【正文】 ....................................... 24 附錄三 元器件明細(xì)表 ....................................................................................................... 30 四川信息職業(yè)技 術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 1 頁 摘 要 本課題實驗主要采用 AT89S51 芯片和 ADC0809 芯片來完成一個簡易的數(shù)字電壓表，能夠?qū)斎氲?0～ 5 V 的模擬直流電壓進(jìn)行測量，并通過一個 4 位一體的 7段 LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，測量誤差約為 V。 A/D 轉(zhuǎn)換主要由芯片 ADC0809 來完成，它負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量再傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。顯示模塊主要由 7 段數(shù)碼管及相應(yīng)的驅(qū)動芯片 (74HC245)組成，顯示測量到的電壓值。傳統(tǒng)的指針電壓表功能單一精度不高，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高抗干擾力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)集成方便，還可以與 PC 進(jìn)行實時通信。 本次設(shè)計是以單片機(jī) AT89S51 芯片為核心 ，設(shè)計了一個簡易的電壓測試電路，它由 5V直流電源供電。此變化電壓通過 AT89S51 的一個通道送入并行 AD 轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量在單片機(jī) AT89S51 中進(jìn)行處理，在轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的實際電壓值，最后通過數(shù)碼管顯示，精確到十分位， LED 采用動態(tài)顯示，使用 74HC02P 芯片進(jìn)行驅(qū)動。使得整個系統(tǒng)完成一個簡易數(shù)字電壓表。該電路通過 ADC0809 芯片采樣輸入口 IN0 輸入的 0～ 5 V 的模擬量電壓，經(jīng)過模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道D0～ D7 傳送給 AT89S51 芯片的 P0 口。同時它還通過其三位 I/O 口 、 、 產(chǎn)生位選信號，控制數(shù)碼管的亮滅。其 ALE 管腳為 ADC0809提供 了 1MHz 工作的時鐘脈沖； 控制 ADC0809 的地址鎖存端 (ALE)； 控制ADC0809 的啟動端 (START)； 控制 ADC0809 的輸出允許端 (OE)； 控制ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 (EOC)。 (1)ISP 在線編程功能，這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機(jī)存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境 中剝離。 (2)工作頻率為 33MHz，大家都知道 89C51 的極限工作頻率只有 24M，就是說 S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。 四川信息職業(yè)技 術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 4 頁 (4)內(nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像 89C51 那樣外接看門狗計時器單元電路。 (6)電源關(guān)閉標(biāo)識。 (8)兼容性 方面：向下完全兼容 51 全部字系列產(chǎn)品。在 89C51 上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容。它可以和微型計算機(jī)直接接口。 圖 31 ADC0809實物圖 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖 32 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)及引腳圖 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖 32 所示。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、 B、 C 三個地址位進(jìn)行鎖存與譯碼，如表 31 所示。 (1) IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入通道。這 3 根地址線用于對 8 路模擬通道的選擇，其譯碼關(guān)系如表 11 所示。 (3)ALE：地址鎖存允許信號。 (4)START：轉(zhuǎn)換啟動信號。本信號有時簡寫 為 ST。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。 (6)OE：輸出允許信號。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻； OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。 C(ADDC) B(ADDB) A(ADDA) 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 四川信息職業(yè)技 術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 7 頁 (8)EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志 ，又可作為中斷請求信號使用。 (10)Vref：參考電壓。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=0V)。此地址經(jīng)譯碼選通8 路模擬輸入之一到比較器。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 圖 33 ADC0809 信號的時序配合 數(shù)據(jù)處理及控制芯片 AT89S51 AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)。 AT89S51 片內(nèi)含有 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線，看門狗 (WDT)，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時 /計數(shù)器 ,一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路?？臻e 方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系 四川信息職業(yè)技 術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 8 頁 統(tǒng)繼續(xù)工作。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89S51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 圖 36 AT89S51的引腳圖 口： P2 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口的輸出緩沖器可驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯門電路。 P2 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。在訪問 8 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口線上的內(nèi)容，在整個訪問期間不改變。 口： P3 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口的輸出緩沖器可驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯門電路。 P3 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。P3 口同時為 FLASH 編程和編程校驗接收一些控制信號。對 P0 口的管腳寫 “1”時，被定義為高阻抗輸入。在 FLASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口；當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須接上拉電阻。對 P1 口管腳寫入 “1”后，被內(nèi)部上拉電阻 拉高，可用作輸入。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為低八位地址接收。 表 32 P1口的第二功能 端口引腳 第二功能 MOSI(用于 ISP 編程 ) MISO(用于 ISP 編程 ) SCK(用于 ISP 編程 ) RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 四川信息職業(yè)技 術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 11 頁 /INTO（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（定時器 0 外部輸入） T1（定時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） (5)RST：復(fù)位輸入。 (6) ALE//RPOG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是 ：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 (8)/EA/VPP：當(dāng)保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 (10)XTAL2：片內(nèi)高增益反向放大器的輸出端。當(dāng)單片機(jī)一上電，立即復(fù)位；另外，如果在運行中，外界干擾等因素使單片機(jī)的程序陷入死循環(huán)狀態(tài)或 “跑飛 ”，就可以通過按鍵使其復(fù)位。 四