【文章內容簡介】 AT89C51提供的地址鎖存信號ALE經過分頻后可保證ADC0809可靠的工作。由于ADC0809的輸出D7~D0具有三態(tài)輸出鎖存緩沖器，因此ADC0809可以直接和單片機的數(shù)據(jù)總線相連。由于此種方式下ALE和START連接在一起，因此0809在鎖存通道地址的同時也啟動轉換。在讀取轉換結果時，用單片機的讀信號和片選信號引腳經或非門后產生的正脈沖信號作為OE信號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。3. 中斷傳送方式采用中斷方式可大大節(jié)省單片機的時間。當轉換結束時，EOC向單片機發(fā)出中斷請求信號，由中斷服務子程序讀取A/D轉換結果并存儲到RAM中，然后啟動ADC0809的下一次轉換。三種典型連接電路 大體上說，ADC0809在整個51單片機系統(tǒng)中是作為外部RAM的一個單元定位的。但具體到某一個連接方式，ADC0809在整個51單片機系統(tǒng)中的定位又有一些差別。1. 第一種典型連接這是一種數(shù)據(jù)線對數(shù)據(jù)線、地址線對地址線的標準連接方式，如圖(317)。但是由于51單片機沒有現(xiàn)成的低8位地址總線，所以采用這種標準連接方式需要用74LS373或類似芯片產生低8位地址總線。早期的MCS51系列單片機的應用品種很多是沒有內置程序存儲器的8031芯片，本身就需要外掛74LS373等芯片產生低8位地址總線來外接EPROM等程序存儲器,連接ADC0809時不需要專門外掛74LS373。因此早期的MCS51系列單片機,如8031,采用這種連接ADC0809還是比較可行的。圖(317)。，或非門敞開，允許寫信號通過，將單片機負的寫脈沖轉換為ADC0809所需要的正脈沖，以選中ADC0809某一通道并啟動轉換。這是一種不完全地址譯碼方式。如果增加地址譯碼器，就可以形成完全譯碼。在圖(317)連接方式中，ADC0809的轉換結果寄存器在概念上定位為單片機的一個只讀寄存器，與通道號無關，因此讀取轉換結果時不必關心DPTR ADC0809與51單片機的第一種連接方式中的通道號如何。編程概要： MOV DPTR，7FF8H；DPTR指向0809通道0 MOVX ＠DPTR，A。鎖定通道0并啟動轉換……………………………………………………MOVX A,＠DPTR。讀取轉換結果2. 第二種典型連接通常芯片的地址線只能進不能出自不必說，ADC0809的數(shù)據(jù)線有一特點：只能出不能進。就是說，就像往SBUF寫入時寫到發(fā)送緩沖寄存器，從SBUF ADC0809與51單片機的第二種連接方式讀出時實際是讀取接收緩沖寄存器的數(shù)據(jù)一樣，往ADC0809寫入時，把數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫到地址寄存器，從ADC0809讀出時實際是讀取轉換結果數(shù)據(jù)。因此可以在把51單片機的8位數(shù)據(jù)線接到ADC0809的8位數(shù)據(jù)線的同時，又把其中的3位直接接到ADC0809的3根地址線以確定通道號。通常把51單片機的8位數(shù)據(jù)線中的低3位D2,D1,D0直接接到ADC0809的3根地址線A2,A1,A0以確定通道號，如圖（318），采用這種連接方式明顯可以省去一片74LS373。在這種連接方式中，ADC0809的轉換結果寄存器在概念上定位為單片機外部RAM單元的只讀寄存器，而通道號寄存器在概念上定位為單片機同一個外部RAM單元的只寫寄存器。同一個外部RAM單元的只讀寄存器與只寫寄存器使用同一個地址，就像51系列單片機的串行發(fā)送緩沖器與串行接受緩沖器使用同一個地址99H一樣，不會發(fā)生混亂。 這種連接方式有一個特點，那就是單片機要把最低3位二進制數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線寫入ADC0809的地址鎖存器，然后作為通道地址使用。編程概要：MOV A,0F8H；ADC0809通道0地址送到AMOV DPTR,7FFFH；DPTR指向ADC0809MOVX @DPTR,A；鎖定通道0并啟動轉換……………………………………………………MOVX A,@DPTR； 要求在程序第一條指令中把決定是否能選中整個ADC0809芯片的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)指針。