A/D轉換期間，START應保持 低電平。本信號有時簡寫為ST.</p><p>　　A、B、C——

12、地址線。 通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對應關系見表9-1。</p><p>　　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</p><p>　　EOC——轉換結束信號。EOC=0,正在進行轉換；EOC=1,轉換結束。使用中該狀態(tài)信號

13、即可作為查詢的狀態(tài)標志，又可作為中斷請求信號使用。</p><p>　　D7～D0——數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高 </p><p>　　OE——輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉換得到的數(shù)據(jù)。</p><p>　　Vcc—— +5V電

14、源。 </p><p>　　Vref——參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V).</p><p>　　圖3.2 ADC0809引腳</p><p>　　3.3 控制模塊單片機電路說明</p><p>　　AT89C51（如圖3.3）是一種帶4K字節(jié)

15、閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。</p><p><b>　　主要管腳說明：</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，

16、P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼,此時P0外部必須被拉高。 </p><p>　　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口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流。P2口

17、在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。</p><p>　　如：P3.3 /INT1(外部中斷1)。</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機

18、器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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A

19、LE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。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通

20、過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　3.3AT89C51引腳圖</p><p>　　3.4顯示模塊LED數(shù)碼顯示電路說明</p><p>　　四位一體LED數(shù)碼顯示器分別采用位選和段選位來控制，A～G為段選位，1～4為選為位，DP位小數(shù)點控制位如圖2.7。當其為有效信號時則被點亮。圖1.3

21、四位動態(tài)數(shù)碼管動態(tài)數(shù)碼顯示采用循環(huán)點亮的方式即假設第一位點亮則其它都不點亮，因此如果要顯示數(shù)據(jù)即要不停的循環(huán)點亮，利用余暉效應顯示出說有的數(shù)據(jù)</p><p>　　。 3.4LED數(shù)碼顯示引腳圖</p><p><b>　　4.系統(tǒng)的軟件設計</b></p><p>　　程序設計(Programming)是指設計、編制、調試

22、程序的方法和過程。在單片機控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。</p><p>　　為了完成上述任務，在進行軟件設計時，通常采用模塊程序設計法。</p><p>　　本系統(tǒng)軟件采用模塊化結構，由主程序﹑數(shù)據(jù)接收子程序、數(shù)據(jù)轉換子程序、數(shù)據(jù)顯示子程序構成（程序見附件）。</p><p>　　圖4.1數(shù)據(jù)接收程序設計</p><p

23、>　　圖4.2數(shù)據(jù)接收子程序流程圖</p><p>　　4.3 數(shù)據(jù)轉換程序設計</p><p>　　圖4.4延時子程序流程圖</p><p>　　圖4.5數(shù)據(jù)顯示子程序流程圖</p><p>　　5.調試結果與必要的調試說明</p><p><b>　　5.1 調試過程</b></p

24、><p>　　由于ADC0809在進行A/D轉換時需要有CLK信號，而此時的ADC0809的CLK是接在AT89C51單片機的P3.3端口上。也就是要求從P3.3輸出CLK信號供ADC0809，使用。因此產(chǎn)生CLK信號的方法就得用軟件來產(chǎn)生了。</p><p>　　由于ADC0809的參考電壓VREF=VCC，所以轉換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯示出電壓值。實際顯示的電壓值（D/5

25、6*VREF）</p><p>　　在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)了數(shù)碼管顯示的電壓在測試的那一路電壓正常顯示，而其他路為不定的電壓值，（電壓為懸浮電壓），加一個排阻接地后使它和低電平相連，在未加電壓的情況下為低電平，數(shù)碼管顯示值為0值。</p><p>　　用原程序進行調試時，不執(zhí)行報警和通道選擇、單路選擇（原程序少了通道選擇函數(shù)和報警函數(shù)）。多次修改和添加原程序后能夠達到要求。</p>

26、<p><b>　　5.2調試結果</b></p><p>　　通過對上述模塊的調試，可以看出基于單片機控制的電壓表在PROTEUS軟件上可以很好的實現(xiàn)顯示模塊、AD轉換模塊的仿真。</p><p>　　當仿真開始運行時，各個模塊處于初始狀態(tài)。當滑動變阻器改變時，顯示的電壓值也相應改變。因此，從仿真結果可以看出，本設計可以得到預期的仿真效果。</p

