【導(dǎo)讀】過數(shù)碼顯示模塊顯示出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊是將數(shù)字量由單片機(jī)輸入DAC0832. 轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，通過電壓表測(cè)出電壓。充分利用了軟件資源，同時(shí)兼顧系統(tǒng)的性能指標(biāo)，采用了四位數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，分別顯示模擬通道數(shù)以及采集到的模擬電壓值。極參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，以培養(yǎng)學(xué)生的自主解決問題能力和科技創(chuàng)新能力。學(xué)改革提供了一種具有實(shí)用價(jià)值的改革思路。

　　

【正文】 e)給出必要的程序說明，便于后期程序維護(hù)。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案框圖 我們把系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入稱為數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)的輸出稱為數(shù)據(jù)的分配。本設(shè)計(jì)的基本要求是對(duì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)的測(cè)控接口模塊經(jīng)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能夠采集外部輸出的模擬量和數(shù)字量并經(jīng)行相互轉(zhuǎn)換現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)果，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視。由此可見其應(yīng)具有以下幾方面的功能：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的處理和數(shù)據(jù)的顯示。 本設(shè)計(jì)以 AT89C51 單片機(jī)為核心處理器，采用了 8路模擬轉(zhuǎn)換器 ADC0809，將輸入的電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理后通過 74L47 芯片將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為 BCA碼，驅(qū)動(dòng)八位數(shù)碼管輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中用 ADC0809 芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集輸入，翻譯成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，通過單片機(jī)處理后，再利用 74L47 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為 BCD 代碼，再通過數(shù)碼管輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的表達(dá)了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)的測(cè)控接口模塊的工作原理。 ADC0809AT89C51八 路 模 擬 量74L47數(shù) 碼 管數(shù)據(jù)采集輸 入輸 出結(jié)果顯示數(shù) 據(jù) 對(duì) 比 圖 本章小結(jié) 本小節(jié)主要對(duì)單片機(jī)以及單片機(jī)測(cè)控接口部分基礎(chǔ)知識(shí)做了系統(tǒng)的概述和深入的了解。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 本資料來 自 單片機(jī)部分是整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件部分，是所有微型控制電路的大腦核心部分。在 本小節(jié)中著重從單片的基本結(jié)構(gòu)和基本功能入手，系統(tǒng)而深入的解釋了單片機(jī)的構(gòu)成，功能和所能實(shí)現(xiàn)的基本工作原理。 單片機(jī)作為一片集成電路芯片，它自身沒有開發(fā)功能，必須通過開發(fā)機(jī)來完成應(yīng)用系統(tǒng)的硬件故障和軟件錯(cuò)誤的排除。 在單片機(jī)部分以 MSC51 系列單片機(jī)為典型例子經(jīng)行介紹，其中重點(diǎn)介紹了學(xué)生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中最常用的 80C51 單片機(jī)和設(shè)計(jì)中常用的 AT89C51 系列單片機(jī)。在測(cè)控接口部分對(duì) DAC0832 芯片和 ADC0809 芯片的功能和工作方式做了重點(diǎn)介紹。 基于本次設(shè)計(jì)的要求和設(shè)計(jì)水平的難度限制，在基礎(chǔ)知識(shí)部分，主要以緊貼 設(shè)計(jì)為原則，經(jīng)行相關(guān)知識(shí)的解釋和闡述，為后續(xù)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在接下來的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)部分，將主要圍繞 AT89C51 單片機(jī)和 ADC0809 芯片為主要硬件部分展開試驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 本資料來 自 第三章 硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 本章采用模塊化設(shè)計(jì)的思想對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行細(xì)化，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件各個(gè)模塊的工作原理、以及與單片機(jī)的接口電路。本次系統(tǒng)硬件部分主要包括 AT89C51 最小系統(tǒng)模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、及數(shù)碼管顯示模塊。 在第二章的基礎(chǔ)理論部分，我們對(duì)單片機(jī)和數(shù)模 /模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)理論 經(jīng)行了系統(tǒng)的概括和細(xì)致的分析，在單片機(jī)部分對(duì) 80C51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和功能經(jīng)行了闡述，在 D/A 轉(zhuǎn)換模塊對(duì) DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片做了重點(diǎn)介紹，在 A/D 轉(zhuǎn)換模塊對(duì) ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片經(jīng)行介紹。在本章的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)硬件部分，不再對(duì)各系列芯片的經(jīng)行詳細(xì)的介紹，只針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需求，結(jié)合設(shè)計(jì)的系統(tǒng)整體方案進(jìn)行介紹。 