【正文】 畢業(yè)設(shè)計 6 圖 內(nèi)部方式時鐘電路 圖 外部方式時鐘電路 （ 2）復(fù)位電路 單片 機 復(fù)位時 ， 使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件恢復(fù)為初始狀態(tài)，就像計算機的重啟，并從這個狀態(tài)開始工作。 3. AT89C52 單片機的最小系統(tǒng) 圖 AT89C52最小系統(tǒng) （ 1）時鐘電路 單片機的時鐘信號用來提供單片機內(nèi)部各種操作的時間基準(zhǔn)，時鐘電路用來產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。當(dāng)從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間， 該信號在 每個機器周期兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線 P0 口讀回指令或常數(shù)。 ② ALE/PROG（ 30 腳） 地址鎖存有效信號輸出端。 圖 AT89C52 的引腳圖 ① RST/VPD（ 9腳） 畢業(yè)設(shè)計 5 RST 為 RESET， VPD 為備用電源。 通用 I/O 口：無片外存儲器時， P2口可以做為通用 I/O 口使用； 地址口：在訪問外部存儲器時，用作地址總線的高 8位。 （ 3） I/O 口引腳 P0 口（ ）： 是最高位， 是最低位，有兩種功能如下。 （ 2） 時鐘引腳 XTAL1（ 19腳）：內(nèi)部 振蕩 電路反向放大電路的 輸入端 ，外接晶體的一個引腳。 AT89C52 單片機內(nèi)包含 有 1個 8位的 CPU、 1 個 片內(nèi)振蕩器及時鐘電路、 8KB的 ROM程序存儲器、 256B 的 RAM 數(shù)據(jù)存儲器、 3個 16位的定時器 /計數(shù)器、可尋址 64KB 畢業(yè)設(shè)計 4 外部數(shù)據(jù)存儲器和 64KB 外部程序存儲空間的控制電路、 4個 8位并行 I/O 端口、 2 個可編程全雙工串行口、 6 個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)。 設(shè)計的數(shù)字電壓表是基于 AT89C52單片機和 A/D轉(zhuǎn)換器件的應(yīng)用基礎(chǔ)之上， AT89C52單片機和 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 是本次設(shè)計的核心，通過單片機控制 A/D 轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)對模擬信號的 接 收和轉(zhuǎn)換： P0口連接 A/D 轉(zhuǎn)換器的數(shù)字端口，作 A/D 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)讀入端，接收轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號并進(jìn)行處理；單片機的 P1 口、 口作為 4位 7段 LED 數(shù)碼管顯單片機 AT89C52 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 通道選擇 模擬信號 顯示驅(qū)動 數(shù)碼管顯示 畢業(yè)設(shè)計 3 示控制端， 端口用作單路 /循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換控制按鈕， 端口用作單路顯示時選擇顯示的通道。設(shè)計的數(shù)字電壓表 除了可以同時進(jìn)行多路模擬信號的測量外 ，也可以通過通道選擇電路 對 單片機 進(jìn)行控制 ， 用來實現(xiàn)信號的單路測量和多路 測量的切換。 經(jīng)過控制芯片和顯示器件的綜合類比分析，設(shè)計的數(shù)字電壓表認(rèn)定通過 ATC89C52單片機控制 ADC0809 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器件，利用 4 位數(shù)碼管顯示測量結(jié)果的方案為最佳方案。優(yōu)點是價格比較便宜，并且可以滿足測量精度的要求。 方案二：選用單片機 AT89C52 和 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 實現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換和控制，用 4 位數(shù)碼管顯示出最后的轉(zhuǎn)換結(jié)果。經(jīng)過測量設(shè)計原理和顯示方式的深度變革，使測量結(jié)果通過數(shù)碼形式的直觀顯示，有效避免了因使用傳統(tǒng)測量儀表時的視差和視覺疲勞等 一些不良因素造成的測量誤差，在極大的程度上提高了使用者的工作效率和作業(yè)的精確性，進(jìn)而對提高工程項目的質(zhì)量有非常大的幫助。 新型數(shù)字電壓表以及由電壓表擴展而成的各種通用及專用儀表以其高準(zhǔn)確度、高可靠性、高性能分析、高分辨率、高性價比等優(yōu)良特性，給使用者帶來了輕松便捷的操作和高效良好的性能分析能力，贏得了廣大使用者的青睞。