【正文】 ...................22 致謝 .....................................................23 參考文獻(xiàn) .................................................24 附錄 A 元器件清單 ........................................25 附錄 B 源程序清單 ........................................26 附錄 C 電路實(shí)物圖 ........................................29 緒 言 1 緒 言 數(shù)字電壓表（ Digital Voltmeter）簡稱 DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）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)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、 抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與 PC 進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。目前，由各種單片 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，示出強(qiáng)大的生命力。同時(shí)，由 DVM 擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。 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)字電壓表的發(fā)展就著眼在高精度和低成本這兩個(gè)方面。 本文是以基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)為研究內(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 ADC0809 對輸入的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心 AT89S52 再對轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理，最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置 4 位數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示數(shù)字電壓信號，測量的 4路輸入直流電壓范圍是 0～ 5V。 第一章 設(shè)計(jì)總體方案 2 第一章 設(shè)計(jì)總體方案 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 利用單片機(jī) AT89S52 與 A/D 轉(zhuǎn)換器件 ADC0809 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，能夠測量 0～ 5V 之間的直流電壓值，并用 4位數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示該電壓值。 設(shè)計(jì)思路 1 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選 擇 AT89S52 單片機(jī)為核心控制器件。 2 A/D 轉(zhuǎn)換采用 ADC0809，與單片機(jī)的接口為 P1 口和 P2 口的高四位引腳。 3 電壓顯示采用 4位一體的 LED 數(shù)碼管。 4 LED 數(shù)碼的段碼輸入 ,由并行端口 P0產(chǎn)生；位碼輸入，用并行端口 P2低四位產(chǎn)生。 設(shè)計(jì)方案 硬件電路設(shè)計(jì)由 6 個(gè)部分組成 。 A/D 轉(zhuǎn)換電路， AT89S52 單片機(jī)系統(tǒng)， LED顯示系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及測量電壓輸入電路。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。 圖 數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì)框圖 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 測量電壓輸入 顯示系統(tǒng) AT89S52 P2 P1 P1 P0 第一章 設(shè)計(jì)總體方案 3 設(shè)計(jì)目的與意義 設(shè)計(jì)目的： 1 進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī) AT89S52 的結(jié)構(gòu)和工作原理； 2 掌握 ADC0809 芯片的特性，控制方法及單片機(jī)的接口技術(shù)； 3 掌握以單片機(jī)為核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)； 4 通過實(shí)際程序設(shè)計(jì)和調(diào)試，掌握模塊化程序設(shè)計(jì)的方法和調(diào)試技術(shù)。 設(shè)計(jì)意義： 通過完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和匯編程序編寫的完整過程，解開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的全過程，強(qiáng)化鞏固所學(xué)知識，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī)引腳功能介紹 簡單概述 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、輸入 /輸出電路，可能還包括定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈沖調(diào)制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等電路集成到一片芯片上，構(gòu)成一個(gè)既小而又完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 AT89S52 是低電壓、高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes 的反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和 128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的 高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS— 52 令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 FLASH 存儲(chǔ)單元。 AT89S52 的引腳介紹 要想掌握 AT89S52 單片機(jī)，應(yīng)該首先了解 AT89S52 的引腳。 89S52 系列及 89S52 系列中各種型號芯片的引腳是互相兼容的。目前 AT89S52單片機(jī)多采用 40 只引腳的雙列直插封裝方式， AT89S52 的引腳分布圖如圖 所示 。 圖 AT89S52 的引腳分布圖 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 1 電源引腳 電源引腳接入單片機(jī)的工作電源。 （ 1） Vcc(40 引腳）： +5V 電源。 （ 2） GND(20 引腳 )：接地。 2 時(shí)鐘引腳 （ 1） XTAL1(19 引腳 ): 片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器電路的輸入端。使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容。 （ 2） XTAL2(20 引腳 )：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端 。使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容，采用外接時(shí)鐘源時(shí)，引腳 XTAL1 接收 外部時(shí)鐘振蕩器的信號， XTAL2 懸空。 XTAL1 和 XTAL2 的電源接入方式如圖 所示： 圖 電源接入方式 3 控制引腳 （ 1） 復(fù)位 RST(9 引腳 ) 復(fù)位線，可以使 89S52 處于復(fù)位 (即初始化 )工作狀態(tài)。 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，就能使該單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平， 51芯片便循環(huán)復(fù)位。 在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為≤ 的低電平。 （ 2） EA /Vpp(31 引腳 ) EA 為外部程序存儲(chǔ)器訪問允許控制端。當(dāng)它為高電平時(shí)，單片機(jī)讀片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，在 PC 值超過 0FFFH 后將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)它為低電平時(shí)，只限定在外部程序存儲(chǔ)器，地址為 0000H~FFFFH。 Vpp 為該引腳的第二功能，為 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 編程電壓輸入端。 （ 3） ALE/PROG (30 引腳 ) ALE 為低八位地址鎖存允許信號。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， 89S52 的 CPU 在 引腳線去傳送隨后 而來的片外存儲(chǔ)器讀 /寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)， 89S52 自動(dòng)在 ALE 線上輸出頻率為時(shí)鐘振蕩器頻率 fosc 的 1/6 的脈沖序列。該脈沖序列可以作為外部時(shí)鐘源或定時(shí)脈沖使用。 PROG 為該引腳的第二功能，在對片內(nèi)存儲(chǔ)器編程時(shí)，此引腳為編程脈沖輸入端。 （ 4） PSEN (29 引腳 ) 片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號。在單片機(jī)讀片外程序存儲(chǔ)器時(shí)， 89S52 自動(dòng)在此引腳線上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，作 為片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號。 4 I/O 口引腳 （ 1） P0口 ： (pin39pin32為 ) P0 是一個(gè) 8位漏極開路型雙向 I/O 口。 P0 口具有兩種功能：第一， P0 口可以作為通用的 I/O 口使用，用于傳輸 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)，需要加上上拉電阻。當(dāng)作為普通的 I/O 輸入時(shí)，應(yīng)該先向端口的輸出鎖存器寫入 1。 P0口可以驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。第二， P0口在 CPU 訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)用于傳送片外存儲(chǔ)器的低 8 位地址，然后傳送 CPU 對片外存儲(chǔ)器的讀寫。 （ 2） P1 口 ：（ Pin1Pin8 為 輸入輸出腳 ） P1 口