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畢業(yè)設計單片機原理及接口技術(shù)課程設計(數(shù)字電壓表設計)畢業(yè)論文-文庫吧資料

2025-06-30 19:48本頁面
  

【正文】 要有相應的軟件配合,才能達到設計要求。其中,單片機 AT89C51 通過定時器中斷從 輸出方波,接到ADC0808 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]。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 ADC08008 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)生正確的7 段數(shù)碼管的顯示段碼傳送給四位 LED,同時它還通過其四位 I/O 口、 產(chǎn)生位選信號控制數(shù)碼管的亮滅。為了簡化數(shù)字式直流電壓表的電路設計,在 LED 驅(qū)動電路的設計上,可以利用單片機 P0 口上外接的上拉電阻來實現(xiàn),即將 LED 的 AG 段顯示引腳和 DP小數(shù)點顯示引腳并聯(lián)到 P0 口與上拉電阻之間,這樣,就可以加大 P0 口作為輸出口德驅(qū)動能力,使得 LED 能按照正常的亮度顯示出數(shù)字,如圖 所示。表 共陰極字段碼表顯示字符共陰極字段碼0 3FH1 06H2 5BH3 4FH4 66H5 6DH6 7DH7 07H8 7FH9 6FH LED 顯示器與單片機接口設計由于單片機的并行口不能直接驅(qū)動 LED 顯示器,所以,在一般情況下,必須采用專用的驅(qū)動電路芯片,使之產(chǎn)生足夠大的電流,顯示器才能正常工作 [7]。本設計系統(tǒng)中為了簡化硬件線路設計,LED 譯碼采用軟件編程來實現(xiàn)。硬件譯碼是指利用專門的硬件電路來實現(xiàn)顯示字符碼的轉(zhuǎn)換。圖 4 位 LED 引腳對于這種結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器,它的體積和結(jié)構(gòu)都符合設計要求,由于 4 位LED 陰極的各段已經(jīng)在內(nèi)部連接在一起,所以必須使用動態(tài)掃描方式(將所有數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起,用一個 I/O 接口控制)顯示。本系統(tǒng)中前一位顯示電壓的整數(shù)位,即個位,后兩位顯示電壓的小數(shù)位。LED 七段數(shù)碼顯示器由 8 個發(fā)光二極管組成顯示字段,其中 7 個長條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形,另一個圓點形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用,其通過不同的組合可用來顯示各種數(shù)字。LED 顯示器是由若干個發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件 [6]。其原理框圖如圖 所示:順序脈沖發(fā)生器逐次逼近寄存器 ADC電壓比較器輸入電壓輸入數(shù)字量 圖 LED 是發(fā)光二極管顯示器的縮寫。它利用內(nèi)部的寄存器從高位到低位一次開始逐位試探比較。一個 n 位的逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器只需要比較 n 次,轉(zhuǎn)換時間只取決于位數(shù)和時鐘周期,逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快,因而在實際中廣泛使用 [1]。雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強、轉(zhuǎn)換精度高、價格便宜等優(yōu)點。但要真正實現(xiàn)電路對電壓的測量和顯示的功能,還需要有相應的軟件配合,才能達到設計要求。其中,單片機 AT89C51 通過定時器中斷從 輸出方波,接到ADC0808 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]。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 ADC08008 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)生正確的7 段數(shù)碼管的顯示段碼傳送給四位 LED,同時它還通過其四位 I/O 口、 產(chǎn)生位選信號控制數(shù)碼管的亮滅。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 所示。CPU 執(zhí)行一條指令的各個微操作所對應時間順序稱為單片機的時序。單片機的復位方式有上電自動復位和手動復位兩種,圖 是 51 系列單片機統(tǒng)常用的上電復位和手動復位組合電路,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位 [1]。AT89C51 單片機和靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器 RAM 6116 的接口電路圖如下圖 所示: 圖 擴展電路 復位電路設計單片機在啟動運行時都需要復位,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。后者集成度高,成本低,功耗相對較低;缺點是需要增加一個刷新電路,附加另外的成本。常用的外部數(shù)據(jù)存儲器有靜態(tài) RAM(Static Random Access Memory)和動態(tài) RAM(Dynamic Random Access Memory)兩種。但是,當單片機用于實時數(shù)據(jù)采集或處理大批量數(shù)據(jù)時,僅靠片內(nèi)提供的 RAM 是遠遠不夠的。XTAL1 和 XTAL2:片內(nèi)震蕩電路輸入線,這兩個端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容,即用來連接 89C51 片內(nèi) OSC(震蕩器)的定時反饋回路。RST:復位線,可以使 89C51 處于復位(即初始化)工作狀態(tài)。/EA:片外存儲器訪問選擇線,可以控制 89C51 使用片內(nèi) ROM 或使用片外 ROM,若/EA=1,則允許使用片內(nèi) ROM, 若/EA=0,則只使用片外 ROM。在不訪問片外存儲器時,89C51 自動在 ALE 線上輸出頻率為 1/6 震蕩器頻率的脈沖序列。P3 口:這組引腳的第一功能和其余三個端口的第一功能相同,第二功能為控制功能,每個引腳并不完全相同,如下表 2 所示:表 2 P3 口各位的第二功能P3 口各位 第二功能 RXT(串行口輸入) TXD(串行口輸出) /INT0(外部中斷 0 輸入) /INT1(外部中斷 1 輸入) T0(定時器/計數(shù)器 0 的外部輸入) T1(定時器/計數(shù)器 1 的外部輸入) /WR(片外數(shù)據(jù)存儲器寫允許) /RD(片外數(shù)據(jù)存儲器讀允許)Vcc 為+5V 電源線,Vss 接地。P1 口:這 8 個引腳和 P0 口的 8 個引腳類似, 為最高位, 為最低位,當 P1 口作為通用 I/O 口使用時, 的功能和 P0 口的第一功能相同,也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。這 8 個引腳有兩種不同的功能,分別適用于不同的情況,第一種情況是 89C51 不帶外存
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