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基于單片機的簡易數(shù)字電壓表設計(編輯修改稿)

2024-07-17 12:44 本頁面
 

【文章內容簡介】 產生的正脈沖來實現(xiàn)的,其電路如圖34(c)所示。(a)上電復位 (b)按鍵電平復位 (c)按鍵脈沖復位圖34復位電路上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振,能保證復位信號高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。本系統(tǒng)的復位電路采用圖34(b)上電復位方式。 STC89C52具體介紹如下:① 主電源引腳(2根) VCC(Pin40):電源輸入,接+5V電源 GND(Pin20):接地線② 外接晶振引腳(2根) XTAL1(Pin19):片內振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20):片內振蕩電路的輸出端③ 控制引腳(4根)RST/VPP(Pin9):復位引腳,引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復 位。ALE/PROG(Pin30):地址鎖存允許信號PSEN(Pin29):外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31):程序存儲器的內外部選通,接低電平從外部程序存儲器讀指 令,如果接高電平則從內部程序存儲器讀指令。 ④ 可編程輸入/輸出引腳(32根)表32 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率024MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能 STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口,分別位P0、PPP3口,每 個口有8位(8根引腳),共32根。 PO口(Pin39~Pin32):8位雙向I/O口線,~ P1口(Pin1~Pin8):8位準雙向I/O口線,~ P2口(Pin21~Pin28):8位準雙向I/O口線,~ P3口(Pin10~Pin17):8位準雙向I/O口線,~ STC89C52主要功能如表32所示。(3) 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)由一個單片機、一個晶振和2 個磁片電容組成,是單片機外圍核心電路,如圖35所示。圖35 單片機最小系統(tǒng)圖 本設計顯示器件選擇 常用顯示器件簡介本次設計中有顯示模塊,而常用的顯示器件比較多,有數(shù)碼管,LED點陣,1602液晶,12864液晶等。 1602液晶也叫1602字符型液晶,它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成,每個點陣字符位都可以顯示一個字符,每位之間有一個點距的間隔,每行之間也有間隔,起到了字符間距和行間距的作用,本設計需要顯示測量電壓的數(shù)值和單位,固此選用LCD1602作為顯示模塊 1602 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器已經存儲了160個不同的點陣字符圖形,這些字這些字符有:阿拉伯數(shù)字,英文字母的大小寫,常用的符號,和日文假名等,每一個字符都有一個固定的代碼。使用時直接編寫軟件程序按一定的時序驅動即可。它的特點是顯示字跡清楚,價格相對便宜。 顯示器件的選擇LCD1602以微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧,常用在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中,在本次設計中由于便于接入電路和拆除被選用。 1602字符型LCD簡介字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD,目前常用16*1,16*2,20*2和40*2行等的模塊。下面以1602字符型液晶顯示器為例,介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實物如圖36:圖36 1602字符型液晶顯示器實物圖1) 1602LCD主要技術參數(shù):顯示容量:162個字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm2) 引腳功能說明:1602LCD采用標準的14腳(無背光)或16腳(帶背光)接口,各引腳接說明如表33所示:表33引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據2VDD電源正極10D3數(shù)據3V0液晶顯示偏壓11D4數(shù)據4RS數(shù)據/命令選擇12D5數(shù)據5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據6E使能信號14D7數(shù)據7D0數(shù)據15A背光源正極8D1數(shù)據16K背光源負極第1腳:VSS為地電源。第2腳:VDD接5V正電源。第3腳:VL為液晶顯示器對比度調整端,接正電源時對比度最弱,接地時對比度最高,對比度過高時會產生“鬼影”,使用時可以通過一個5K的電位器調整對比度。第4腳:RS為寄存器選擇,高電平時選擇數(shù)據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳:R/W為讀寫信號線,高電平時進行讀操作,低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號,當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據。第6腳:E端為使能端,當E端由高電平跳變成低電平時,液晶模塊執(zhí)行命令。第7~14腳:D0~D7為8位雙向數(shù)據線。第15腳:背光源正極。第16腳:背光源負極3) 1602LCD的指令說明及時序1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令,如表34所示:表34:控制命令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據存貯器地址001顯示數(shù)據存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM)10要寫的數(shù)據內容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據內容1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。(說明:1為高電平、0為低電平)指令1:清顯示,指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2:光標復位,光標返回到地址00H。指令3:光標和顯示模式設置 I/D:光標移動方向,高電平右移,低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效,低電平則無效。指令4:顯示開關控制。 