在本電路中，只要送到DPTR的最高位數(shù)據(jù)為0，就能選中ADC0809，而通道地址由累加器A的最低3位數(shù)字決定。除了最高位以外，DPTR的其余15位數(shù)據(jù)對于ADC沒有任何意義。除了較低3位以外，累加器A的其余5位數(shù)據(jù)對于ADC也沒有任何意義。這是本程序的一大特點。3. 第三種典型連接在很多應用場合，AT89S51內部的硬件資源，例如4KB閃存，128B內部RAM，一個串行口和4個8位并行口等，已經夠用。就是說，在很多應用場合，不需要外擴RAM或I/O口。 ADC0809與51單片機的第三種連接方式當51單片機沒有外擴RAM和I/O口時，ADC0809就可以在概念上作為一個特殊的唯一的外擴RAM單元。因為它是唯一的，就沒有地址編號，也就不需要任何地址線或者地址譯碼線。只要單片機往外部RAM寫入，就是寫到ADC0809的地址寄存器中。只要單片機從外部RAN讀取數(shù)據(jù)，就是讀取ADC0809的轉換結果。 基于這種外部RAM的唯一單元概念設計的AT89S51與ADC0809的連接電路如圖圖（319）。相應的啟動程序和讀數(shù)程序都非常簡單。 編程概要： MOV A，0F8H；ADC0809通道0地址送到A MOVX @R0，A；鎖定通道0并啟動轉換…………………………………………………… MOVX A，@R0 ；讀取轉換結果其中間寄存器R0中的數(shù)據(jù)無論在啟動ADC0809還是在讀取轉換結果時都沒有任何意義，因此事先不必考慮往R0中送入什么數(shù)據(jù)。這是本程序的一大特點。4. 三種連接方式的綜合比較第一種和第二種連接方式允許多片ADC0809與單片機連接，第三種連接方式只能連接一片。通常1片8通道ADC0809就能滿足控制工程需要。因此在單片機沒有外擴RAM和I/O接口時，第三種連接方式時一種優(yōu)選方案。需要2片或更多ADC0809時，第二種連接方式時一種優(yōu)選方案。第一種連接方式需要一片74LS373做地址鎖存器。如果單片機系統(tǒng)已經有一片73LS373地址鎖存器，那么第一種連接方式也不失為一種可以考慮的連接方式。2．總體設計：(1)最高量程為：500V。(2)分為三檔量程：0～20V，0～200V，0～500V。可以通過調檔開關實現(xiàn)各檔位。 v。：根據(jù)上述，我們選擇單片機與A/D轉換芯片結合的方法實現(xiàn)本設計。使用的基本元器件是：AT89C51單片機，ADC0809模數(shù)轉換芯片，1602液晶顯示器，開關，按鍵，電容，電阻，晶振，標準電源等等。設計的基本框圖如下：單片機系統(tǒng)模塊1602液晶顯示模塊A/D轉換模塊輸入電路模塊按鍵模塊 設計的基本框圖3．硬件電路系統(tǒng)模塊的設計根據(jù)上述選擇的各元器件，各電路模塊的電路圖如下描述。 單片機系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)包括晶振電路，復位電路，電源。其原理圖如下： 復位電路此模塊中，單片機的晶振是12MHZ，C1和C2的電容是22pf，C3可選10UF。R1電阻為1K。由于輸入電路的電壓比基準電壓（5V）高很多，因此在輸入電路必須加電壓衰減器。衰減電路可由開關來選擇不同的通道，從而切換檔位。則完整輸入電路如下： 衰減電路通過計算，根據(jù)不同量程的通道，設定不同的衰減電阻如上圖所示，并用手動開關的方式來切換相應檔位，用其相應數(shù)據(jù)轉換的算法計算出所測正確的電壓值。被測電壓輸入端、整理過的模擬電壓輸入端，開關與單片機的連接如下圖所示。 A/D轉換芯片與單片機的連接此設計中選擇的是A/D轉換芯片的通道通道 通道3，數(shù)據(jù)輸出口連接單片機的P0口，脈沖端連接單片機的ale口。模塊連接如下圖所示。 A/D轉換芯片與單片機的連接 1602液晶與單片機連接；液晶的數(shù)據(jù)各端口連接單片機的P1口。具體如下圖所示。 1602液晶與單片機連接。、另一端接地。原理圖如下所示。 按鍵控制電路鍵盤的功能：可根據(jù)所測的電壓范圍，通過按鍵來切換通道。 總電路圖4．系統(tǒng)軟件的設計 匯編語言和C語言的特點及選擇本設計是硬件電路和軟件編程相結合的設計方案，選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。在單片機的應用系統(tǒng)程序設計時，常用的是匯編語言和C語言。匯編語言的特點是占用內存單元少，執(zhí)行效率高。