【導讀】加以采納的意見、建議，均已在我的致謝辭中加以說明并深致謝意。本論文和資料若有不實之處，本人承擔一切相關責任。電流用LED數(shù)碼管顯示?！帉懠罢{試單片機程序。學生出勤情況該生能經常與老師聯(lián)系，積極學習相關知識，與老師探討相關問題，出勤情況良好。存在的問題與建議進一步完善軟、硬件并抓緊撰寫論文。時將有關實驗測量結果進行了比較驗證。字測量儀表的發(fā)展具有重要意義。經過答辯組全體教師認真討論，無記名投票同意該同學畢業(yè)設。直流數(shù)字電流表的誕生打破了傳統(tǒng)電子測量儀器的模式和格局。數(shù)字電流表是建立在數(shù)字電壓表的基礎上，讓電壓表與電阻串聯(lián)，離散的數(shù)字形式，并加以顯示的儀表。數(shù)字電流表把電子技術、計算技術、自動。本設計采用了以單片機為開發(fā)平臺，控制系采用AT89C52. 單片機，A/D轉換采用ADC0809。系統(tǒng)除能確保實現(xiàn)要求的功能外，還可以方便進

　　

【正文】 (7) RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 (8) ALE//RPOG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率 為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 (9)/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。 (10)/EA/VPP：當保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（ VPP）。 AT89S51 有 256 個字節(jié)的內部 RAM， 80HFFH 高 128 個字節(jié)與特殊功能寄存器（ SFR）地址是重疊的，也就是高 128 字節(jié)的 RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開的。 定時器 0和定時器 1： AT89S51 的定時器 0和定時器 1 的工作方式與 AT89C51 相同。定時和計數(shù)功能由特殊功能寄存器 TMOD 的控制位 C/T 進行選擇，這兩個定時 /計數(shù)器有 4種操作模式，通過 TMOD 的 M1和 M0選擇。其中模式 0、 1和 2都相同，模式 3 不同。 定時器 2： 定時器 2 是一個 16 位定時 /計數(shù)器。它既可當定時器使用，也可作為外部事件計數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器 T2CON 的 C/T2 位選擇。定時器 2 有三種工作方式：捕獲方式，自動重裝載（向上或向下計數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由 T2CON 的控制位來選擇。 定時器 2 由兩個 8 位寄 存器 TH2 和 TL2 組成，在定時器工作方式中，每個20 直流數(shù)字電流表的設計 機器周期 TL2 寄存器的值加 1，由于一個機器周期由 12 個振蕩時鐘構成，因此，計數(shù)速率為振蕩頻率的 1/12。 在計數(shù)工作方式時，當 T2 引腳上外部輸入信號產生由 1 至 0 的下降沿時，寄存器的值加 1，在這種工作方式下，每個機器周期的 5SP2 期間，對外部輸入進行采樣。若在第一個機器周期中采到的值為 1，而在下一個機器周期中采到的值為 0，則在緊跟著的下一個周期的 S3P1 期間寄存器加 1。由于識別 1 至 0 的跳變需要 2 個機器周期（ 24 個振蕩周期），因此，最高計 數(shù)速率為振蕩頻率的 1/24。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個完整周期的時間，以保證輸入信號至少被采樣一次。 可編程時鐘輸出： 定時器 2 可通過編程從 輸出一個占空比為 50%的時鐘信號。 引腳除了是一個標準的 I/O 口外，還可以通過編程使其作為定時 /計數(shù)器 2 的外部時鐘輸入和輸出占空比 50%的時鐘脈沖。當時鐘振蕩頻率為 16MHz 時，輸出時鐘頻率范圍為 61Hz— 4MHz。 UART： AT89S51 的工作方式與 AT89C51 工作方式相同。串口為全雙工結構，表示可以同時 發(fā)送和接收，它還具有接收緩沖，在第一個字節(jié)從寄存器讀出之前，可以開始接收第二個字節(jié)。（但是如果第二個字節(jié)接收完畢時第一個字節(jié)仍未讀出，其中一個字節(jié)將會丟失）。串口的發(fā)送和接收寄存器都是通過 SFR SBUF 進行訪問的。寫入 SBUF 的數(shù)據裝入發(fā)送寄存器，對 SBUF 的讀操作是對物理上分開的接收寄存器進行訪問。 該串口有 4 種操作模式（模式 0、模式 模式 2 和模式 3），在這 4 種模式中，發(fā)送過程是以任意一條寫 SBUF 作為目標寄存器的指令開始的，模式 0時接收通過設置 R0=0 及 REN=1 初始化，其他模式下如若 REN=1 則通 過起始位初始化。 中斷： AT89S51 共有 6 個中斷向量：兩個外中斷（ INT0 和 INT1）， 3 個定時器中斷（定時器 0、 2）和串行口中斷。 這些中斷源可通過分別設置專用寄存器 IE 的置位或清 0 來控制每一個中斷的允許或禁止。 IE 也有一個總禁止位 EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。 定時器 2 的中斷是由 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 邏輯或產生的，當轉向中斷服 第四章 數(shù)字式電流表的硬件設計 21 務程序時，這些標志位不能被硬件清除，事實上，服務程序需確定是 TF2 或 EXF2 產生中斷，而由軟件清除中斷標志位。 定時器 0 和定時器 1 的標志位 TF0 和 TF1 在定時器溢出那個機器周期的S5P2 狀態(tài)置位，而會在下一個機器周期才查詢到該中斷標志。然而，定時器 2 的標志位 TF2 在定時器溢出的那個機器周期的 S2P2 狀態(tài)置位，并在同一個機器周期內查詢到該標志。 時鐘振蕩器： AT89S51 中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路。 外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反 饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。 10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。 10F。 