D:控制整體顯示的開與關,高電平表示開顯示,低電平表示關顯示 C:控制光標的開與關,高電平表示有光標,低電平表示無光標 B:控制光標是否閃爍,高電平閃爍,低電平不閃爍。指令5:光標或顯示移位 S/C:高電平時移動顯示的文字,低電平時移動光標。指令6:功能設置命令 DL:高電平時為4位總線,低電平時為8位總線 N:低電平時為單行顯示,高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符,高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7:字符發(fā)生器RAM地址設置。指令8:DDRAM地址設置。指令9:讀忙信號和光標地址 BF:為忙標志位,高電平表示忙,此時模塊不能接收命令或者數(shù)據,如果為低電平表示不忙。指令10:寫數(shù)據。指令11:讀數(shù)據。4) 1602LCD的RAM地址映射及標準字庫表:液晶顯示模塊是一個慢顯示器件,所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平,表示不忙,否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址,也就是告訴模塊在哪里顯示字符,圖35是1602的內部顯示地址。圖35 1602LCD內部顯示地址例如第二行第一個字符的地址是40H,那么是否直接寫入40H就可以將光標定位在第二行第一個字符的位置呢?這樣不行,因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1所以實際寫入的數(shù)據應該是01000000B(40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在對液晶模塊的初始化中要先設置其顯示模式,在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的,無需人工干預。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器(CGROM)已經存儲了160個不同的點陣字符圖形,如圖36所示,這些字符有:阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等,每一個字符都有一個固定的代碼,比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H),顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來,我們就能看到字母“A”圖36 字符代碼與圖形對應圖 A/D芯片常用的A/D芯片有AD0809,AD0832,LC2543C等幾種。下面簡單介紹一下這三種芯片。AD0809是8位逐次逼近型A/D轉換器,它是由一個8路的模擬開關,一個地址鎖存譯碼器,一個A/D轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通 8個模擬通道,允許8路模擬量分時輸入,共用A/D轉換器進行轉換。些A/D轉換器是的特點是8位精度,屬于并行口,如果輸入的模擬量變化大快,必須在輸入之前增加采樣電路。TLC2543C是12位開關電容逐次逼近 A/D 轉換,每個器件有三個控制輸入端:片選、輸入/輸出時鐘以及地址輸入端。從主機傳輸轉換數(shù)據速率高。它有高速的轉換,通用的控制能力,具有簡化比率轉換,刻度以及模擬電路與邏輯電路和電源噪聲隔離,耐高溫等特點。 AD0832也是8位逐次逼近型A/D轉換器,并且支持雙通道A/D轉換。它易于和微處理器接口或獨立使用;可滿量程工作;可用地址邏輯多路器選通各輸 入通道。綜合上述幾種A/D轉換芯片的特點,為了滿足本次設計需求,本次設計選用ADC0809芯片。 ADC0809芯片隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,目前不同廠家已經生產出了多種型號的A/D轉換器,以滿足不同應用場合的需要。如果按照轉換原理劃分,主要有3種類型,即雙積分式A/D轉換器、逐次逼近式A/D轉換器和并行式A/D轉換器。目前最常用的是雙積分和逐次逼近式。本次設計采用8位逐次逼近式A/D轉換器ADC0809。 1)主要特性  a、8路8位A/D轉換器,即分辨率8位。   b、具有轉換起??刂贫?。   c、轉換時間為100μs  d、單個+5V電源供電   e、模擬輸入電壓范圍0~+5V,不需零點和滿刻度校準。   f、工作溫度范圍為40~+85攝氏度?!? g、低功耗,約15mW。 2)引腳功能  ADC0809芯片有28條引腳,采用雙列直插式封裝,如圖38 所示。下面說明各引腳功能。   IN0~IN7:8路模擬量輸入端?! ?1~28:8位數(shù)字量輸出端。 ADDA、ADDB、ADDC:3位地址輸入線,用與選通8路模擬輸入中的一路。如表37所示。  表37 ADDA、ADDB、ADDC真值表ADDCADDBADDA輸入通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7 ALE:地址鎖存允許信號,輸入,高電平有效。    START: A/D轉換啟動信號,輸入,高電平有效。    EOC: A/D轉換結束信號,輸出,當A/D轉換結束時,此端輸出一個高電平(轉換期間一直為低電平)。   OE:數(shù)據輸出允許信號,輸入,高電平有效。當A/D轉換結束時,此端輸入一個高電平,才能打開輸出三態(tài)門,輸出數(shù)字量?!? CLK:時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。  REF(+)、REF():基準電壓。    Vcc:電源,單一+5V。    GND:地。  ADC0809的工作過程是:首先輸入3位地址,并使ALE=1,將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A/D轉換,之后EOC輸出信號變低,指示轉換正在進行。直到A/D轉換完成,EOC變?yōu)楦唠娖?,指示A/D轉換結束,結果數(shù)據已存入鎖存器,這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平 時,輸出三態(tài)門打開,轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據總線上。圖38 ADC0809引腳圖第四章 接口電路 顯示電路根據設計要求,測量結果需要顯示如vol:,設計中采用LCD1602液晶屏來顯示電壓值。利用單片機的I/O口驅動LCD顯示器,設計中由P2口驅動LCD液晶屏顯示,即顯示字符。 電路如圖41所示圖41 LCD顯示電路 ADC0809與單片機接口電路ADC0809具有8路模擬輸入端口,由于ADC0809內部含有輸出三態(tài)緩沖鎖存器,所以可以直接將8位數(shù)字量輸出端與單片機P0口相連。P0端口作A/D轉換數(shù)據讀入用,~。地址線(23~25腳)可決定對哪一路模擬輸入作A/D轉換。22腳ALE為地址鎖存控制,當輸入為高電平時,對地址信號進行鎖存。6腳START為測試控制,當輸入一個2us寬高電平時,就開始A/D轉換。7腳EOC為A/D轉換結束標志,當A/D轉換結束時,7腳輸出高電平。9腳為A/D轉換數(shù)據輸出允許控制,當OE腳為高電平,A/D轉換數(shù)據從該端口輸出。10腳為ADC0809的時鐘輸入端,經測試ADC0
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