【正文】 第 20 頁 共 34 頁 3. 當 IN0 口輸入電壓值為 時，顯示結(jié)果如圖 16。 圖 13 輸入電壓為 0V時， LED 的顯示結(jié)果 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計 第 19 頁 共 34 頁 IN0 輸入電壓值為 時，顯示結(jié)果如圖 15 所示。 本系統(tǒng)的調(diào)試主要以軟件為主，其中，系統(tǒng)電路圖的繪制和仿真我采用的是Proteus 軟件，而程序方面，采用的是匯編語言，用 Keil 軟件將程序?qū)懭雴纹瑱C。 Proteus 支持的微處理芯片包括 8051 系列、 AVR 系列、 PIC 系列、 HC11 系列及 Z80 等等。 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計 第 18 頁 共 34 頁 第四章 仿真 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試的主要任務(wù)是排查錯誤，錯誤主要包括邏輯和功能錯誤，這些錯誤有些是顯性的，而有些是隱形的，可以通過仿真開發(fā)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)逐步改正。 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計 第 17 頁 共 34 頁 圖 12 A/D 轉(zhuǎn)換流程圖 顯示子程序 顯示子程序采用動態(tài)掃描實現(xiàn)四位數(shù)碼管的數(shù)值顯示，在采用動態(tài)掃描顯示方式時，要使得 LCD1602 顯示的比較均勻，又有足夠的亮度，需要設(shè)置適當?shù)膾呙桀l率，當掃描頻率在 70HZ 左右時，能夠產(chǎn)生比較好的顯示效果，一般可以采用間隔 10ms 對 LCD1602 進行動態(tài)掃描一次。 圖 11 數(shù)字式直流電壓表主程序框圖 系統(tǒng)子程序設(shè)計 初始化程序 所謂初始化，是對將要用到的 MCS_51 系列單片機內(nèi)部部件或擴展芯片進行初始工作狀態(tài)設(shè)定，初始化子程序的主要工作是設(shè)置定時器的工作模式，初值預(yù)置，開中 斷和打開定時器等 [9]。但要真正實現(xiàn)電路對電壓的測量和顯示的功能， 還需要有相應(yīng)的軟件配合，才能達到設(shè)計要求。其中，單片機 AT89C51 通過定時器中斷從 輸出方波，接到 ADC0809 的 CLOCK, 發(fā)正脈沖啟動 A/D 轉(zhuǎn)換， 檢測 A/D 轉(zhuǎn)換是否完成，轉(zhuǎn)換完成后， 置高從 P1口讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果送給 LED 顯示出來 [3]。 圖 10 簡易數(shù)字電壓表電路圖 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計 第 15 頁 共 34 頁 此電路的工作原理是： +5V 模擬電壓信號通過變阻器 VR1 分壓后由 ADC08009的 IN0 通道進入（由于使用的 IN0 通道，所以 ADDA,ADDB,ADDC 均接低電平），經(jīng)過模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道 D0D7 傳送給 AT89C51 芯片的 P1口， AT89C51 負責把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理 ，產(chǎn) 生信號 號控制 LCD1602 的 顯示 。這個指令不改變DDRAM 的內(nèi)容 顯示狀態(tài)開 /關(guān) 0 0 0 0 0 0 1 D C B [D=1: 整體顯示 ON][C=1: 游標 ON] [B=1:游標位置反白允許 ] 進入點設(shè)定 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時 ,設(shè)定游標的移動方向及指定顯示的移位 游標或顯示移位控制 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X 設(shè)定游標的移動與顯示的移位控制位 。 表 4 為 LCD1602 指令集。 0x20～ 0x7F 為標準的 ASCII 碼， 0xA0～ 0xFF 為日文字符和希臘文字符，其余字符碼 (0x10～ 0x1F 及 0x80～ 0x9F)沒有定義。先轉(zhuǎn)換為 41H 代碼了。 PC 在編譯時就把 39。A’ 。 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計 第 12 頁 共 34 頁 字符集和指令集 字符集 1602 液晶模塊內(nèi)部的 字符 發(fā)生 存儲器 （ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的 點陣 字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼， 比如 大寫的英文字母 “A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 。 15 腳背光正極， 16 腳背光負極。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 其 管腳 功能 圖如下 圖 9 LCD1602 電氣元件 1602 采用標準的 16腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為 電源地 第 2 腳： VCC 接 5V 電 源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對 比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度）。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。（ 16 列 2行） 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的 點陣 型液晶模塊。 10pF，在這個系統(tǒng)中選擇了 33pF；石英晶振選擇范圍最高可選 24MHz，它決定了單片機電路產(chǎn)生的時鐘信號震蕩頻率，在本系統(tǒng)中選擇的是 12MHz，因而時鐘信號的震蕩頻率為 12MHz。 本設(shè)計系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式，利用單片機內(nèi)部的高增益反相放大器，外部電路簡，只需要一個晶振和 2 個電容即可，如圖 7所示。 CPU 執(zhí)行一條指令的各個微操作所對應(yīng)時間順序稱為單片機的時序。