【正文】 課 程設(shè)計(jì)說明書 1 1 目 錄 1 引言 ................................................................ 2 2 設(shè)計(jì)原理及要求 ...................................................... 2 3 軟件仿真電路設(shè)計(jì) .................................................... 2 設(shè)計(jì)思路 ...................................................... 3 仿真軟件簡介 .................................................. 3 Proteus 6 Professional ................................... 3 Keil uVision2 ............................................ 3 設(shè)計(jì)過程 ....................................................... 3 4 硬件設(shè)計(jì) ............................................................ 4 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì) ............................................. 4 時(shí)鐘電路 ................................................. 4 復(fù)位電路 ................................................. 4 A/D 轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì) ............................................... 5 ADC0808 簡介 ............................................. 5 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) ......................................... 6 顯示模塊設(shè)計(jì) .................................................. 7 LCD 顯示模塊 ............................................. 7 LCD1602 的引腳功能 ....................................... 7 LCD1602 的顯示操作 ....................................... 7 5系統(tǒng)軟件程 序的設(shè)計(jì) ................................................. 11 主程序設(shè)計(jì) .................................................... 11 A/D 轉(zhuǎn)換程序 .................................................. 11 6 系統(tǒng)仿真 ........................................................... 12 7 結(jié)論 ............................................................... 13 參考文獻(xiàn) ............................................................. 14 附錄 1 ............................................................... 15 附錄 2 ............................................................... 15 課 程設(shè)計(jì)說明書 2 2 1 引言 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器芯片的集成程度越來越高，單片機(jī)已可以在一塊芯片上同時(shí)集成 CPU、存儲器、定時(shí)器／計(jì)數(shù)電路，這就很容易將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合，組成智能化測量控 制系統(tǒng)。 數(shù)字電壓表（ DigitalVoltmeter）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。與此同時(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。本章重點(diǎn)介紹 A/D 轉(zhuǎn)換器以及由它們構(gòu)成的基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的工作原 理。 電壓表 的數(shù)字化測量，關(guān)鍵在于如何把隨時(shí)連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，完成這種轉(zhuǎn)換的電路叫模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ A/D）。數(shù)字電壓表的核心部件就是 A/D 轉(zhuǎn)換器。 它 是利用 A/D 轉(zhuǎn)換電路將待測的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過相應(yīng)換算后將測試結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來的一種電壓表。較之于一般的模擬電壓表，數(shù)字電壓表具有精度高、測量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。由各種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)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域， 顯 示出強(qiáng)大的生命力。 本設(shè)計(jì)以 AT89C51 單片機(jī)為核心，以 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC080液晶顯示器 LCD1602為主體，構(gòu)造了一款簡易的數(shù)字電壓表，能夠測量 8路 0～ 5V直流電壓，最小分辨率 。 2 設(shè)計(jì)原理及要求 本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī) AT89C51 與 ADC0808 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，測量 0－ 5V之間的直流電壓值， LCD 液晶 顯示，但要求使用的元器件數(shù)目最少。 原理圖見附錄2。 數(shù)字電壓表的實(shí)現(xiàn)原理 ADC0808 是 8 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器。當(dāng)輸入電壓為 ，輸出的數(shù)據(jù)值為 255（ 0FFH），因此最大分辨率為 （ 5/255）。 ADC0808 具有 8 路模擬 量輸入端口，通過 3 位地址輸入端能從 8 路中選擇一路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如每隔一段時(shí)間依次輪流改變3 位地址輸入端的地址，就能依次對 8 路輸入電壓進(jìn)行測量。 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)要求 可以測量 0～ 5V 范圍內(nèi)的 8 路直流電壓值。在 LCD 液晶屏 上輪流顯示各路電壓值或單路選擇顯示，顯示范圍為 ～ ，要求測量的最小分辨率為 。 課 程設(shè)計(jì)說明書 3 3 3 軟件仿真電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路 多路數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)、 A/D 轉(zhuǎn)換器 和 LCD 顯示電路組成 。 由于 ADC0808 在進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)需要有 CLK信號，本試驗(yàn)中 ADC0808 的 CLK直接由外部電源提供為 500kHz 的方波。由于 ADC0808 的參考電壓 VREF＝ VCC，所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，在 LCD 上顯示出電壓值。 仿真軟件簡介 Proteus 6 Professional ISIS 6 Professiona 軟件它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。它從原理圖布圖 、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺，其處理器模型支持805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2021年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。 ISIS 6 Professiona 軟件具有的功能：原理布圖； PCB自動或人工布線； SPICE電路仿真。 Keil uVision2 Keil 提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境主要由菜單欄、工具欄、源文件編輯窗口、工程窗口和輸出窗口五部分組成。工具欄為一組快捷工具圖標(biāo)，主要包括基本文件工具欄、建造工具欄和調(diào)試工具欄，基本文件工具欄包括新建、打開、拷貝、粘貼等基本操作。建造工具欄主要包括文件編譯、目標(biāo)文件編譯連接、所有目 標(biāo)文件編譯連接、目標(biāo)選項(xiàng)和一個(gè)目標(biāo)選擇窗口。調(diào)試工具欄位于最后，主要包括一些仿真調(diào)試源程序的基本操作，如單步、復(fù)位、全速運(yùn)行等。在工具欄下面，默認(rèn)有三個(gè)窗口。左邊的工程窗口包含一個(gè)工程的目標(biāo)（ target）、組（ group）和項(xiàng)目文