【正文】 構(gòu)建的方法來我們本次設(shè)計。第2章 總體設(shè)計 硬件電路的設(shè)計設(shè)計思路：（1）根據(jù)設(shè)計要求，選擇AT89C51單片機為核心控制器件。（3）電壓顯示采用1602液晶顯示器。結(jié)合本設(shè)計各方面因素，對于本設(shè)計8位單片機已經(jīng)是綽綽有余了，但用哪一種類8的單片機呢？在這里，先簡單的介紹一下幾種常用的8位單片機。而目前常用的單片機的8位有51系列單片機，AVR單片機，PIC單片機。51系列單片機的特點是：硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史悠久，世界有許多芯片公司都買了51的芯片核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴充其性能，使得芯片的運行速度變得更快，性價比更高。有專門的I/O方向寄存器。PIC單片機系列是美國微芯公司的產(chǎn)品，也是市面上增長最快的單片機之一，屬精簡指令集單片機，其特點是：高速度，高性能，但在性格方面比51單片機要高，也有專門的I/O方向寄存器，I/O口使用不比51單片機方便。本設(shè)計中選用是51系列的AT89C51，它是低電壓、低功耗、高性能的CMOS8位單片機，片內(nèi)含4KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和128B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，32個I/O口線，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路，并與MCS51系列單片機兼容。 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖： 圖 AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖從內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖框圖上可以看出AT89C51單片機包括一下資源：（1） 一個8位的CPU；（2） 一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路；（3） 4KB的FlashROM；（4） 128的內(nèi)部RAM；（5） 可擴展64KB外部ROM和外部RAM的控制電路；（6） 2個16位的定時/計數(shù)器；（7） 26個特殊功能寄存器；（8） 4個8位的并行口；（9） 一個全雙工的串行口；（10） 5個中斷源，2個外部中斷，3內(nèi)部中斷；（11） 內(nèi)部硬件看門狗電路；（12） 一個SPI串行接口，用于芯片的在系統(tǒng)編程。管腳說明： GND：接地。 P0口：P0口為一個8位雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。振蕩器特性:該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。本次設(shè)計中有顯示模塊，而常用的顯示器件比較多，有數(shù)碼管，LED點陣，1602液晶，12864液晶等。小電流下可以驅(qū)動每光，發(fā)光響應(yīng)時間極短，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長。不能夠顯示字符。LED點陣顯示器件是由好多個發(fā)光二極管組成的。但用LED點陣顯示的軟件程序設(shè)計比較麻煩。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字這些字符有：阿拉伯?dāng)?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。它的特點是顯示字跡清楚，價格相對便宜。使用時也直接編寫軟件程序按一定的時序驅(qū)動即可。在本設(shè)計中，我們只需要顯示最后電壓的數(shù)字值和電壓的單位，綜合上面各種顯示器件的特點：數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，不能顯示單位字符，不符合本設(shè)計的要求。也不是理解的顯示器件。而1602液晶也足夠滿足本設(shè)計的需要。 1602液晶的參數(shù)資料我們選擇了1602液晶做為本設(shè)計的顯示模塊的顯示器件。輸出：D0D7為狀態(tài)字寫狀態(tài)：輸入：RS=0，RW=0，D0D7為指令碼，E為高脈沖。輸出：D0D7為數(shù)據(jù)。輸出：無STA7STA6STA5STA4STA3STA2STA1STA0STA06當(dāng)前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值STA7讀寫操作使能1：禁止 0：允許表2. 2 狀態(tài)字說明指令碼功能00111000設(shè)置16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)口 顯示開/關(guān)及光標設(shè)置 指令碼 功能00001DCBD=1開顯示；D=0關(guān)顯示C=1顯示光標；C=0不顯示關(guān)標B=1光標閃爍；B=0光標不顯閃爍000001NSN=1當(dāng)讀寫一個字條款后地址指針加一，且光標加一。S=1當(dāng)寫一個安條款，整屏顯示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光標不移動而屏幕移動的效果。 指令的說明 指令碼功能00111000設(shè)置16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)口 顯示開/關(guān)及光標設(shè)置 指令碼 功能00001DCBD=1開顯示；D=0關(guān)顯示C=1顯示光標；C=0不顯示關(guān)標B=1光標閃爍；B=0光標不顯閃爍000001NSN=1當(dāng)讀寫一個字條款后地址指針加一，且光標加一。S=1當(dāng)寫一個安條款，整屏顯示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光標不移動而屏幕移動的效果。 指令碼 功能80H+地址碼（027H，40H67H）設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針01H顯示清屏：1，數(shù)據(jù)指針清0 2，所有顯示清002H顯示回車：數(shù)據(jù)指針清0 數(shù)據(jù)控制（A/D）轉(zhuǎn)換芯片的選擇在本設(shè)計中，模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換模塊是一個重要的模塊，它關(guān)系到最后數(shù)電壓表電壓值的精確度。 常用的A/D芯片簡介常用的A/D芯片有AD0809，AD0832，TLC2543C等幾種。