執(zhí)行速度快。但它依賴于計算機硬件，程序可讀性和可移植性比較差。而C語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運算豐富，表達化類型多樣化，數(shù)據(jù)結構類型豐富，具有結構化的控制語句，程序設計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。由于現(xiàn)在單片機的發(fā)展已經達到了很高的水平，內部的各種資源相當?shù)呢S富，CPU的處理速度非常的快。用C語言來控制單片機無疑是一個理想的選擇。所以在本設計中采用C語言編寫軟件程序。 主程序的設計主程序的總體流程如下圖：選擇檔位啟動AD開外部中斷數(shù)據(jù)標定液晶顯示開始判斷中斷NY 主程序的總體流程5．系統(tǒng)的調試完成了系統(tǒng)的硬件設計，制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設計意圖正常運行，必須進行系統(tǒng)調試。調試分了硬件和軟件調試。 硬件調試的主要任務是排除硬件故障，其中包括設計的錯誤和工藝性故障等。1） 檢查所設計的硬件電路板所有的器件和引腳是否正確，尤其是電源的連接是否正確；檢查各總線是否有短路的故障。檢查開關/按鍵是否正常，是否連接正確，為了保護芯片，應先對各插座電位進行檢查，確認無誤后再插入芯片。2） 將40芯片的仿真插頭插入單片機插座進行調試，檢查各接口是否滿足設計的要求，有正常的程序測試硬件電路的好壞。軟件調試的任務是利用開發(fā)工具進行在線仿真調試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序的錯誤，同時也能發(fā)現(xiàn)硬件的故障。軟件調試是一個模塊一個模塊進行的。首先單獨調試各子程序是否能夠按照預期的功能，接口電路的控制是否正常。最后調試整個程序。尤其注意的是各模塊間能否正確的傳遞參數(shù)。1） 檢查液晶顯示模塊程序。在主程序中調用display()和dislay_zifu()函數(shù)，觀察在1602液晶上是否能夠顯示相應的字符。如果不能，則在相關的子程序中設計斷點，反復調試直到能夠顯示。2） 檢查按鍵模塊程序。本設計的按鍵模塊程序是用狀態(tài)機的方法，可以在key_state1狀態(tài)下加一個任務，如顯示一個字符在液晶上。觀察是否正確顯示。3） 檢查A/D轉換模塊程序?？梢栽谟布娐返妮斎攵溯斎胍阎膸讉€電壓，分別觀察液晶上是否顯示相應的電壓值。4） 檢查數(shù)據(jù)的轉換模塊程序?？梢园从布娐返陌存I開關，輸入相應的電壓，觀察液晶顯示的電壓值是否一致。如果一致。則數(shù)據(jù)轉換的算法正確的。5） 總調試。當相應的各模塊環(huán)節(jié)都正確后，可程序下載到單片機。接上電源運行。再檢查所有功能，觀察是否能預期的一樣。如果一樣，說明設計成功完成。結束語由于本設計使用的是高效的51系列單片機作為核心的測量系統(tǒng)，以及高精度，高速度，高抗干擾的A/D轉換器。使得本直流數(shù)字電壓表具體精度高，靈敏度強，性能可靠，電路簡單，設計成本低，能夠滿足一般的電壓測量。因為平時所需要測量的被測電壓的電壓值不是一個定值，多多少少都有一些微小的變化。但是本產品相對模擬電壓表來說讀數(shù)時非常的方便，抗干擾能力強，可擴展性強等優(yōu)點。致 謝借此論文結束之際，我首先要感謝我的導師在大學四年里對我的栽培。本論文是在老師的悉心指導下才完成的。陳老師學識淵博，為人和善。他不僅在學術上給了我指導，在生活上也給了我無盡的關懷。這一切都將使我終身難忘。我要感謝我系的各位老師，在設計過程中，我系的老師們給了我很多種肯定的建議，使我的論文得以順利的完成。也要感謝各位老師在四年來對我學習和生活上的關心和幫助。我要感謝所有的師弟師妹們，在這個團結奮斗、積極向上、充滿愛心的集體中，我獲得了不斷進取的動力。最后 ，我要感謝我的家人，是他們在背后默默無聞的奉獻，才使我有充足的時間和充裕的精力順利完成我的學業(yè)。參考文獻[1]李建忠編著．單片機原理及應用[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2002:113126.[2]朱勇，陳其樂，劉浩等．單片機原理與應用技術[M] ．北京：清華大學出版社．2006:122138 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