基于8051單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與制作(已修改)
2024-11-07 13:34 本頁(yè)面
【正文】 一． 單片機(jī)概述 單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī) SCMC（ Single Chip MicroComputer）的譯名簡(jiǎn)稱，在國(guó)內(nèi)常簡(jiǎn)稱為“ 單片微機(jī)” 或“單片機(jī)” 。 單片機(jī)就是把組成微型機(jī)算計(jì)的各功能部件：包括中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM/EPROM、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、并行及串行口輸入輸出 I/O 接口電路等等部件集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，所構(gòu)成的一個(gè)完整的微型機(jī)算機(jī)。即是一個(gè)不帶外圍設(shè)備的單芯片微型計(jì)算機(jī)的電路系統(tǒng)。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)內(nèi)還可包含 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換器、高速輸入 /輸出部件、 DMA 通道、浮點(diǎn)運(yùn)算等特殊功能部件。由于單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，特別適合于工業(yè)控制及與控制有關(guān)的數(shù)據(jù)處理場(chǎng)合，國(guó)外稱其為微控制器（ Mirocontroller)。 除了工業(yè)控制領(lǐng)域，單片微機(jī)在家用電器、電子玩具、通信、高級(jí)音響、圖形處理、語(yǔ)言設(shè)備、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)等各個(gè)領(lǐng)域迅速發(fā)展。目前單片微機(jī)的世界年產(chǎn)量已達(dá) 100 億片，而在中國(guó)大陸地區(qū)單片微機(jī)的年應(yīng)用量已達(dá) 6 億片左右，截止 2020 年 4 月，由中國(guó)大陸地區(qū)自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的單片微機(jī)也已達(dá)到2020 萬(wàn)片 。綜觀二十多年的發(fā)展過(guò)程，單片微機(jī)正朝多功能、多選擇、高速度、低功耗、低價(jià)格、擴(kuò)大存儲(chǔ)容量和加強(qiáng) I/O 功能及結(jié)構(gòu)兼容方向發(fā)展。單片機(jī)是典性的嵌入式系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是按照嵌入式控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。作為嵌入式應(yīng)用時(shí)，即嵌入到對(duì)象環(huán)境、結(jié)構(gòu)、體系中作為其中的一個(gè)智能化控制單元，如洗衣機(jī)、電視機(jī)、 VCD、 DVD 等家用電器，打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、通訊設(shè)備、智能儀表、現(xiàn)場(chǎng)控制單元等。構(gòu)成各種嵌入式的應(yīng)用電路，統(tǒng)稱為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 二． DJ598KC 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相關(guān)知識(shí) DJ598KC+單片機(jī)開(kāi)發(fā) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) （ 1）系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別 CPU： 40 芯扁平電纜 RS232 PC 機(jī) 仿真器 DJ598K1 單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng) （目標(biāo)板） 電 源 598KC 是集 5 9 8088 三大系列 CPU 于一體的三合一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，內(nèi)置51/96 單片機(jī)仿真器和 8088 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，資源充分共享，無(wú)總線開(kāi)關(guān)切換，自動(dòng)識(shí)別 CPU 的類型。 （ 2）仿真器配置： 實(shí)驗(yàn)儀配置的 DJ208 型 51/96 通用單片機(jī)仿真器， 64K 數(shù)據(jù)空間、 64K 程序空間全部開(kāi)放，不占用 CPU 資源，采用雙 CPU 模式，仿真 CPU 和實(shí)驗(yàn) CPU 獨(dú)立運(yùn)行，軟件提供單 步、斷點(diǎn)、暫停、全速運(yùn)行等調(diào)試功能。 （ 3）在線下載： 在線編程自動(dòng)識(shí)別 ,無(wú)需開(kāi)關(guān)切換，不需編程器，可直接燒錄 AT89S5X 單片機(jī)。 （ 4）二種工作方式： 一是聯(lián) PC 機(jī)運(yùn)行，在與上位軟件聯(lián)機(jī)的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)各種調(diào)試和行運(yùn)的操作； 二是脫機(jī)運(yùn)行，系統(tǒng)配有管理監(jiān)控，在無(wú)仿真器狀態(tài)下，系統(tǒng)自動(dòng)切換到脫機(jī)管理狀態(tài)，用戶可輕松調(diào)用 EPROM 中的 55 個(gè)實(shí)驗(yàn)程序完成實(shí)驗(yàn)。 