【正文】 桂林電子科技大學(xué)微機(jī)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告桂 林 電 子 科 技 大 學(xué)微 機(jī) 綜 合 設(shè) 計(jì) 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 指導(dǎo)老師： 學(xué) 生： 黎金輝 學(xué) 號(hào)： 0700150313 桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院《微機(jī)綜合設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)題目二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求三、設(shè)計(jì)目的意義四、系統(tǒng)硬件電路圖五、程序流程圖與源程序六、系統(tǒng)功能分析與說明七、設(shè)計(jì)體會(huì)八、參考文獻(xiàn)基于AT89S51的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)摘要：本課題是利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，能夠測(cè)量0－5V之間的直流電壓值，四位數(shù)碼管顯示，使用的元器件數(shù)目較少。外界電壓模擬量輸入到A/D轉(zhuǎn)換部分的輸入端，通過ADC0809轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，輸送給單片機(jī)。然后由單片機(jī)給數(shù)碼管數(shù)字信號(hào)，控制其發(fā)光，從而顯示數(shù)字。此外，本文還討論了設(shè)計(jì)過程中的所用的軟件硬件環(huán)境，調(diào)試所出現(xiàn)的問題等。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)； AT89S51；數(shù)字電壓表； ADC0809,四位數(shù)碼管Abstract: This topic is the use of microcontroller design a digital voltmeter, capable of measuring between 05V DC voltage, four digital display, the use of fewer ponents. External analog voltage input to the A / D conversion part of the input of the conversion into a digital signal through the ADC0809, transmission to the microcontroller. And then by the microcontroller to the digital control digital signal, control the light, so the displayed number. In addition, the article also discusses the design process of software used in the hardware environment, debugging the problems and so on. Key words: SCM。 AT89S51。 digital voltmeter。 ADC0809, four digital 一、設(shè)計(jì)題目基于AT89S51的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求用AT89S51單片機(jī)和ADC0809組成一個(gè)數(shù)字電壓表，要求能夠測(cè)量0～5V的直流電壓值，并用四位數(shù)碼管顯示，并要求所用元器件最少。三、設(shè)計(jì)目的意義，將所用的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，增強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力，進(jìn)而促進(jìn)理論知識(shí)的強(qiáng)化。掌握A/D轉(zhuǎn)換的原理及軟件編程及硬件設(shè)計(jì)的方法，掌握根據(jù)課題的要求，提出選擇設(shè)計(jì)方案，查找所需元器，設(shè)計(jì)并搭建硬件電路，編程寫入EPROM并進(jìn)行調(diào)試等。四、系統(tǒng)硬件電路圖 系統(tǒng)原理框圖選擇AT89S51作為單片機(jī)芯片，選用四位8段共陰極LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)電壓顯示，利用ADC0809作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。將數(shù)據(jù)采集接口電路輸入電壓傳入ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換元件，經(jīng)轉(zhuǎn)換后通過D0至D7與單片機(jī)P0口連接，把轉(zhuǎn)換完的模擬信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的信號(hào)的形式傳給單片機(jī)，信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)處理從LED數(shù)碼顯示管顯示。P2口接數(shù)碼管位選，P1接數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。AT89S51P1 P0P3 P2AD0809D0~D7IN0~IN7VREF+VREF CLKOEST、ALE四位數(shù)碼管位選段選控制線數(shù)據(jù)待測(cè)電壓 系統(tǒng)原理框圖 AT89S51的結(jié)構(gòu) 在本次課題設(shè)計(jì)中我們選擇了AT89S51芯片。AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 AT89S51內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述 　　? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 　　? 128*8位內(nèi)部RAM 　　? 32條可編程I/O線 　　? 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 　　? 6個(gè)中斷源 　　? 可編程串行通道 　　? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 單片機(jī)(AT89S51)引腳及外觀 CPU結(jié)構(gòu) CPU 是單片機(jī)的核心部件。它由運(yùn)算器和控制器等部件組成。1.運(yùn)算器 運(yùn)算器以完成二進(jìn)制的算術(shù)/邏輯運(yùn)算部件ALU為核心。它可以對(duì)半字節(jié)（4）、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。