27、><p><b>　　6. 使用說明</b></p><p>　　A．插好芯片，結好電路。</p><p>　　B．將輸入端接地，接通+5V，-5V電源（先結好地線），此時顯示器將顯示“000”值，如果不是，應檢測電源正負電壓。</p><p>　　C．用電阻、電位器構成一個簡單的輸入電壓調節(jié)電路，調節(jié)電位器，4位數(shù)碼管將相

28、應變化。</p><p><b>　　7．程序清單</b></p><p>　　PORT0809 EQU 0CFA0H</p><p>　　ADVALUE EQU 50H</p><p>　　ADTEMP_HI EQU 51H</p><p>　　ADTEMP_MI

29、 EQU 52H</p><p>　　ADTEMP_LO EQU 53H</p><p>　　DISPTEMP1 EQU 54H;54H-59H</p><p>　　DISPTEMP2 EQU 55H;54H-59H</p><p>　　DISPTEMP3 EQU 56H;54H-59H</p>

30、;<p>　　DISPTEMP4 EQU 57H;54H-59H</p><p>　　DISPTEMP5 EQU 58H;54H-59H</p><p>　　DISPTEMP6 EQU 59H;54H-59H</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP MAIN</p

31、><p>　　ORG 0030H</p><p>　　MAIN: MOV SP,#60H ;顯示緩沖區(qū)初始化</p><p>　　MOV DISPTEMP1,#11H;-</p><p>　　MOV DISPTEMP2,#11H;-</p><p>　　MOV D

32、ISPTEMP3,#11H;-</p><p>　　MOV DISPTEMP4,#11H;黑</p><p>　　MOV DISPTEMP5,#11H;D</p><p>　　MOV DISPTEMP6,#11H;A</p><p><b>　　START:</b></p><p>　

33、　MOV DPTR,#PORT0809 ;ADC0809的入口地址</p><p>　　MOV A,#00H</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;啟動A/D掛換</p><p>　　MOV R0,#0FFH</p><p><b>　　loop1:<

34、;/b></p><p>　　DJNZ R0,LOOP1 ;等待A/D轉換結束，才可讀取結果</p><p>　　JNB P3.2,$ ;查詢方式</p><p>　　MOVX A,@DPTR ;取出A/D轉換結果</p><p>　　MOV A

35、DVALUE,A</p><p>　　LCALL AD_CALC A/D轉換結果計算子程序</p><p>　　TODISP: </p><p>　　LCALL DISP1 ;P1顯示子程序</p><p>　　LCALL DELAY1

36、;采樣延時子程序</p><p>　　LJMP START ;循環(huán)</p><p>　　AD_CALC: </p><p><b>　　PUSH PSW</b></p><p><b>　　PUSH ACC</b></p>&l

37、t;p>　　MOV A,ADVALUE ;255/51=5.0</p><p>　　MOV B,#51</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV ADTEMP_HI,A</p><p><b>　　MOV A,B</

38、b></p><p><b>　　CLR F0</b></p><p>　　SUBB A,#1AH</p><p>　　MOV F0,C</p><p>　　MOV A,#10</p><p><b>　　MUL AB</b></p>&

39、lt;p>　　MOV B,#51</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　JB F0,COVLOOP_1</p><p>　　ADD A,#5</p><p>　　COVLOOP_1: </p><p>　　MOV ADTEMP_MI,A&

40、lt;/p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　CLR F0</b></p><p>　　SUBB A,#1AH</p><p>　　MOV F0,C</p><p>　　MOV A,#10</p><p&

41、gt;<b>　　MUL AB</b></p><p>　　MOV B,#51</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　JB F0,COVLOOP_2</p><p>　　ADD A,#5</p><p>　　COVLOOP

42、_2:</p><p>　　MOV ADTEMP_LO,A</p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>

43、　　DISP1:</b></p><p><b>　　PUSH ACC</b></p><p>　　PUSH 00H ;占用R0</p><p>　　PUSH 01H ;占用R1</p><p>　　PUSH 02H

44、 ;占用R2</p><p>　　PUSH 03H ;占用R3</p><p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOV P1,A ;送顯碼輸出,P1數(shù)據(jù)口地址</p><p>　　M