與 LED 顯示器接口連接 (DJ598KC 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) )圖示如下： 實(shí)驗(yàn)箱 8255 的 I/O 口地址分配表如 下所示： 三 .設(shè)計(jì)內(nèi)容 基于 8051 單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與制作 (一 ) 設(shè)計(jì)目的： A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換與單片機(jī)接口連接的方法； A/D 芯片 ADC080 D/A 芯片 DAC0832 的轉(zhuǎn)換性能及編程方法； A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換芯片的方法，學(xué)會(huì)和掌握用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； (二 ) 設(shè)計(jì)要求： 將實(shí)驗(yàn)箱 DJ598 上的 ADC0809 作為 A/D 轉(zhuǎn)換器，用實(shí)驗(yàn)箱上的電位器提供模擬量輸入，編制程序，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在利用 DAC0832 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出 ，通過(guò)數(shù)碼管顯示出結(jié)果，構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表。 (三 ) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 使用 ADC0809 的 0 通道 (IN0),進(jìn)行 0~5V 直流電壓的 A/D 轉(zhuǎn)換，并通過(guò) DAC0832 輸出相似的電壓值。 0 通道的電壓輸入由實(shí)驗(yàn)箱模擬量產(chǎn)生模塊的電位器調(diào)整，電壓測(cè)試點(diǎn)為 AOUT1。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，電壓增大，最大 5V；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)電壓減小，最小為 0V。將 DAC0832 得 AOUT 的輸出接數(shù)字電壓表，使 DAC0832 的輸出電壓為 0~5V。實(shí)驗(yàn)中采用延時(shí)方式或查詢方式等待A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。 1 實(shí)驗(yàn)電路： ADC0809 實(shí)驗(yàn)接線圖 DAC0832 實(shí)驗(yàn)接線圖 A/D 轉(zhuǎn)換器： 模／數(shù)轉(zhuǎn)換器 A/D 是一種用來(lái)將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于數(shù)字處理的二進(jìn)制數(shù)的器件，是一個(gè)將模擬信號(hào)值編制成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼的編碼器。與此對(duì)應(yīng)，數(shù)／模轉(zhuǎn)換器則是一個(gè)解碼器。 由于模擬量時(shí)間上連續(xù)，數(shù)字量離散，所以轉(zhuǎn)換時(shí)在時(shí)軸上的規(guī)定點(diǎn)對(duì)模擬信號(hào)采樣，一般步驟為： 常用的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器有：計(jì)數(shù)式 A/D 轉(zhuǎn)換器、雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器、逐位比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器及并行直接比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器、∑ /△ A/D 轉(zhuǎn)換器等幾種。 一個(gè)完整的模／數(shù) 轉(zhuǎn)換器應(yīng)該包含這樣一些輸入、輸出信號(hào)： .模擬輸入信號(hào) Vin 和參考電壓 Vref； .數(shù)字輸出信號(hào)； .啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)； .轉(zhuǎn)換完成（結(jié)束）信號(hào)或者“忙”信號(hào)，輸出； .數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入。 單片微機(jī)對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換的控制一般分為三個(gè)過(guò)程： ①單片微機(jī)通過(guò)控制口發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，命令模／數(shù)轉(zhuǎn)換器開(kāi)始轉(zhuǎn)換。 ②單片微機(jī)通過(guò)狀態(tài)口讀入 A/D 轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)，判斷它是否轉(zhuǎn)換結(jié)束。 ③ 一旦轉(zhuǎn)換結(jié)束， CPU 發(fā)出數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，讀入轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)。 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 ADC0809 ADC0809 是采用 CMOS 工藝制成的 8 位 8 通道逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)
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