畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)(參考版)
2024-12-07 20:21本頁面
【正文】 通過“簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)過程，我們結(jié)合所學(xué)過的課程，了解了簡(jiǎn)易儀表的發(fā)展?fàn)顩r，掌握了目前自動(dòng)化儀表的一般設(shè)計(jì)要求，工程設(shè)計(jì)方法，開發(fā)及設(shè)計(jì)工具使用方法，最重要的是通過這一設(shè)計(jì)實(shí)踐過程，我們不在是約束在理論上而是鍛煉了我們的動(dòng)手能力和分析，解決問題的能力，積累經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)按部就班，一絲不茍的工作和對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，了解了很多課本上學(xué)不到的知識(shí)，我想這樣的實(shí)踐環(huán)節(jié)在我的學(xué)生生涯是很難得的，也為我們以后步入社會(huì)開始工作打下了一定的基礎(chǔ)，最后我也要感謝 組里的同學(xué)們，只有在他們團(tuán)結(jié)協(xié)作下，本次課程設(shè)計(jì)才可以順利進(jìn)行并實(shí)現(xiàn)所有功能，同時(shí)我也明白了團(tuán)結(jié)協(xié)作的重要性。通過串口通訊可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與電壓表的通訊，通過上位機(jī)選擇，可以切換電壓表模式，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)功能選擇的功能。 硬件系統(tǒng)的整體框圖 ～ 電源部分提供整個(gè)系統(tǒng)的電能，單片機(jī)部分控制系統(tǒng)，顯示部分顯示測(cè)量結(jié)果以及模式狀態(tài)，模數(shù)轉(zhuǎn)換采集電壓以及電阻值發(fā)送到單片機(jī)，如果電壓過高超過量程或者測(cè)量短路，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警。 需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA 端狀態(tài)。 EA/VPP：外部訪問允許。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。 14 該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。 VCC：電源電壓 同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。此外， AT89S52 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。 AT89S52 芯片的簡(jiǎn)介 AT89S52，它 是一個(gè)低功耗 ,高性能 CMOS 8 位單片機(jī) ,片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器 ,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造 ,兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu) ,芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元 ,功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案 。 靜態(tài)接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個(gè)并行口接一個(gè)數(shù)碼管，數(shù)碼管的公 共端按共陰或共陽分別接地 。共陰極LED 與共陽極 LED 的段選碼互為補(bǔ)碼。 LED 數(shù)碼管 的原理與接口 八段 LED 顯示器與單片機(jī)的接口比較簡(jiǎn)單，只要將一個(gè) 8 位并行口與顯示器的引腳對(duì)應(yīng)相接即可，由 8 位并行口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)，顯示出不同的數(shù)字或字符。 （ 4）符號(hào)管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似 。 （ 3）單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對(duì)位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上 “ 魚眼透鏡 ” 外殼。 （ 2）條形七段式數(shù)碼管屬于混合封裝形式。空封方式是在上方蓋上濾波片和勻光膜，為提高器件的可靠性，必須在芯片和底板上涂以透明絕緣膠，這還可以提高光效率。 反射罩式數(shù)碼管的封裝方式有空封和實(shí)封兩種。其具體結(jié)構(gòu)有 “ 反射罩式 ” 、 “ 條形七段式 ” 及 “ 單片集成式多位數(shù)字式 ”等 （ 1）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段 式外殼，將單個(gè) LED貼在與反射罩的七個(gè)反射腔互相對(duì)位的印刷電路板上，每個(gè)反射腔底部的中心位置就是 LED 芯片。 LED 數(shù)碼管顯示器 數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu) 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的。 （ 5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC 信號(hào)來判斷。 （ 3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 應(yīng)用說明 （ 1） ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S51 單片機(jī)直接相連。 A、 B、 C：地址輸入線。 OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。 REF（ ）：參考電壓負(fù)端。 GND：地。 IN0IN7： 8 位模擬量輸入引腳。 1 .ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ADC0809 由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。 第 4 章 硬件電路的設(shè)計(jì)及原理圖 ADC0809 是帶有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8 路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。 51 單片機(jī)的復(fù)位是由 RESET 引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過 24 個(gè)振蕩周期后， 51 單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET 引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查 EA 引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。 單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器 PC＝0000H，這表明程序從 0000H 地址單 元開始執(zhí)行。上電后，由于電容 C3 的充電和反相門的作用，使 RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。 上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。因此一個(gè)狀態(tài)周期包含 2 個(gè)振蕩周期。 單片機(jī) 的時(shí)序單位 振蕩周期： 晶振的振蕩周期，又稱時(shí)鐘周期，為最小的時(shí)序單位。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自積振蕩，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。 時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。 P3 口功能 ： P3 口有兩個(gè)功能：第一功能與其余三個(gè)端口 的 第一功能相同；第二功能作控制用，每個(gè)引腳都不同。 P2 口 的 功能 ： P2 口 的 第一功能和上述兩組引腳 的 第一功能相同，即它可以作為通用 I/O 使用。輸出數(shù)據(jù)時(shí)可以得到鎖存，不需外接 8 專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器 A、標(biāo)志寄存器 PSW、數(shù)據(jù)指針 DPTR 等的功能前已提及 。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是 P0～ P3，它們實(shí)際上是 4 個(gè)八位鎖存器（每個(gè) I/O 口一個(gè)），每個(gè)鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。用于 CPU PSW 便是典型一例。其中帶＊號(hào)的可位尋址。其中 5 個(gè)是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了 26 個(gè)字節(jié)。 特殊功能寄存器（ SFR）的地址范圍為 80H～ FFH。計(jì)算機(jī)中的全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)器中。 CPU 執(zhí)行指令時(shí)，由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送如指令寄存器，經(jīng)指令譯碼器譯碼后由定時(shí)有控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令功能。 PC PC 是一個(gè) 16 位的計(jì)數(shù)器，用于存放一條要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍為 64kB，PC 有自動(dòng)加 1 功能，即完成了一條
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