45、OV R2,#0FEH</p><p>　　MOV R3,#06H</p><p>　　MOV DISPTEMP1,ADTEMP_LO ;AD轉換結果送顯示緩沖區(qū)</p><p>　　MOV DISPTEMP2,ADTEMP_MI</p><p>　　MOV DISPTEMP3,ADTEMP_HI</p>

46、;<p>　　MOV R1,#DISPTEMP1</p><p><b>　　DISPLOOP:</b></p><p>　　CJNE R1,#DISPTEMP3,DISP2</p><p>　　MOV A,@R1</p><p>　　LCALL TABLE ;

47、轉換為顯碼</p><p>　　ADD A,#80H</p><p>　　SJMP DISP3</p><p><b>　　DISP2:</b></p><p>　　MOV A,@R1</p><p>　　LCALL TABLE ;轉換為顯碼</

48、p><p><b>　　DISP3:</b></p><p>　　MOV P1,A ;送顯碼輸出,P1數(shù)據(jù)口地址</p><p>　　MOV A,R2</p><p>　　MOV P3,A</p><p>　　LCALL DELAY12</p>

49、;<p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOV P1,A ;送顯碼輸出,P1數(shù)據(jù)口地址</p><p>　　MOV A,R2</p><p><b>　　RL A</b></p><p>　　MOV R2

50、,A</p><p><b>　　INC R1</b></p><p>　　DJNZ R3,DISPLOOP</p><p><b>　　POP 03H</b></p><p><b>　　POP 02H</b></p><p><b

51、>　　POP 01H</b></p><p><b>　　POP 00H</b></p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　TABLE:</b>

52、</p><p><b>　　INC A</b></p><p>　　MOVC A,@A+PC</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H</p><p>　　DB 7FH,6

53、FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H</p><p>　　DB 80H,40H,73H,00H,3EH</p><p><b>　　DELAY1:</b></p><p><b>　　PUSH 05H</b></p><p>　　MOV R5,#10

54、 ;延時一段時間使顯示穩(wěn)定</p><p><b>　　DELAY2:</b></p><p>　　LCALL DISP1 ;P1顯示子程序</p><p>　　DJNZ R5,DELAY2</p><p><b>　　POP 05H</b></p>

55、<p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY12: PUSH 06H</p><p><b>　　PUSH 05H</b></p><p>　　MOV R6,#4 ;延時一段時間使顯示穩(wěn)定</p><p><b>

56、　　DELAY21:</b></p><p>　　MOV R5,#255</p><p><b>　　DELAY31:</b></p><p>　　DJNZ R5,DELAY31</p><p>　　DJNZ R6,DELAY21</p><p><b>　　POP

57、 05H</b></p><p><b>　　POP 06H</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　END </p><p><b>　　7. 結束語</b></p><p>　　首先感

58、謝學校能為我們提供這樣一個鍛煉自己實踐設計與操作能力的機會，讓我們從中受益匪淺，受益終生。</p><p>　　電子技術課程設計是一次實踐性的學習，是對我們電子技術的綜合性訓練，通過進行對數(shù)字電壓表的設計、安裝和調試，我對數(shù)字電子又有了更進一步的了解，通過指導老師的指導，也解決了一些實踐操作過程中遇到的困難。通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)了自己獨立分析和解決實際問題的能力。</p><p>

59、　　可能是因為有一定的難度。雖然指導教師要求不高但是對于知道些皮毛的我，太不容易了。經(jīng)歷了，寫程序，調試，如果成功就寫進硬件仿真，不成功繼續(xù)改進；但是寫進硬件后出了問題，就不知是硬件問題還是元件問題了。沒有人告訴你錯在那里，沒有人告訴你該怎么做，我在走沒法預見的路，充滿荊棘的路。那短日子真的是難熬，幾乎每時每刻都在想辦法。有空就在紙上寫畫著。由于時間不夠，很多地方還不怎么完美。最后，在歷經(jīng)多次調試后，寫進硬件后終于成功了，我高興的大喊大

60、叫起來，真的太難了，同學也很為我高興。我好好在同學面前炫了一把，很多同學感到驚訝?？赡芏娜苏J為沒什么大不了的，但對于我太不容易了。猛然間才發(fā)現(xiàn)做好一件事真的好難?。?！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　A、《單片機C語言輕松入門》周堅編 北京航空航天大學出版社</p><p>　　B、單片機人機接口實例 公茂