【正文】 單片機 課程設(shè)計 8 路輸入模擬信號數(shù)值顯示電路 姓 名 : 李 花 同 組 人 : 趙 家 專業(yè)班級 : 電信 0204 班 學(xué) 號 : 020910164 指導(dǎo)老師 : 付永紅 職 稱 : 副教授 計算機與電子工程系教務(wù)辦制 二 00 五年十二月 1 摘 要 本系統(tǒng)是基于 AT89S52 單片機 設(shè)計的， 由具有 8 通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809采集模擬信號，并將采集到的數(shù)據(jù)送入 AT89S52 進(jìn)行處理，其中 ADC0809 的 1MHZ時鐘脈沖直接由單片機的 ALE 腳輸出的六分頻時鐘信號經(jīng)過 74LS74 二分頻得到。 在設(shè)計中采用了精簡電路及充分利用軟件資源為原則，采用了軟件譯碼，并利用三極管擴流來驅(qū)動數(shù)碼管。同時兼顧系統(tǒng)的性能指標(biāo)，采用了 四位數(shù)碼管進(jìn)行動態(tài)顯示，分別顯示模擬通道數(shù)以及采集到的模擬電壓的數(shù)值。 本系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計調(diào)試達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計要求，能夠標(biāo)準(zhǔn)地自動輪流顯示 8 路模擬電壓數(shù)值量，精度為 ，誤差系數(shù)為 。 關(guān)鍵詞 ： 模擬信號 ； AT89S52； ADC0809； 數(shù) 值顯示 2 目 錄 一、 設(shè)計任務(wù)及要求 .......................................................................... 2 二、 總體設(shè)計方案 ............................................................................... 3 三、 硬件電路設(shè)計 ............................................................................. 3 模擬信號采集電路： .............................................................................................. 4 數(shù)據(jù)處理模塊電路 ................................................................................................. 5 數(shù)碼顯示模塊電路 ................................................................................................. 6 四、 軟件設(shè)計 ....................................................................................... 7 主程序 ................................................................................................................... 7 初始化程序 ............................................................................................................ 7 顯示子程 序 ............................................................................................................ 7 模數(shù)轉(zhuǎn)換測量子程序 .............................................................................................. 7 五、 檢測與調(diào)試 ................................................................................... 8 六、 系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)想 ............................................................................... 9 七、 總結(jié) ............................................................................................. 10 參考文獻(xiàn) ............................................................................................... 10 附件一：總的電路原理圖 .................................................................... 10 附件二：程序清單 ............................................................................... 11 附件三：數(shù)值量模擬量轉(zhuǎn)換對照表（ ADC0809 的參考電壓為 5V） 16 附件四：元件清單 ............................................................................... 18 3 一、 設(shè)計任務(wù) 及 要求 設(shè)計一個 8路輸入模擬信號數(shù) 值顯示電路，具體要求如下： ； 8個通道模擬信號的數(shù)值； ； 255； 5V。 二、 總體設(shè)計方案 8路輸入模擬信號數(shù)值顯示電路由 A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成。 根據(jù)設(shè)計要求，要求能同時輸入 8路模擬信號，故在本設(shè)計中采用了 8路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD0809； 由單片機 AT89C52提供控制信號控制 AD0809，并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過軟件編程實現(xiàn) 8路模擬信號電壓數(shù)值自動輪流顯示；為得到 8路模擬信號的數(shù)值進(jìn) 行輪流顯示，本設(shè)計中采用了四個數(shù)碼管，通過 軟件直接譯碼 ，間接驅(qū)動 4個共陽極數(shù)碼管，并通過動態(tài)顯示來輪流顯示 4個數(shù)碼管。 