畢業(yè)設計-基于單片機的直流數(shù)字電壓表的設計-文庫吧資料
2024-12-11 18:51本頁面
【正文】 s 3WATT100R 電阻 Resistors POTLOG 電阻 Data Converters ADC0808 AD轉(zhuǎn)換器 Optoelectronics 7SEGCONANODE 數(shù)碼管（ 陽 極） TTL 74LS series 74LS33 與、或、非門 Data Converters DS18B20 復位器 Capacitors CAP 電容 Miscellaneous CRYSTAL 晶振器 Power VCC 電源 Ground Label 接地 3 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng) 流程圖 系統(tǒng)默認為循環(huán)顯示 2個 LED 數(shù)碼管電壓值。 另外，一般 I/O接口芯片的驅(qū)動能力是很有限的，在 LED 顯示器接口電路中，輸出口所能提 供的驅(qū)動電流一般是不夠的尤其是設計中需要用到多位 LED，此時就需要增加 LED驅(qū)動電路，驅(qū)動電路有多種，常用的是 TTL 或 MOS 集成電路驅(qū)動器，在本設計中采用了74LS245 芯片驅(qū)動電路。 根據(jù)設計要求，顯示電路需要至少 4 位 LED 數(shù)碼管來顯示電壓值，我們再多加一位用來顯示電壓單位‘ V’，則有 7 位 LED 循環(huán)顯示。其中 8段分別命名為 dp g f e d c b a .例如，要顯示‘ 0’ ,則 dp g f e d c b a 分別為： 11000000B（共陽極）；要顯示‘ A’， 則 dp g f e d c b a 分別為： 00010001B（共陽極）。 用半導體分立元件制成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器常常采用單元結構，隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，模數(shù)轉(zhuǎn)換器體積逐漸縮小為一塊模板、一塊集成電路 電壓表顯示電路 設計中采用的是 8 段 LED 數(shù)碼管來顯示電壓值。常用的有電壓 時間間隔 (V/T)型和電壓 頻率 (V/F)型兩種，其中電壓 時間間隔型中的雙斜率法（又稱雙積分法）用得較為普遍。它在計算機接口電路中用得最普遍。經(jīng)過 n次比較后， n 位寄存器的狀態(tài)即為轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。先使二進位制數(shù)的最高位 Dn1＝ 1，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到一個整個量程一 半的模擬電壓 VS，與輸入電壓 Vin 相比較，若 VinVS,則保留這一位；若 VinVin，則 Dn1＝ 0。它用數(shù)模網(wǎng)絡輸出的一套基準電壓，從高位起逐位與被測電壓反復比較，直到二者達到或接近平衡（見圖）。模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法很多，從轉(zhuǎn)換原理來分可分為直接法和間接法兩大類。編碼是對每一量級分配唯一的數(shù)字碼，并確定與輸入信號相對應的代碼。 圖 23 A/D轉(zhuǎn)換器 （ 2） 模數(shù)轉(zhuǎn)換過程包括量化和 編碼。一般那樣 AD 要上千美元。在實際電路中，有些過程是合并進行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過程中是同時實現(xiàn)的。轉(zhuǎn)換器能夠準確輸 出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。由于數(shù)字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。 A/D 轉(zhuǎn)換器 （ 1） 模數(shù)轉(zhuǎn)換器即 A/D 轉(zhuǎn)換器 如圖 23 所示 ，或簡稱 ADC，通常是指一個將 模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)?數(shù)字信號 的電子元件。 （ 16腳） WR：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通，低電平有效。 （ 14腳） T0：定時器 /計數(shù)器 0計數(shù)輸入端。 （ 12腳） INT0：外部中斷 0請求端，低電平有效。除作 I/O 端口外，它還提供特殊的第二功能，其具體含義為： （ 10腳） RXD：串行數(shù)據(jù)接收端。 P2 口 （ 21～ 28腳）： P2動態(tài)端口。 4）多功能 I/O 引腳 P0 口 （ 32～ 39腳）： P0數(shù)據(jù) /地址復用總線端口。 PSEN（ 29 腳）：訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效，用于實現(xiàn)外部程序存儲器的讀操作。 ALE/PROG（ 30 腳）： ALE 即允許地址鎖存信號輸出，當單片機訪問外部存儲器時該腳的輸出信號 用于鎖存 P0 的低 8 位地址，其輸出的頻率為時鐘振蕩頻率的 1/6。 XTAL1（ 18腳）：當采用芯片內(nèi)部時鐘信號時，接外部晶振的一個引腳；當采用外部時鐘信號時，外部信號由此腳輸入。 （ 2） MCS51 的信號引腳 MCS51 是標準的 40引腳雙列直插式集成電路，其引腳排列如圖 22 所示。 7）中斷控制系統(tǒng)。 6）串行 I/O 口。 5）并行 I/O 口 。 4）定時器 /計數(shù)器。 8051 芯片內(nèi)部有 4KB 掩膜 ROM， 8751 芯片內(nèi)部有 4KB EPROM，用來存放程序和原始數(shù)據(jù)。為了與外部擴展的數(shù)據(jù)存儲器相區(qū)別，通常稱芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，簡稱內(nèi)部 RAM。 2）數(shù)據(jù)存儲器?？刂破髦饕蓵r鐘和時序電路以及一些控制寄存器組成。運算器主要包括算術邏輯運算部件（ ALU）、位處理器、累加器 A、寄存器 B、緩存器 TMP1 和 TMP程序狀態(tài)字寄存器 PSW 以及十進制調(diào)整電路等。 1）中央處理器（ CPU）。使得整個系統(tǒng)完成一個簡易的數(shù)字電壓表的功能。 2 系統(tǒng)硬件電路 硬件電路 本次設 計是以單片機 AT89C51 芯片、 A/D 轉(zhuǎn)換器為核心設計了一個簡易的電壓測電壓電路，在硬件方面，通過一個可變電阻調(diào)節(jié)輸入電壓的變化來反映所檢測到的電壓變化。每一個字段都要獨占一條 I/O 口只要有斷碼輸出，顯示器就可以顯示出所要顯示的字符，如果 CPU 不改寫，則一直保持下去。 同時 LED 8 段數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。 (3)單片機計數(shù)、控制電路設計 通過對 A/D轉(zhuǎn)換器的方案分析，本設計采用的單片機編程實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換，脈沖的計數(shù)功能由單片機實現(xiàn)，所以對單片機的速度提出了較高的要求，基本要求分辨率為 11 位，轉(zhuǎn)換速度不低于 2次 /S，發(fā)揮部分要求分辨率 15 位，采用 MCS51單片機實
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