【導(dǎo)讀】加以采納的意見(jiàn)、建議，均已在我的致謝辭中加以說(shuō)明并深致謝意。本論文和資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。電流用LED數(shù)碼管顯示?！帉?xiě)及調(diào)試單片機(jī)程序。學(xué)生出勤情況該生能經(jīng)常與老師聯(lián)系，積極學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，與老師探討相關(guān)問(wèn)題，出勤情況良好。存在的問(wèn)題與建議進(jìn)一步完善軟、硬件并抓緊撰寫(xiě)論文。時(shí)將有關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較驗(yàn)證。字測(cè)量?jī)x表的發(fā)展具有重要意義。經(jīng)過(guò)答辯組全體教師認(rèn)真討論，無(wú)記名投票同意該同學(xué)畢業(yè)設(shè)。直流數(shù)字電流表的誕生打破了傳統(tǒng)電子測(cè)量?jī)x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(chǔ)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(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用了以單片機(jī)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，控制系采用AT89C52. 單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809。系統(tǒng)除能確保實(shí)現(xiàn)要求的功能外，還可以方便進(jìn)

　　

【正文】 (7) RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 (8) ALE//RPOG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率 為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， 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(wú)效。 (9)/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。 (10)/EA/VPP：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(gè)字節(jié)的內(nèi)部 RAM， 80HFFH 高 128 個(gè)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(kāi)的。 定時(shí)器 0和定時(shí)器 1： AT89S51 的定時(shí)器 0和定時(shí)器 1 的工作方式與 AT89C51 相同。定時(shí)和計(jì)數(shù)功能由特殊功能寄存器 TMOD 的控制位 C/T 進(jìn)行選擇，這兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器有 4種操作模式，通過(guò) 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(shí)器 2： 定時(shí)器 2 是一個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。它既可當(dāng)定時(shí)器使用，也可作為外部事件計(jì)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(shí)器 2 有三種工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)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(lái)選擇。 定時(shí)器 2 由兩個(gè) 8 位寄 存器 TH2 和 TL2 組成，在定時(shí)器工作方式中，每個(gè)20 直流數(shù)字電流表的設(shè)計(jì) 機(jī)器周期 TL2 寄存器的值加 1，由于一個(gè)機(jī)器周期由 12 個(gè)振蕩時(shí)鐘構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的 1/12。 在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，當(dāng) T2 引腳上外部輸入信號(hào)產(chǎn)生由 1 至 0 的下降沿時(shí)，寄存器的值加 1，在這種工作方式下，每個(gè)機(jī)器周期的 5SP2 期間，對(duì)外部輸入進(jìn)行采樣。若在第一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為 1，而在下一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為 0，則在緊跟著的下一個(gè)周期的 S3P1 期間寄存器加 1。由于識(shí)別 1 至 0 的跳變需要 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期），因此，最高計(jì) 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(gè)完整周期的時(shí)間，以保證輸入信號(hào)至少被采樣一次。 可編程時(shí)鐘輸出： 定時(shí)器 2 可通過(guò)編程從 輸出一個(gè)占空比為 50%的時(shí)鐘信號(hào)。 引腳除了是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 口外，還可以通過(guò)編程使其作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部時(shí)鐘輸入和輸出占空比 50%的時(shí)鐘脈沖。當(dāng)時(shí)鐘振蕩頻率為 16MHz 時(shí)，輸出時(shí)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(jié)構(gòu)，表示可以同時(shí) 發(fā)送和接收，它還具有接收緩沖，在第一個(gè)字節(jié)從寄存器讀出之前，可以開(kāi)始接收第二個(gè)字節(jié)。（但是如果第二個(gè)字節(jié)接收完畢時(shí)第一個(gè)字節(jié)仍未讀出，其中一個(gè)字節(jié)將會(huì)丟失）。串口的發(fā)送和接收寄存器都是通過(guò) SFR SBUF 進(jìn)行訪問(wèn)的。寫(xiě)入 SBUF 的數(shù)據(jù)裝入發(fā)送寄存器，對(duì) SBUF 的讀操作是對(duì)物理上分開(kāi)的接收寄存器進(jìn)行訪問(wèn)。 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(guò)程是以任意一條寫(xiě) SBUF 作為目標(biāo)寄存器的指令開(kāi)始的，模式 0時(shí)接收通過(guò)設(shè)置 R0=0 及 REN=1 初始化，其他模式下如若 REN=1 則通 過(guò)起始位初始化。 中斷： AT89S51 共有 6 個(gè)中斷向量：兩個(gè)外中斷（ INT0 和 INT1）， 3 個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)器 0、 2）和串行口中斷。 這些中斷源可通過(guò)分別設(shè)置專(zhuān)用寄存器 IE 的置位或清 0 來(lái)控制每一個(gè)中斷的允許或禁止。 IE 也有一個(gè)總禁止位 EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。 定時(shí)器 2 的中斷是由 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 邏輯或產(chǎn)生的，當(dāng)轉(zhuǎn)向中斷服 第四章 數(shù)字式電流表的硬件設(shè)計(jì) 21 務(wù)程序時(shí)，這些標(biāo)志位不能被硬件清除，事實(shí)上，服務(wù)程序需確定是 TF2 或 EXF2 產(chǎn)生中斷，而由軟件清除中斷標(biāo)志位。 定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 的標(biāo)志位 TF0 和 TF1 在定時(shí)器溢出那個(gè)機(jī)器周期的S5P2 狀態(tài)置位，而會(huì)在下一個(gè)機(jī)器周期才查詢(xún)到該中斷標(biāo)志。然而，定時(shí)器 2 的標(biāo)志位 TF2 在定時(shí)器溢出的那個(gè)機(jī)器周期的 S2P2 狀態(tài)置位，并在同一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)查詢(xún)到該標(biāo)志。 