【正文】 片內振蕩器及時鐘電路、 8KB的 ROM程序存儲器、 256B 的 RAM 數(shù)據存儲器、 3個 16位的定時器 /計數(shù)器、可尋址 64KB 畢業(yè)設計 4 外部數(shù)據存儲器和 64KB 外部程序存儲空間的控制電路、 4個 8位并行 I/O 端口、 2 個可編程全雙工串行口、 6 個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結構。 單片機引腳結構 （ 1） 電源引腳 Vcc（ 40 腳）：接 +5V 電源。 （ 2） 時鐘引腳 XTAL1（ 19腳）：內部 振蕩 電路反向放大電路的 輸入端 ，外接晶體的一個引腳。 XTAL2（ 18腳）：內部 振蕩 電路反向放大電路的 輸 出 端 ，外接晶體的另一端。 （ 3） I/O 口引腳 P0 口（ ）： 是最高位， 是最低位，有兩種功能如下。 P1 口 （ ）： 是最高位， 是最低位，僅用作 I/O口。 通用 I/O 口：無片外存儲器時， P2口可以做為通用 I/O 口使用； 地址口：在訪問外部存儲器時，用作地址總線的高 8位。 通用 I/O 口：用于串行口、中斷源輸入、計數(shù)器、片外 RAM 選通。 圖 AT89C52 的引腳圖 ① RST/VPD（ 9腳） 畢業(yè)設計 5 RST 為 RESET， VPD 為備用電源。 當振蕩器工作時， RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平 ， 將使單片機復位。 ② ALE/PROG（ 30 腳） 地址鎖存有效信號輸出端。在訪問片外程序存儲器期間，下降沿由于控制 P0 輸出的低 8 位地址；在不訪問片外程序存儲器期間，可作為對外輸出的時鐘脈沖或用于定時目的。當從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間， 該信號在 每個機器周期兩次有效，以通過數(shù)據總線 P0 口讀回指令或常數(shù)。 ④ EA/VPP（ 31 腳） 外部程序存儲器地址允許輸入端 /編程電壓輸入端。 3. AT89C52 單片機的最小系統(tǒng) 圖 AT89C52最小系統(tǒng) （ 1）時鐘電路 單片機的時鐘信號用來提供單片機內部各種操作的時間基準，時鐘電路用來產生單片機工作所需要的時鐘信號。外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內，如圖 所示。 畢業(yè)設計 6 圖 內部方式時鐘電路 圖 外部方式時鐘電路 （ 2）復位電路 單片 機 復位時 ， 使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件恢復為初始狀態(tài)，就像計算機的重啟，并從這個狀態(tài)開始工作。 CPU 在第二個機器周期內執(zhí)行內部復位操作，以后每一個機器周期重復一次，直至 RES 端電平變低。這表明單片機復位期間不會有任何取指操作。 圖 上電復位 圖 按鍵復位 單片機常見的復位電路主要有上電復位電路和按鍵復位電路。為了保證微分脈沖寬度足夠大， RC 時間常數(shù)應大于兩個機器周期，一般取 22uF 電容、 1KΩ電阻。 本 設計的數(shù)字電壓表采用的是按鍵復位方式。 （ 1） 采樣、 量化 部分 采樣就是周期性地測量一種連續(xù)信號或連續(xù)過程信號，測量的周期稱為采樣周期Ts，采樣周期的倒數(shù)稱為采樣頻率 ss Tf 1? (31) 畢業(yè)設計 7 在對模擬信號進行模數(shù)轉換時， A/D轉換器從啟動變換到轉換完成需要一定的轉換。為了防止這種現(xiàn)象的產生，必須在 A/D 轉換開始時將信號電平保持 住。把量化的結果用代碼表示出來稱為編碼。 (2)量化 、 編碼部分 量化編碼部分是 A/D轉換器的核心組成部分。將采樣信號轉換為數(shù)字信號的過程稱為量化過程。 在實際應用中，串行 A/D 轉換芯片具有占用單片機的引腳資源少，可以簡化單片機系統(tǒng)，降低成本的優(yōu)點，所以串行工作方式的 A/D 轉換器在單片機系統(tǒng)中有著廣泛的應用。 ADC0809 是最常用的 8 位 A/D 轉換器，屬于逐次逼近型。 ADC0809 片內集成了 8 路模擬多路開關、地址鎖存與譯碼、 8位 A/D 轉換器以及 8位三臺輸出鎖存器四部分組成。 圖 ADC0809內部組成結構框圖 畢業(yè)設計 8 ADC0809 雙列直插式封裝的引腳配置如圖 所示。 地址鎖存控制端 ALE,當輸入為高電平時， C、 B、 A 引腳輸入的地址鎖存于 ADC0809內部的鎖存器中，經內部譯碼電路譯碼選中相應的模擬通道。 A/D 轉換器，當開始轉換時， EOC 信號為低電平，經過一段時間，轉換結束，轉換結束信號 EOC 輸出高電平，轉換結果存放于 ADC0809 內部的輸出數(shù)據寄存器中。 ADC0809 的時鐘信號輸入端 CLOCK，它的頻率決定了 A/D 轉換器的轉換速度。 圖 A/D 轉換電路 REF（ +） 和 REF（ ） 是 D/A 轉換器的參考電壓輸入線，要求 REF（ ） 不得為負值， 畢業(yè)設計 9 REF（ +） 不得高于 Vcc,并且 1/2[REF（ +） + REF（ ） ]與 1/2Vcc 之差不得大于 。 在連接時， ADC0809 的數(shù)據線 D0D7 端與 AT89C52 單片機的 P0口相連接， ADC0809的地址引腳、地址鎖存端 ALE、啟動信號 START、數(shù)據輸出允許控制端 OE 與 AT89C52 的P2 口相連接，轉換結束信號 EOC 與 AT89C52 的 口相連接。