系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的要求，在本次設(shè)計(jì)中需要用到的硬件芯片有： AT89C51 單片機(jī)芯片， ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片，示波器。如圖 所示。 A T 8 9 C 5 1A D C 0 8 0 9晶 振 電 路復(fù) 位 電 路7 4 L 4 7數(shù) 碼 管 圖 系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)框圖 硬件芯片的選擇和電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 本次設(shè)計(jì)選取 MCS51系列單片機(jī)中的 AT89C51單片機(jī)為核心處理芯片。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器 的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)，基礎(chǔ)理論部分對(duì) 80C51 單片機(jī)的最小系統(tǒng)做了重點(diǎn)闡述，此處只對(duì)設(shè)計(jì)需求而對(duì) AT89C51 單片機(jī)的最小系統(tǒng)做針對(duì)性介紹。 單片機(jī)的時(shí)鐘 信號(hào)通常有兩種產(chǎn)生方式：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，外接晶振提供時(shí)鐘頻率 晶振電路設(shè)計(jì)： 由一個(gè)晶振和兩個(gè)電容構(gòu)成。根據(jù)單片機(jī)常用最小系統(tǒng)典型電路，其時(shí)鐘電路的參數(shù)：晶振選擇為 12MHz，濾波電容選擇為 22PF。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 本資料來 自 晶振作為時(shí)鐘源，接在引腳 XTAL1（ 18 腳）和 XTAL2(19 腳 )兩端。在單片機(jī)工作時(shí)，配合單片機(jī)內(nèi)部的振蕩器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。 復(fù)位電路設(shè)計(jì)： AT89C51 單片機(jī)復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)就執(zhí) 行復(fù)位操作，如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 根據(jù)應(yīng)用的要求，電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，按鍵操作也能使單片機(jī)復(fù)位。上電后，由于電容的充電的作用，使 RST 持續(xù)一段時(shí)間的高電平。 AT89C51 單片機(jī)的晶振電路和復(fù)位電路就構(gòu)成了單片機(jī)能工作的最小系統(tǒng)。如下圖為 AT89C51 正常工作的最小系統(tǒng)： 圖 AT89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng) A/D 轉(zhuǎn)換器模塊 本次設(shè)計(jì)采用 ADC0809 作為模數(shù)轉(zhuǎn)換部分芯片。在第二章的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊基礎(chǔ)知識(shí)部分，已經(jīng)對(duì) ADC0809 芯片做了詳細(xì)介紹。此處，只對(duì)其與單片機(jī)的連接方式和在試驗(yàn)中的工作原理做針對(duì)性的介紹。 下圖為 ADC0809 在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中與單片機(jī)的連接。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 本資料來 自 圖 ADC0809與單片機(jī)的連接 在本次設(shè)計(jì)中， ADC0809 采用中斷方式與單片機(jī)接口。本次設(shè)計(jì)采用模擬輸入信號(hào)，從 IN0 輸入，轉(zhuǎn)換為八路數(shù)字信號(hào)之后，傳送給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行處理之后，再由 P1口輸出。 表 輸入地址信號(hào) 選中通道 ADDC ADDB ADDA 0 0 0 INT0 0 0 1 INT1 0 1 0 INT2 0 1 1 INT3 1 0 0 INT4 1 0 1 INT5 1 1 0 INT6 1 1 1 INT7 地址鎖存信號(hào)是控制八路模擬輸入信號(hào)端的輸入選通，工作地址信號(hào)與選通信號(hào)的關(guān)系如下表 所示。地址選通信號(hào)輸入一個(gè)地址值，選通信號(hào)就選中一路模擬信號(hào)輸入。在本次試驗(yàn)中，只輸入一路模擬信號(hào)，所以在程序的編譯中，置 ADDC、ADDB、 ADDA 均為低電平 0，則選通輸入信號(hào)為始終為 IN0。 工作時(shí)序與使用說明 ADC0809 的工作時(shí)序如下所示： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 本資料來 自 圖 ADC0809工作時(shí)序圖 當(dāng)通道選擇地址有效時(shí)， ALE 信號(hào)一出現(xiàn)，地址便馬上被鎖存，這時(shí)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)緊隨 ALE 之后 (或與 ALE 同時(shí) )出現(xiàn)。 START 的上升沿將逐次逼近寄存器 SAR 復(fù)位，在該上升沿之后的 2μ s 加 8 個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi) (不定 )， EOC 信號(hào)將變低電平，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進(jìn)行中，直到轉(zhuǎn)換完成后 EOC 再變高電平。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降腅OC信號(hào)后，便立即送出 OE 信號(hào)，打開三態(tài)門，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 模擬輸入通道的選擇可以相對(duì)于轉(zhuǎn)換開始操作獨(dú)立地進(jìn)行，本文把通道選擇和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換結(jié)合起來完成，這樣可以用一條“寫”指令既選擇模擬通道又啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在與微機(jī)接口時(shí)，輸入通道的選擇可有兩種方法，一種是通過地址總線選擇，一種是通過數(shù)據(jù)總線選擇。 使用 EOC信號(hào)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求時(shí)，由于 EOC的變低相對(duì)于啟動(dòng)信號(hào)有 2μ s+8 個(gè)時(shí)鐘周期的延遲，為了避免產(chǎn)生虛假的中斷請(qǐng)求信號(hào)，本文選用 EOC 上升沿產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，而不是靠高電平產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。 74LS47 芯片模塊 74LS47 是 BCD7段數(shù)碼管譯碼器 /驅(qū)動(dòng)器， 74LS47 的功能用于將 BCD 碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字，通過它解碼， 可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字， 從而簡(jiǎn)化了程序，節(jié)約了 單片機(jī)的 IO 開銷 。 