時(shí)鐘振蕩器： AT89S51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)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(gè)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(gòu)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(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容 C C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)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(hù)也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平 持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 Flash 存儲(chǔ)器的編程： AT89S51 單片機(jī)內(nèi)部有 8k字節(jié)的 Flash PEROM，這個(gè) Flash 存儲(chǔ)陣列出廠時(shí)已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容均為 FFH），用戶(hù)隨時(shí)可對(duì)其進(jìn)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(hào)。低電壓編程模式適合于用戶(hù)在線(xiàn)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(jù)查詢(xún)： AT89S51 單片機(jī)用 Data Palling 表示一個(gè)寫(xiě)周期結(jié)束為特征，在一個(gè)寫(xiě)周期中， 如需讀取最后寫(xiě)入的一個(gè)字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（ ）是原來(lái)寫(xiě)入字節(jié)最高位的反碼。寫(xiě)周期完成后，所輸出的數(shù)據(jù)是有效的數(shù)據(jù)，即可進(jìn)入下22 直流數(shù)字電流表的設(shè)計(jì) 一個(gè)字節(jié)的寫(xiě)周期，寫(xiě)周期開(kāi)始后， Data Palling 可能隨時(shí)有效。 Ready/Busy：字節(jié)編程的進(jìn)度可通過(guò)“ RDY/BSY 輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，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?zhǔn)備就緒狀態(tài)。 程序校驗(yàn)：如果加密位 LB LB2 沒(méi)有進(jìn)行編程，則代碼數(shù)據(jù)可 通過(guò)地址和數(shù)據(jù)線(xiàn)讀回原編寫(xiě)的數(shù)據(jù)，采用如圖 12的電路。加密位不可直接校驗(yàn)，加密位的校驗(yàn)可通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)器的校驗(yàn)和寫(xiě)入狀態(tài)來(lái)驗(yàn)證。 芯片擦除：利用控制信號(hào)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(gè)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(xiě)入“ 1”，這步驟需再編程之前進(jìn)行。 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 ADC0809 是典型的 8 位 8 通道逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，其實(shí)物如圖 13所示。它可以和微型計(jì)算機(jī)直接接口。 ADC0809 轉(zhuǎn)換器的 系列芯片是 ADC0808，可以相互替換。 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖 所示。圖中多路模擬開(kāi)關(guān)可選通 8 路模擬通道，允許 8路模擬量分時(shí)輸入，并共用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì) A、 B、 C 三個(gè)地址位進(jìn)行鎖存與譯碼， 如表 所示。 第四章 數(shù)字式電流表的硬件設(shè)計(jì) 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(xiàn)。這 3 根地址線(xiàn)用于對(duì) 8 路模擬通道的選擇，其譯碼關(guān)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(hào)。對(duì)應(yīng) ALE 上跳沿， A、 B、 C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 (4)START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 START 上升沿時(shí)，復(fù)位 ADC0809； START 下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開(kāi)始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫(xiě)為 ST。 (5)D7～ D0：數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線(xiàn)直接相連。 D0 為最低位， D7 為最高。 (6)OE：輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE=0，輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)呈高阻； OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 (7)CLK：時(shí)鐘信號(hào)。 ADC0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，24 直流數(shù)字電流表的設(shè)計(jì) 因此 有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為 500KHz 的時(shí)鐘信號(hào)。 (8)EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。 EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換； EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢(xún)的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。 (9)Vcc： +5V 電源， GND：地。 (10)Vref：參考電壓。參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。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(jīng)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(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) OE 輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上。 （注意： ALE 信號(hào)常與 START 信號(hào)連在一起，這樣連接可以在信號(hào)的前沿寫(xiě)入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，圖 為 ADC0809 信號(hào)的時(shí)序配合圖）。 圖 ADC0809信 號(hào)的時(shí)序配合 4位一體 7段 LED 數(shù)碼管 本實(shí)驗(yàn)的顯示模塊主要由一個(gè) 4位一體的 7 段 LED 數(shù)碼管 (SM410564)構(gòu)成，用于顯示測(cè)量到的電壓值。它是一個(gè)共陽(yáng)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(shè)計(jì) 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(chǎn)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(chǎn)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(shí)驗(yàn)主要采用 AT89S51芯片和 ADC0809芯片來(lái)完成一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字電壓表，能夠?qū)斎氲?0～ 5 V 的模擬直流電流進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)一個(gè) 4 位一體的 7