模擬電壓測(cè)量與顯示課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-文庫(kù)吧
2025-07-18 20:58 本頁(yè)面
【正文】 性能的單片機(jī)系統(tǒng)。本課題所設(shè)計(jì)的模擬電壓測(cè)量系統(tǒng)主要包括兩部分：硬件電路及軟件程序。而硬件電路采用 INTEL公司的80C51作為主處理器，系統(tǒng)主要由信號(hào)采集、 轉(zhuǎn)換、A/D 數(shù)據(jù)處理輸出、顯示等幾個(gè)功能模塊組成。各部分電路的設(shè)計(jì)及原理將會(huì)在硬件電路設(shè)計(jì)部分詳細(xì)介紹；程序的設(shè)計(jì)使用匯編語(yǔ)言編程，利用wave6000軟件對(duì)其編譯和仿真。系統(tǒng)框圖如圖1：模擬電壓 80C51 單片機(jī)ADC0809 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)顯示圖1 .整體框圖被測(cè)直流電壓由 A/D 轉(zhuǎn)換單元采集后被量化，再由單片機(jī)對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行標(biāo)度變換，得到被測(cè)電壓的數(shù)值，通過(guò)單片機(jī)轉(zhuǎn)換結(jié)果、把結(jié)果輸出給顯示驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。 硬件電路圖及工作過(guò)程簡(jiǎn)介 數(shù)字化是將連續(xù)模擬的電壓量經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)化后變?yōu)椴贿B續(xù)的離散的數(shù)字量并加以顯示。在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用分模塊設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)思路把電路分 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理輸出、驅(qū)動(dòng)、顯示四個(gè)單元，分別設(shè)計(jì)。 A/D 轉(zhuǎn)換器選用的是八位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809。其次，計(jì)算機(jī)中的數(shù)字都是十六進(jìn)制數(shù)，而我們習(xí)慣于十進(jìn)制數(shù)的讀寫(xiě)，因此，在軟件設(shè)計(jì)中則要把十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。在顯示的時(shí)候也是如此。本裝置的輸出用四位 LED 顯示，因此在軟件設(shè)計(jì)中還要解決數(shù)字輸出與 LED 的接口問(wèn)題。硬件則需要將輸出線(xiàn)接到八段數(shù)碼管上。 數(shù)值顯示采用八段數(shù)碼管，由單片機(jī)以動(dòng)態(tài)掃描方式驅(qū)動(dòng)。 可以看出 ADC0809 通過(guò) IN0 采集電壓信號(hào)并送給單片機(jī)，單片機(jī)將采集來(lái)的信號(hào)進(jìn)行一定的處理然后通過(guò)串口擴(kuò)展的共陰極 LED 數(shù)碼管顯示采集的電壓值。 數(shù)碼管顯示是采用動(dòng)態(tài)顯示的原理， 要顯示的數(shù)碼通過(guò)單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)發(fā)送給74HC374，而四個(gè)數(shù)碼管的公共端分別接 74HC374的 Q1Q7 接口， 因此要使哪個(gè)數(shù)碼管顯示就把相應(yīng)的公共端口置零即可。比如： “1” 數(shù)字的字型碼通過(guò)串口發(fā)送出來(lái)并經(jīng)過(guò)74HC374譯碼加到了四個(gè)數(shù)碼管上，如果其中一個(gè)引腳為“0”那么對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示數(shù) 字“1” 。在此電路中電壓值的四個(gè)數(shù)字分別通過(guò)串口依次的送出，對(duì)應(yīng)的公共端也依次被置“0” ，由于兩次置“0”的時(shí)間間隔很短，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。因此給人的感 覺(jué)就是四個(gè)數(shù)碼管同時(shí)的顯示出電壓值四個(gè)數(shù)字。 ADC0809 的 REF（）接地，REF（+）接電源+5V，因此采集電壓的范圍是 0～ 5V，A/D 轉(zhuǎn)換輸出的結(jié)果 D0～D7 為 8 位二進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換輸出的結(jié)果在 0～255 之 間分別對(duì)應(yīng)著 0～+5V 之間的 256 個(gè)電壓值，因此單片機(jī)必須把 A/D 轉(zhuǎn)換輸出的 結(jié)果轉(zhuǎn)換成可以顯示的電壓值。 軟件程序設(shè)計(jì)開(kāi)機(jī)后調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)等待查詢(xún)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，如果有信號(hào)則通過(guò)并行口讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，再按上面的方法通過(guò)串行口把數(shù)據(jù)傳輸出，經(jīng)譯碼在數(shù)碼管顯示。具體方法和程序見(jiàn)程序設(shè)計(jì)部分。 小結(jié) 在電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)中都采用了分模塊設(shè)計(jì)， 這種設(shè)計(jì)方法清晰的電路的功能，為設(shè)計(jì)和以后的調(diào)試和維修帶來(lái)了極大的方便。特別是在軟件設(shè)計(jì)中，這種方法曾強(qiáng)了程序的可移植性，為以后的功能擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。第2章 硬件設(shè)計(jì) ADC0809ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。ADC0809的工作過(guò)程：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)譯碼選通位模擬輸
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