用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平 持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產品技術條件的要求。 Flash 存儲器的編程： AT89S51 單片機內部有 8k字節(jié)的 Flash PEROM，這個 Flash 存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲單元的內容均為 FFH），用戶隨時可對其進行編程。編程接口可接收高電壓（ +12V）或低電壓（ Vcc）的允許編程信號。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用 EPROM 編程器兼容。 數(shù)據查詢： AT89S51 單片機用 Data Palling 表示一個寫周期結束為特征，在一個寫周期中， 如需讀取最后寫入的一個字節(jié)，則讀出的數(shù)據的最高位（ ）是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。寫周期完成后，所輸出的數(shù)據是有效的數(shù)據，即可進入下22 直流數(shù)字電流表的設計 一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后， Data Palling 可能隨時有效。 Ready/Busy：字節(jié)編程的進度可通過“ RDY/BSY 輸出信號監(jiān)測，編程期間，ALE 變?yōu)楦唠娖健?H”后， （ RDY/BSY）端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后， 變?yōu)楦唠娖奖硎緶蕚渚途w狀態(tài)。 程序校驗：如果加密位 LB LB2 沒有進行編程，則代碼數(shù)據可 通過地址和數(shù)據線讀回原編寫的數(shù)據，采用如圖 12的電路。加密位不可直接校驗，加密位的校驗可通過對存儲器的校驗和寫入狀態(tài)來驗證。 芯片擦除：利用控制信號的正確組合并保持 ALE/PROG 引腳 10mS 的低電平脈沖寬度即可將 PEROM 陣列（ 4k字節(jié)）和三個加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫入“ 1”，這步驟需再編程之前進行。 A/D 轉換芯片 ADC0809 ADC0809 是典型的 8 位 8 通道逐次逼近式 A/D 轉換器，其實物如圖 13所示。它可以和微型計算機直接接口。 ADC0809 轉換器的 系列芯片是 ADC0808，可以相互替換。 ADC0809 內部邏輯結構 圖 ADC0809的內部邏輯結構圖 ADC0809 的內部邏輯結構如圖 所示。圖中多路模擬開關可選通 8 路模擬通道，允許 8路模擬量分時輸入，并共用一個 A/D 轉換器進行轉換。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、 B、 C 三個地址位進行鎖存與譯碼， 如表 所示。 第四章 數(shù)字式電流表的硬件設計 23 表 ADC0809通道選擇表 C(ADDC) B(ADDB) A(ADDA) 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 ADC0809 的引腳 ADC0809 芯片為 28 引腳雙列直插式芯片，其主要功能： (1)IN0～ IN7： 8路模擬量輸入通道。 (2)A、 B、 C：模擬通道地址線。這 3 根地址線用于對 8 路模擬通道的選擇，其譯碼關系如表 所示。其中， A 為低地址， C 為高地址，引腳圖中為 ADDA，ADDB 和 ADDC。 (3)ALE：地址鎖存允許信號。對應 ALE 上跳沿， A、 B、 C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 (4)START：轉換啟動信號。 START 上升沿時，復位 ADC0809； START 下降沿時啟動芯片，開始進行 A/D 轉換；在 A/D 轉換期間， START 應保持低電平。本信號有時簡寫為 ST。 (5)D7～ D0：數(shù)據輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據線直接相連。 D0 為最低位， D7 為最高。 (6)OE：輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數(shù)據。 OE=0，輸出數(shù)據線呈高阻； OE=1，輸出轉換得到的數(shù)據。 (7)CLK：時鐘信號。 ADC0809 的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，24 直流數(shù)字電流表的設計 因此 有時鐘信號引腳。通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號。 (8)EOC：轉換結束信號。 EOC=0,正在進行轉換； EOC=1,轉換結束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標志，又可作為中斷請求信號使用。 (9)Vcc： +5V 電源， GND：地。 (10)Vref：參考電壓。參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=0V)。 ADC0809 的工作原理 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?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。 （注意： ALE 信號常與 START 信號連在一起，這樣連接可以在信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動 A/D 轉換，圖 為 ADC0809 信號的時序配合圖）。 圖 ADC0809信 號的時序配合 4位一體 7段 LED 數(shù)碼管 本實驗的顯示模塊主要由一個 4位一體的 7 段 LED 數(shù)碼管 (SM410564)構成，用于顯示測量到的電壓值。它是一個共陽極的數(shù)碼管，每一位數(shù)碼管的原理圖如 第四章 數(shù)字式電流表的硬件設計 25 圖 所示。每一位數(shù)碼管的 a,b,c,d,e,f,g 和 dp 端都各自連接在一起，用于接收 AT89C52 的 P1 口產生的顯示段碼。 C1， C2， C3， C4 引腳端為其位選端，用于接收 AT89C52 的 P3 口產生的位選碼。 圖 一位數(shù)碼管的原理圖 圖 4位一體 7段 LED數(shù)碼管圖 控制電路模塊 總電路 本課題 實驗主要采用 AT89S51芯片和 ADC0809芯片來完成一個簡易的數(shù)字電壓表，能夠對輸入的 0～ 5 V 的模擬直流電流進行測量，并通過一個 4 位一體的 7