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)-文庫(kù)吧資料
2025-06-26 13:10本頁(yè)面
【正文】 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在70H77H內(nèi)存單元中，測(cè)量數(shù)據(jù)在顯示時(shí)須經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為十進(jìn)制BCD碼放在78H7BH單元中，其中7BH存放通道標(biāo)志數(shù)。主程序在調(diào)用顯示子程序與測(cè)量子程序之間循環(huán)。在剛上電時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)為循環(huán)顯示8個(gè)通道的電壓值狀態(tài)。掃描結(jié)束后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)進(jìn)行下一次掃描。初始化后，單片機(jī)片選A/D轉(zhuǎn)換器，然后發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，此時(shí)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器也開始工作，不斷掃描A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)束端口有無(wú)結(jié)束信號(hào)。若采用靜態(tài)顯示的方式，只需要12個(gè)I/O，其中8個(gè)I/O用于連接每位數(shù)碼管的8位顯示段，作為數(shù)據(jù)端口；另外4個(gè)I/O口用于連接每位數(shù)碼管顯示段的公共端，作為掃描端口，控制數(shù)字顯示。數(shù)碼管每位的8個(gè)LED陽(yáng)極連接到一個(gè)公共端口COM,分別為COM1，COM2,COM3,COM4，把每位相同位置LED段的陰極連接到一個(gè)公共端口，分別為a,b,c,d,e,f,g,dp口。設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表要求可以同時(shí)測(cè)量8路05V的直流電壓，并要求最高位用于顯示測(cè)量電壓的地址范圍，所以要求數(shù)碼管至少采用4位顯示的數(shù)碼管。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，雖然實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，達(dá)到和靜態(tài)顯示同樣的顯示效果。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示段“a,b,c,d,e,f,g,dp”的相同端連接在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)數(shù)碼管顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。通過SW1和SW2輕觸按鈕開關(guān)給單片機(jī)提供選擇信號(hào)，由單片機(jī)控制ADC0809地址輸入端，選中相應(yīng)的模擬通道進(jìn)行測(cè)量。在連接時(shí)，ADC0809的數(shù)據(jù)線D0D7端與AT89C52單片機(jī)的P0口相連接，ADC0809的地址引腳、地址鎖存端ALE、啟動(dòng)信號(hào)START、數(shù)據(jù)輸出允許控制端OE與AT89C52的P2口相連接。 A/D轉(zhuǎn)換電路REF（+）和REF（）是D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入線，要求REF（）不得為負(fù)值，REF（+）不得高于Vcc,并且1/2[REF（+）+ REF（）]與1/。ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLOCK，它的頻率決定了A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)開始轉(zhuǎn)換時(shí)，EOC信號(hào)為低電平，經(jīng)過一段時(shí)間，轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC輸出高電平，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放于ADC0809內(nèi)部的輸出數(shù)據(jù)寄存器中。地址鎖存控制端ALE,當(dāng)輸入為高電平時(shí)，C、B、A引腳輸入的地址鎖存于ADC0809內(nèi)部的鎖存器中，經(jīng)內(nèi)部譯碼電路譯碼選中相應(yīng)的模擬通道。 ADC0809內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)框圖。ADC0809由單一+5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬電子開關(guān)，可對(duì)0～+5V 八路的輸入電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，直接與MCS51系列單片機(jī)數(shù)據(jù)總線相連，通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐?，還可對(duì)0～+5V 的雙極性模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8個(gè)單斷模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。執(zhí)行量化動(dòng)作的裝置為A/D 轉(zhuǎn)換器。所謂量化，就是采用一組數(shù)碼來(lái)逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。采樣保持電路能將采樣后的模擬信號(hào)暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，保持一個(gè)采樣周期。A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的大小只能是某個(gè)規(guī)定的最小單位的整數(shù)倍，即必須把采樣電壓轉(zhuǎn)化為這個(gè)最小數(shù)值單位的整數(shù)倍，這個(gè)轉(zhuǎn)化過程叫做量化，所取的最小數(shù)量單位叫做量化單位，其大小等于輸出的數(shù)字信號(hào)最低有效位1所代表的數(shù)量大小。當(dāng)輸入信號(hào)頻率較高時(shí)，由于轉(zhuǎn)換時(shí)間的存在，會(huì)造成較大的轉(zhuǎn)換誤差。（三）A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的裝置，其轉(zhuǎn)換過程主要包括采樣、量化、編碼三個(gè)步驟。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，必須按下圖中的REST鍵，RC2仍構(gòu)成微分電路，使RST端產(chǎn)生一個(gè)微分脈沖復(fù)位，復(fù)位完畢C2經(jīng)R2放電，等待下一次按下復(fù)位按鈕。由RC構(gòu)成微分電路，在上電瞬間，產(chǎn)生一個(gè)微分脈沖，其寬度若大于兩個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)將復(fù)位。當(dāng)RES引腳返回低電平后，CPU從0000H地址開始執(zhí)行程序。復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE及PSEN(非)信號(hào)，即ALE=1和PSEN（非）=1。要實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，必須是RES引腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩器周期）的高電平。本設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表采用的是內(nèi)部時(shí)鐘電路。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，其輸入端XTAL1和XTAL2用于外接晶體和電容，以構(gòu)成自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電路。當(dāng)EA接高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)ROM指令，但當(dāng)PC值超過0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外ROM指令；當(dāng)EA接低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外ROM指令。在訪問片外程序存儲(chǔ)器期間，PSEN信號(hào)將不再出現(xiàn)。③PSEN（29腳） 片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)輸入端，低電平有效。ALE在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)VCC發(fā)生故障，該引腳可接上備用電源為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。（4）控制引腳 。P3口（）：，有兩種功能如下。P2口（）：，有兩種功能如下。通用I/O口：無(wú)片外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口可以做為通用I/O口使用；地址/數(shù)據(jù)口：在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，用作地址總線的低8位和數(shù)據(jù)總線。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部電源。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。Vss（20腳）：接地。 AT89C52單片機(jī)內(nèi)包含有1個(gè)8位的CPU、1個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路、8KB的ROM程序存儲(chǔ)器、256B的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、3個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、可尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)空間的控制電路、4個(gè)8位并行I/O端口、2個(gè)可編程全雙工串行口、6個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。 數(shù)字電壓表硬件邏輯框圖單片機(jī)是制作在一塊集成電路芯片上的計(jì)算機(jī)，它包括中央處理器（CPU）、用RAM構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、用ROM構(gòu)成的程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、各種I/O接口、時(shí)鐘電路和中斷系統(tǒng)等，它們通過地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（CB）連接起來(lái)，通過I/O口線與外部設(shè)備及外圍芯片連接，以及單片機(jī)系統(tǒng)中的系統(tǒng)操作軟件和用戶應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)的控制作用。設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表是基于AT89C52單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器件的應(yīng)用基礎(chǔ)之上，AT89C52單片機(jī)和
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