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計如下圖所示： 圖一 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 AD 0809 8 路模擬信號采集 AT89C52 控制信號 數(shù)據(jù)信號 數(shù)值 顯示電路 4 三、 硬件 電路設(shè)計 模擬信號采集電路： 模擬信號采集需要用到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，而 ADC0809具有較高的轉(zhuǎn)換速度和精度，分辨率為 8位，且受溫度影響較小，能較長時間保證精度，重現(xiàn)性好，功耗較低，且具有 8路模擬開關(guān)，滿足本電路的設(shè)計要求，故在 該電路模塊 中采用了 ADC0809進(jìn)行 8路模擬信號采集， 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809各 引腳功能如 圖二 所示： IN7~IN0： 8個模擬量輸入端； START：啟動信號 ， 當(dāng) START為高電平時， A/D轉(zhuǎn)換開始 ； EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 ， 當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，發(fā)出一個正脈沖，表示 A/D轉(zhuǎn)換完畢。此信號可用做 A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的檢測信號，或向 CPU申請中斷的信號 ； ENABLE：輸出允許信號。當(dāng)此信號有效時，允許從 A/D轉(zhuǎn)換器的鎖存器中讀取數(shù)字量。此信號可作為 ADC0809的片選信號，高電平有效 ； CLOCLK：實時時鐘，可通過外接 RC電路改變時鐘頻率 ； ALE：地址鎖存允許，高電平有效。當(dāng) ALE為高 電平時，允許 C， B， A所示的通道被選中，并把該通道的模擬量接入 A/D轉(zhuǎn)換器 ； C， B， A：通道號選擇端子。 C為最高位， A為最低位 ； D7~D0： 數(shù)字量輸出端 ； VREF（ +） ， VREF（ ） ：參考電壓端子。用以提供 D/A轉(zhuǎn)換器權(quán)電阻的標(biāo)準(zhǔn)電平。對于一般單極性模擬量輸入信號， VREF（ +） =+5V， VREF（ ） =0V； VCC：電源端子 ， 接 +5V； GND：接地端。 ADC0809是由單一電源， +5V供電，模擬電壓的輸入范圍為 0~5V，故本設(shè)計允許輸入的模擬電壓最大值為 5V。該電路模塊的工作過程： 第 22腳 ALE為地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時，對地址信號進(jìn)行鎖存； 6腳 START為測試控制，當(dāng)輸入一個 2us寬高電平脈沖時，就開始 A/D轉(zhuǎn)換； 7腳 EOC為 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，7腳輸出高電平； 9腳 ENABLE為 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當(dāng) ENABLE腳為高電平時， 5 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從端口輸出； 則可讀出數(shù)據(jù)。 ADC0809的轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時鐘頻率，要求時鐘頻率范圍為： 10~1280KHZ，在本設(shè)計中我們采用了由單片機 ALE腳的六分頻晶振信號再通過 14024二分頻得到，故 ADC0809的工作頻率 為 1MHZ，轉(zhuǎn)換時間為1US。 圖二 模擬信號采集電路 數(shù)據(jù)處理模塊電路 該電路主要完成將接受到的 ADC0809轉(zhuǎn)換輸出的二進(jìn)制數(shù)值進(jìn)行 BCD碼的轉(zhuǎn)換，并根據(jù)設(shè)計要求完成 8路數(shù)值輪流顯示的功能，故需借助單片機來完成編程功能。 在 本設(shè)計 中， 采用了 AT89S52單片機 ， AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash， 由單片機 P0口接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 設(shè)計中單片機中的 I/O口都用做普通的輸入輸出口 ，由 P1口接受 AD0809送來的二進(jìn)制數(shù)值， P0口是數(shù)碼管數(shù)值輸出口， ~。 為得到AD0809的時鐘信號，在設(shè)計中，利用了單片機的 ALE端口。 ALE/PROG： 地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖， 為了得到 1MHZ的時鐘頻率，1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 8 D e c 2 0 05 S he e t o f F i l e : E : \ z i l i a o \電子制作大賽 \ p ro t e l \ M y D e s i g n .d db D ra w n B y:P 00P 01P 02Rd11D21 C P31 S d41Q51Q6GND72Q82Q92 S d102 C P112D122 R d13V C C14U 1 37 4L S 7 4/ R DA L EP 03P 04P 05P 06P 07P 20P 21P 22P 23P 24P 25IN 026m s b 2 1212 220IN 1272 3192 418IN 2282 582 615IN 312 714l s b 2 817IN 42E O C7IN 53A D D A25IN 64A D D B24A D D C23IN 75A L E22re f( )16E N A B L E9S T A R T6re f( + )12C L O C K10GND13V c c11U 1 4A D 0 80 9模擬輸入（ 0 ~ 5 V ）+ 5VGND 6 在電路中采用了 74LS74帶預(yù)置和清除端的雙 D觸發(fā)器 74LS74，通過總原理圖的接法，可以得到 二分頻器，連接至 ALE端之后，可以得到滿足 AD0809轉(zhuǎn)換的時鐘脈沖。 74LS74的引腳功能表如下表 一 所示。 表一 74LS74功能表 單片機的 P2口輸出控制信號，以此來控制 ADC0809的轉(zhuǎn)換。具體的數(shù)據(jù)處理過程，將