例如，能完成加、減、乘、除、加減BCD碼十進(jìn)制調(diào)整、比較等算術(shù)運(yùn)算，完成與、或、異或、求反、循環(huán)等邏操作，操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存器。運(yùn)算器還包含有一個(gè)布爾處理器，用以處理位操作。它以進(jìn)位標(biāo)志位C為累加器，可執(zhí)行置位、復(fù)位、取反、位判斷轉(zhuǎn)移，可在進(jìn)位標(biāo)志位與其他可位尋址的位之間進(jìn)行位數(shù)據(jù)傳誦等操作，還可以完成進(jìn)位標(biāo)志位與其他可位尋址的位之間進(jìn)行邏輯與、或操作。PC是一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器，用于存放一條要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍為64kB，PC有自動(dòng)加1功能，即完成了一條指令的執(zhí)行后，其內(nèi)容自動(dòng)加1。 指令寄存器用于存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時(shí)，由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送如指令寄存器，經(jīng)指令譯碼器譯碼后由定時(shí)有控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令功能。 存儲(chǔ)器和特殊功能寄存器 1. 存儲(chǔ)器（Memory）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)中的全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。特殊功能寄存器（SFR）的地址范圍為80H～FFH。在MCS－51中，除程序計(jì)數(shù)器PC和四個(gè)工作寄存器區(qū)外，其余21個(gè)特殊功能寄存器都在這SFR塊中。其中5個(gè)是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了26個(gè)字節(jié)。各特殊功能寄存器的符號(hào)和地址見附表2。其中帶＊號(hào)的可位尋址。特殊功能寄存器反映了8051的狀態(tài)，實(shí)際上是8051的狀態(tài)字及控制字寄存器。用于CPU PSW便是典型一例。這些特殊功能寄存器大體上分為兩類，一類與芯片的引腳有關(guān)，另一類作片內(nèi)功能的控制用。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是P0～P3，它們實(shí)際上是4個(gè)八位鎖存器（每個(gè)I/O口一個(gè)），每個(gè)鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。MCS－51共有P0～P3四個(gè)這樣的并行口，可提供32根I/O線，每根線都是雙向的，并且大都有第二功能。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器A、標(biāo)志寄存器PSW、數(shù)據(jù)指針DPTR等的功能前已提及。 P0P3口結(jié)構(gòu) P0口功能 ：P0口具有兩種功能：第一，P0口可以作為通用I/O接口使用，—。輸出數(shù)據(jù)時(shí)可以得到鎖存，不需外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖。第二，—，然后傳送CPU對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫P1口 功能 ：P1口的功能和P0口de第一功能相同，僅用于傳遞I/O輸入/輸出數(shù)據(jù)。 P2口的功能 ：P2口的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用I/O使用。它的第二功能和P0口引腳的第二功能相配合，作為地址總線用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址。 P3口功能 ：P3口有兩個(gè)功能：第一功能與其余三個(gè)端口的第一功能相同；第二功能作控制用，每個(gè)引腳都不同。 P3口第二功能引腳名稱功能RXD串行數(shù)據(jù)接收口TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送口INT0外中斷0輸入INT1外中斷1輸入T0計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入T1計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入WR外部RAM寫選通信號(hào)RD外部RAM讀選通信號(hào) 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 單片機(jī)的時(shí)鐘一般需要多相時(shí)鐘，所以時(shí)鐘電路由振蕩器和分頻器組成。 MCS51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的可控高增益反向放大器。兩個(gè)引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。在片外跨接一晶振和兩個(gè)匹配電容C就構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。振蕩頻率根據(jù)實(shí)際要求的工作速度，從幾百千赫至24MHz可適當(dāng)選取某一頻率。匹配電容CC2要根據(jù)石英晶體振蕩器的要求選取。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí),C1C2一般選30pF左右。，正常工作方式PD=0。當(dāng)PD=1時(shí)單片機(jī)進(jìn)入掉電工作方式，是一種節(jié)能工作方式。上述電路是靠MCS51單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生振蕩的。也可以由外部振蕩器或時(shí)鐘直接驅(qū)動(dòng)MCS51。 復(fù)位電路的內(nèi)部及外部方式復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其功能主要是將程序計(jì)數(shù)器(PC)初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序，并將特殊功能寄存器賦一些特定值。復(fù)位是使單片機(jī)退出低功耗工作方式而進(jìn)入正常狀態(tài)一種操作。復(fù)位是上電的第一個(gè)操作，然后程序從0000H開始執(zhí)行。在運(yùn)行中，外界干擾等因素可能會(huì)使單片機(jī)的程序陷入死循環(huán)狀態(tài)或“跑飛”。要使其進(jìn)入正常狀態(tài)，唯一辦法是將單片機(jī)復(fù)位，以重新啟動(dòng)。復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器(PC)及各特殊功能寄存器(SFR)。 程序計(jì)數(shù)器及各特殊功能寄存器的復(fù)位值寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)