采用以單片機為平臺開發(fā)的數(shù)字電壓表，具有精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便，可與 PC 進(jìn)行實時通信等方面的優(yōu)點，能夠在很大程度上優(yōu)化測量結(jié)果，提高使用者的工作效率。 此外，設(shè)計的數(shù)字電壓表在實現(xiàn)單路測量的基本功能之外 ，還可以方便進(jìn)行 多路電壓 的 同時 測量 ，通過按鍵選擇實現(xiàn)單一或多路循環(huán)顯示 。 畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的數(shù)字電壓表的設(shè)計 【摘要】 本設(shè)計主要用于測量 05V 的直流電壓，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字形式，并利用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 【 關(guān)鍵詞 】 ： AT89C5 ADC080 A/D 轉(zhuǎn)換 、 數(shù)據(jù)處理 、控制顯示 ABSTRACT The design is mainly used for measuring 05V DC voltage, the continuous analog (DC input voltage) into a discrete digital form, and the use of digital control to display. The entire circuit is mainly by the control circuit, reference power, A / D converter circuit, the test circuit and display circuit posed of several parts. AT89C52 MCU through the system control functions, the use of the microcontroller port P1, Port 4bit LED digital control of dynamic display, port as a single display / cycle through the Convert button, displayed as a single port channel selection, P0 port for A / D converter data read, P2 port for the ADC0809 A / D conversion control。數(shù)字化電壓表的廣泛應(yīng)用，符合和滿足了現(xiàn)代化測量技術(shù)的需要。 在新興科學(xué)技術(shù)不斷涌現(xiàn)的今天和未來，隨著數(shù)字化時代的進(jìn)程，隨著測試需求的多樣化和復(fù)雜化，電子測試測量的儀器系統(tǒng)也朝著以軟件為核心的模塊化方向發(fā)展，并且 必將得到廣泛的應(yīng)用。 一、方案論證 （一）控制芯片 方案一：選用專用電壓轉(zhuǎn)換芯片 INC7107 實現(xiàn)電壓的測量和顯示。測量轉(zhuǎn)換的精度高，通過控制轉(zhuǎn)換和顯示電路，實現(xiàn)單路或多 路 電壓同時測量。 方案二：通過 LCD1602 顯示測量結(jié)果。 二、總體設(shè)計思想 設(shè)計 的數(shù)字電壓表由模擬電路和數(shù)字電路兩部分組成，數(shù)字電路部分主要包括系統(tǒng)控制和運算顯示模塊，模擬電路部分主要由基礎(chǔ)電源、信號采集和測量等部分構(gòu)成。數(shù)字電壓表的 系統(tǒng)框圖如圖 所示 。 數(shù)字電壓表硬件設(shè)計方案框圖如 所 示。 AT89C52 單片機組成結(jié)構(gòu)如圖 所示。 當(dāng)采用外 部振蕩器時，此引腳接地。 通用 I/O 口：無片外存儲器時， P0口可以做為通用 I/O 口使用； 地址 /數(shù)據(jù)口：在訪問外部存儲器時，用作地址總線的低 8 位和數(shù)據(jù)總線。 P3 口（ ）： 是最高位， 是最低位，有兩種功能如下。該引腳為單片機的上電復(fù)位或掉電保護端。 ALE 在每個機器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。在訪問片外程序存儲器期間， PSEN 信號將不再出現(xiàn)。 單片機內(nèi)部有一個高增益 的反相放大器，其輸入端 XTAL1 和 XTAL2 用于外接晶體和電容， 以 構(gòu)成自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時鐘電路， 內(nèi) 接電路如圖 所示。要實現(xiàn)復(fù)位操作，必須是 RES 引腳至少保持兩個機器 周期（ 24 個振蕩器周期）的高電平。當(dāng) RES 引腳返回低電平后， CPU 從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。按鍵復(fù)位電路如圖 所示，該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，必須按下圖中的 REST 鍵， R C2仍構(gòu)成微分電路，使 RST 端產(chǎn)生一個微分脈沖復(fù)位，復(fù)位完畢 C2 經(jīng) R2 放電，等待下一次按下復(fù)位按鈕。當(dāng)輸入信號頻率較高時，由于轉(zhuǎn)換時間的存在，會造成較大的轉(zhuǎn)換誤差。采樣保持電路能將采樣后的模擬信號暫時存儲起來，保持一個采樣周期。