AD0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它是由一個8路的模擬開關(guān)、一個地址鎖存譯碼器、一個A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。些A/D轉(zhuǎn)換器是的特點是8位精度，屬于并行口，如果輸入的模擬量變化大快，必須在輸入之前增加采樣電路。它易于和微處理器接口或獨立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通各輸入通道。它可以從主機高速傳輸轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。綜合上述幾種A/D轉(zhuǎn)換芯片的特點，在本設(shè)計中，我們設(shè)計的是簡易數(shù)字電壓表，因此在此，我們選擇精度為8位的ADC0809芯片。下面就介紹此芯片的各方面資料。ADC0809由3部分組成：8路模擬量選通開關(guān)、8位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。當(dāng)?shù)刂锋i存信號ALE有效時，3位地址C、B、A進入地址鎖存器，經(jīng)譯碼后使8路模擬開關(guān)選通某一路信號。三態(tài)門輸出鎖存器用來保存A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，當(dāng)輸出允許信號OE有效時，打開三態(tài)門，輸出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。 ADC0809信道地址選擇表 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809的引腳（2）引腳功能由引腳圖() 所示，ADC0809共有28個引腳，采用雙列直插式封裝。其主要引腳功能如下所示。 　　D7～D0：8位數(shù)字量輸出端。ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 　　EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一 個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 　　Vcc：電源，單一＋5V。 ADC0809工作過程 ADC0809的時序圖ADC0809的工作過程分為如下幾步：第一步：首先確定A、B、C三位地址，決定選擇哪一路模擬信號。第三步：使START端接收一正脈沖信號，START的上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換。第五步：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A∕D轉(zhuǎn)換結(jié)束。第六步：OE信號變?yōu)楦唠娖剑瑒t8位三態(tài)鎖存緩沖器的三態(tài)門被打開，轉(zhuǎn)換好的8位數(shù)字量數(shù)據(jù)被輸出到數(shù)據(jù)線上。在查詢傳送方式中，EOC可以作為89C51查詢外設(shè)（ADC）的狀態(tài)信號。a．?dāng)?shù)據(jù)總線。b．地址總線。c．控制總線。START要求是一個正脈沖信號，由單片機控制發(fā)出，輸出允許信號OE也需要單片機提供一個正脈沖信號。A/D轉(zhuǎn)換后得到的是數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給89C51單片機進行處理。為此可采用下述兩種方式:對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一個主要技術(shù)指標是已知的和固定的?？蓳?jù)此設(shè)計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用這個延時子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定完成了，接著就可以進行數(shù)據(jù)傳送。由于ADC0809的輸出D7~D0具有三態(tài)輸出鎖存緩沖器，因此ADC0809可以直接和單片機的數(shù)據(jù)總線相連。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用單片機的讀信號和片選信號引腳經(jīng)或非門后產(chǎn)生的正脈沖信號作為OE信號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC向單片機發(fā)出中斷請求信號，由中斷服務(wù)子程序讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果并存儲到RAM中，然后啟動ADC0809的下一次轉(zhuǎn)換。但具體到某一個連接方式，ADC0809在整個51單片機系統(tǒng)中的定位又有一些差別。早期的51系列單片機的應(yīng)用品種很多是沒有內(nèi)置程序存儲器的8031芯片，本身就需要外掛74LS373等芯片產(chǎn)生低8位地址總線來外接EPROM等程序存儲器,連接ADC0809時不需要專門外掛74LS373。編程概要： MOV DPTR，7FF8H；DPTR指向0809通道0 MOVX ＠DPTR，A。讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果通常芯片的地址線只能進不能出自不必說，ADC0809的數(shù)據(jù)線有一特點：只能出不能進。因此可以在把51單片機的8位數(shù)據(jù)線接到ADC0809的8位數(shù)據(jù)線的同時，又把其中的3位直接接到ADC0809的3根地址線以確定信道號。在這種連接方式中，ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器在概念上定位為單片機外部RAM單元的只讀寄存器，而通道號寄存器在概念上定位為單片機同一個外部RAM單元的只寫寄存器。 這種連接方式有一個特點，那就是單片機要把最低3位二進制數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線寫入ADC0809的地址鎖存器，然后作為信道地址使用。在本電路中，只要送到DPTR的最高位數(shù)據(jù)為0，就能選中ADC0809，而信道地址由累加器A的最低3位數(shù)字決定。除了較低3位以外，累加器A的其余5位數(shù)據(jù)對于ADC也沒有任何意義。在很多應(yīng)用場合，AT89C51內(nèi)部的硬件資源，例如4KB閃存，128B內(nèi)部RAM，一個串行口和4個8位并行口等，已經(jīng)夠用。當(dāng)51單片機沒有外擴RAM和I/O口時，ADC0809就可以在概念上作為一個特殊的唯一的外擴RAM單元。只要單片機往外部RAM寫入，就是寫到ADC0809的地址寄存器中。 編程概要： MOV A，0F8H；ADC0809信道0地址送到A