單片機的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手動復(fù)位兩種，圖 6 是 51 系列單片機統(tǒng)常用的上電復(fù)位和手動復(fù)位組合電路，只要 Vcc 上升時間不超過 1ms，它們都能很好的工作 [1]。當震蕩器起振后，只要該引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平即可確保時器件復(fù)位 [1]。 復(fù)位電路和時鐘電路 復(fù)位電路設(shè)計 單片機在啟動運行時都需要復(fù)位，使 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀 態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。通常 89C51 復(fù)位有自動上電復(fù)位和人工按鍵復(fù)位兩種。 /PSEN： 片外 ROM 的選通線，在訪問片外 ROM 時， 89C51 自動在 /PSEN 線上產(chǎn)生一個負脈沖，作為片外 ROM 芯片的讀選通信號。該脈沖序列可以作為外部時鐘源或定時脈沖使用。 ALE：地址鎖存允許線，配合 P0 口的第二功能使用，在訪問外部存儲器時，89C51 的 CPU 在 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器讀 /寫數(shù)據(jù)。 P2口：這組引腳的第一功能與上述兩組引腳的第一功能相同即它可以作為通用 I/O 口使用，它的第一功能和 P0 口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不是像 P0 口那樣傳送存儲器的讀 /寫 數(shù)據(jù)。 P0 口為開漏輸出，在作為通用 I/O 使用時，需要在外部用電阻上拉。 圖 5 AT89C51 的引腳圖 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計 第 8 頁 共 34 頁 AT89C51 芯片的各引腳功能為： P0口：這組引腳共有 8條， 為最低位?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作，掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有工作直到下一個硬件復(fù)位。 AT89C51功能性能 :與 MCS51成品指令系統(tǒng)完全兼容； 4KB可編程閃速存儲器；壽命： 1000 次寫 /擦循環(huán) ； 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年；全靜態(tài)工作： 024MHz；三級程序存儲器鎖定； 128*8B 內(nèi)部 RAM； 32 個可編程 I/O 口線； 2 個 16 位定時 /計數(shù)器； 5個中斷源；可編程串行 UART 通道；片內(nèi)震蕩器和掉電模式 [6]。 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計 第 7 頁 共 34 頁 單片機系統(tǒng) AT89C51 性能 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含有 4KB 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和 128 字節(jié)的隨機存儲器。 （ 3）當轉(zhuǎn)換結(jié)束時，轉(zhuǎn)換的結(jié)果送入到輸出三態(tài)鎖存器中，并使 EOC 信號回到高電平，通知 CPU 已轉(zhuǎn)換結(jié)束。 ADC0809 的工作流程為： （ 1）輸入 3 位地址，并使 ALE=1,將地址存入地址鎖存器中，經(jīng)地址譯碼器從 8路模擬通道中選通 1 路模擬量送給比較器。 （ 3）比較器， 8 位開 關(guān)樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器，逐次逼近型寄存器，定時和控制電路組成 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，當 START 信號有效時，就開始對當前通道的模擬信號進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后，把轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量送到 8 位三態(tài)鎖存器，同時通過引腳送出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計 第 6 頁 共 34 頁 圖 4 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 其中： （ 1） 8 路模擬通道選擇開關(guān)實現(xiàn)從 8 路輸入模擬量中選擇一路送給后面的比較器進行比較。 Vcc、 GND: Vcc 為主電源輸入端， GND 為接地端，一般 REF+與 Vcc 連接在一起， REF與 GND 連接在一起 . CLK:時鐘輸入端。 OE： OE 為輸出允許端，高電平能使 D1D8 引腳上輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 EOC: EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線，該線上高電平表示 A/D 轉(zhuǎn)換已結(jié)束，數(shù)字量已鎖入三態(tài)輸出鎖存器。 地址輸入控制（ 4 條）： ALE:地址鎖存允許輸入線，高電平有效，當 ALE 為高電平時，為地址輸入線，用于選擇 IN0IN7 上那一條模擬電壓送給比較器進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 ADC0809 的外部引腳特征 ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，其引腳圖如圖 3 所示。其原理框圖如圖 2 所示： 圖 2 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器原理圖 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計 第 4 頁 共 34 頁 ADC0809 主要特性 ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，帶有使能控制端，與微機直接接口，片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路模擬多路開關(guān)，可以對 8 路 05V 輸入模擬電壓信號分時進行轉(zhuǎn)換，由于 ADC0809 設(shè)計時考慮到若干種模 /數(shù)變換技術(shù)的長處，所以該芯片非常適應(yīng)于過程控制，微控制器輸入通道的接