通過 SW1 和 SW2 輕觸按鈕開關給單片機提供選擇信號，由單片機控制 ADC0809 地址輸入端，選中相應的模擬通 道 進行測量。 （四）數(shù)碼顯示電路 數(shù)碼管顯示分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。這種顯示方式， 優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是 每一位都需要有一個 8位輸出口控制，所以占用的硬件較多，所以一般用于數(shù)碼管比較少的場合。 通 過分時輪流控制各個 LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯 示。動態(tài)顯示能夠節(jié)省大量的 I/O 口，而且功耗更低。 圖 4 位共陽數(shù)碼管內部引腳分布圖 畢業(yè)設計 10 為了方便和 減少設計的復雜度，設計采用的是 4位共陽數(shù)碼管 來 進行測量結果的顯示，數(shù)碼管的內部結構及引腳分布如圖 所示。 如果采用靜態(tài)顯示方式，則需要 4 8=32 個 I/O 口， 應用時必須增加擴展芯片和較多驅動器進行驅動，這將很大程度上增加了硬體電路設計的復雜性 。數(shù)碼顯示電路如圖 。 初始化后，單片機片選 A/D 轉換器，然后發(fā)出信號啟動 A/D 轉換，此時單片機內部定時器 /計數(shù)器也開始工作，不斷掃描 A/D 轉換器結束端口有無結束信號。掃描結束后，進行數(shù)據處理，同時進行下一次掃描。 在剛上電時，系統(tǒng)默認為循環(huán)顯示 8 個通道的電壓值狀態(tài)。主程序在調用顯示 畢業(yè)設計 11 子程序與測量子程序之間循環(huán)。 圖 主程序框圖 （二）子程序原理和框圖 顯示子程序采用動態(tài)掃描法實現(xiàn) 4位 7段數(shù)碼管的數(shù)值顯示。寄存器 R3 用作 8路循環(huán)控制， R0 用作顯示數(shù)據地址指針。 圖 顯示子程序流程圖 顯示掃描子 程序分析如下 void scan() 初始化 調用 A/D 轉換測量子程序 調用顯示子程序 開 始 結 束 畢業(yè)設計 12 { uchar k,n。 dis[3]=0x01。n8。 //測得值轉換為 3位 BCD 碼，最大為 dis[4]=ad_data[n]%51。 //計算小數(shù)第一位 dis[1]=dis[4]/51。 dis[4]=dis[4]*10。 if(dis[2]=4amp。dis[1]6amp。dis[0]=0) A=1。 for(h=0。h++) //每個通道顯示時間控制約為一秒 { for(k=0。k++) //4 位 LED 掃描控制 { Disdata=dis_7[dis[k]]。 } P3=scan_con[k]。 P3=0xff。 //通道值加 1 } } 2. A/D 轉換測量子程序 畢業(yè)設計 13 A/D 轉換測量子程序用來控制對 ADC0809 的 8 路模擬輸入電壓的 A/D 轉換，并將對應的數(shù)值移入單片機 70H77H內存單元。 圖 A/D 轉換測量子程序流程圖 A/D 轉換子程序分析如下： void test() { uchar m。 ad_con=s。m8。 _nop_()。 ALE=0。 _nop_()。 START=0。 _nop_()。 _nop_()。 //等待 轉換結束 OE=1。 OE=0。 ad_con=s。 //控制復位 } 五、調試及性能分析 （一）測量與調試 采用 Keil 和 Proteus 軟件進行程序編譯及電路仿真調試，利用 Protel 軟件進行硬件電路板的制作設計，通過 STC_ISP 軟件將 Keil 程序編譯時生成的 hex 文件燒錄到單片機內，組裝好電路后進行硬件和軟件的綜合 調試。測量對比分析的結果如表 51 所示。 （二）性能分析 由于單片機為 8位處理器，當輸入電壓為 ， ADC0809輸出數(shù)據值為 255（ FFH） ,因此單片機最高的數(shù)值分辨率為 （ 5/255）。如果要獲得更高精度的測量要求，則應采用更高位的 A/D 轉換器件。 另外，設計的數(shù)字電壓表測得的值基本上比用 UT30B 數(shù)字萬用表測得的標準電壓值偏大 V。因為該電壓表設計時的直接供電電源也同時作為 ADC0809 的基準電壓，所以電壓有可能有偏差。 當要測量大于 5V 的直流電壓時，可在測量信號的輸入口使用分壓電阻，通過計算間接得到測量結果。但是隨著量程增大，測量的 精度會降低。此外，更重要的是，鍛煉了實踐工作的能力，提高工程素養(yǎng)，學會將理論與實踐相結合，用理論指導實踐，通過實踐來驗證和加深對理論的理解，使得自己在理論和實踐上有新的認識和提高，使綜合應用能力和分析解決問題的能力得到提高。 畢業(yè)設計 17 附錄一 數(shù)字電壓表原理圖 畢業(yè)設計 18 附錄二 程序清單 include include //延時函數(shù)用 define ad_con P2 //A/D 控制口 define addata P0 //A/D 數(shù)據記入讀入口 define Disdata P1 //顯示數(shù)據段碼輸出口 define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit ALE=P2^3。 //啟動一次轉換位 sbit OE=P2^5。