但是由于目前從節(jié)約成本的角度考慮， 此類芯片已較少用，在本次設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)顯示部分不是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)， 大部份情況下都是用動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管的形式來實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示。由于本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是測(cè)控接口模塊，即 ADC0809 芯片的設(shè)計(jì)模塊。數(shù)據(jù)顯示模塊只做基本設(shè)計(jì)，不做重點(diǎn)介紹。因此選取 74LS47 作為七段數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)芯片。 74LS47 譯碼器原理： 譯碼為編碼的逆過程。它將編碼時(shí)賦予代碼的含義“翻譯”過來。實(shí)現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 74LS47 是輸出低電平有效的七段字形譯碼器， 它在這里與數(shù)碼管配合使用，表 列出了 74LS47 的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 本資料來 自 表 74LS47與 7 段數(shù)碼管顯示的真值表 輸入 輸出 顯示 LT RBI A3 A2 A1 A0 BI a b c d e f g 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 X 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 X 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 2 1 X 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 1 X 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 4 1 X 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 5 1 X 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 6 1 X 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 7 1 X 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 8 1 X 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 9 X X X X X X 0 1 1 1 1 1 1 1 滅 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 滅 0 X X X X X 1 0 0 0 0 0 0 0 8 a)LT：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當(dāng) LT=0 時(shí)，無論輸入 A3 ， A2 ， A1 ， A0 為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，若驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管正常，是顯示 8。 b)BI：滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的。 BI=0 時(shí)。不論 LT 和輸入 A3 ， A2 ， A1， A0 為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極 7 段數(shù)碼管熄滅。 c)RBI：滅零輸入，它是為使不希望顯示的 0熄滅而設(shè)定的。當(dāng)對(duì)每一位 A3= A2 =A1 =A0=0 時(shí)，本應(yīng)顯示 0，但是在 RBI=0 作用下， 使譯碼器輸出全 1。其結(jié)果和加入滅燈信號(hào)的結(jié)果一樣，將 0熄滅。 d)RBO：滅零輸出，它和滅燈輸入 BI共用一端，兩者配合使用，可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。 BCD7 段數(shù)碼管模塊 四位七段數(shù)碼管引腳圖： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 本資料來 自 圖 這類數(shù)碼管可以分為共陽極與共陰極兩種，共陽極就是把所有 LED 的陽極連接到共同接點(diǎn) ，而每個(gè) LED 的陰極分別為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 及 dp（小數(shù)點(diǎn)）；共陰極則是把所有 LED的陰極連接到共同接點(diǎn) ，而每個(gè) LED 的陽極分別為 a、 b、c、 d、 e、 f、 g 及 dp（小數(shù)點(diǎn)）。 測(cè)控接口模塊整體電路設(shè)計(jì) 模塊整合 在前面的幾個(gè)模塊中，我們介紹了設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的單片機(jī)部分，即數(shù)據(jù)處理模塊；ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片，即數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換芯片； 74LS47 芯片和七段數(shù)碼管，即數(shù)據(jù)結(jié)果現(xiàn)實(shí)模塊，各模塊的組合如下系統(tǒng)框圖： 數(shù) 據(jù) 采 集 模 塊 數(shù) 據(jù) 處 理 模 塊 處 理 結(jié) 果 顯 示 模 塊A D C 0 8 0 9 A T 8 9 C 5 1 7 4 L S 4 7 數(shù) 碼 管 圖 測(cè)控接口硬件系統(tǒng)電路圖 在前幾部分系統(tǒng)的介紹了各硬件在本次設(shè)計(jì)中所實(shí)現(xiàn)的功能，并且通過各功能引腳的解釋，敘述了所要實(shí)現(xiàn)的各功能引腳之間的連線，把各模塊組合到一起就形成一個(gè)整體的設(shè)計(jì)原理圖。 根據(jù)各功能模塊 和單片機(jī)的接口電路，在 protues 仿真軟件上畫出系統(tǒng)整體硬件原理圖，并在后續(xù)的設(shè)計(jì)中進(jìn)行仿真和調(diào)試。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 本資料來 自 圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了基于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)測(cè)控接口模塊的測(cè)控接口模塊設(shè)計(jì)，通過對(duì)各硬件的功能介紹，經(jīng)行模塊化組合，最終完成測(cè)控接口模塊的設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)以單片機(jī)測(cè)控接口模塊為理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)實(shí)物為 5V 測(cè)控接口模塊模擬信息轉(zhuǎn)換。通過電源輸入電壓，經(jīng)過滑動(dòng)變阻器改變電壓的大小，并在輸入端接電壓表測(cè)出輸入值，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