執(zhí)行量化 動作的裝置為 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ADC0809 由單一 +5V 電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的 8路模擬電子開關(guān)，可對 0～ +5V 八 路的輸入電壓信號分時進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖 器，直接與 MCS51 系列單片機數(shù)據(jù)總線相連，通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚€可對 0～ +5V 的雙極性模擬信號進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 圖 ADC0809 引腳圖 ADC0809 具有 8路模擬量輸入通道 IN0IN7,通過 3位地址輸入端 C、 B、 A進(jìn)行選擇， 用于選通 8路模擬輸入中的一路 。 OE 為 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制端，當(dāng) OE為高電平時， 才能打開輸出三態(tài)門， 將存放于輸出數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)通過 ADC0809 的數(shù)據(jù)線 D0D7輸出。Vcc 為 +5V 電源， GND 為接地端。 ADC0809 與單片機的連接電路如圖 。 數(shù)碼管動態(tài)顯示是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示段 “a,b,c,d,e,f,g,dp”的相同端連接在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是 哪 個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 設(shè)計的數(shù)字電壓表要求可以同時測量 8路 05V 的直流電壓，測量最大分辨率為，并要求最高位用于顯示測量電壓的地址范圍，所以要求數(shù)碼管至少采用 4位顯示的數(shù)碼管。若采用靜態(tài)顯示的方式，只需要 12 個 I/O，其中 8 個 I/O 用于連接每位數(shù)碼管 的 8 位顯示段，作為數(shù)據(jù) 端口；另外 4 個 I/O 口用于連接每位數(shù)碼管顯示段的公共端，作為掃描端口，控制數(shù)字顯示。如果存在，則啟動信號采集，對 A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出口輸出的數(shù)值進(jìn)行 存儲，定時器 /計數(shù)器重新置零，準(zhǔn)備下一次的采集，如果沒有，則繼續(xù)掃描等待。當(dāng)進(jìn)行一次測量后，將顯示每一通道的 A/D轉(zhuǎn)換值，每個通道的數(shù)據(jù)顯示時間在 1s 左右。測量所得的 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在 70H77H 內(nèi)存單元中，測量數(shù)據(jù)在顯示時須經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為十進(jìn)制 BCD 碼放在78H7BH 單元中，其中 7BH 存放通道標(biāo)志數(shù)。 int h。n++) //每次顯示 8個數(shù)據(jù) { dis[2]=ad_data[n]/51。 dis[4]=dis[4]%51。amp。 else A=0。k4。 // 控制數(shù)碼管輸出電平的高低 delaylms(1)。 A/D 轉(zhuǎn)換測量子程序流程圖如圖 所示。 for(m=0。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 ad_data[m]=addata。 //取 A/D 值，地址加 1 } ad_con=0x00。 表 51 數(shù)字電壓表與“標(biāo)準(zhǔn)”數(shù)字電壓表測量對比 標(biāo)準(zhǔn)電壓值 /V 數(shù)字電壓表測得值 /V 絕對誤差 /V + + + + + + + 注：表中標(biāo)準(zhǔn)電壓值采用 UT30B 數(shù)字萬用表測得。 從表 51中可以看出，設(shè)計的數(shù)字電壓表與 UT30B 數(shù)字萬用表測得的絕對誤差均在 以內(nèi)，這與采用 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器所能 到達(dá)的理論誤差精度相一致，在一般的應(yīng)用 畢業(yè)設(shè)計 15 場合可以滿足使用要求。另外，還可以根據(jù)測量誤差，用軟件編程方式校正測量值。 畢業(yè)設(shè)計 16 總結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我從實踐中學(xué)到了更多的專業(yè)知識和加強了自身的能力培養(yǎng)，鞏固了我所學(xué)習(xí)的理論知識，使得我對單片機知識及應(yīng)用有了更為深層的了解。 //鎖存地址控制位 sbit START=P2^4。 //LED 小數(shù)點 sbit A=P2^7。 //共陽 7段 LED段碼表 uch