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1、简易数字电压表的设计学院：机电工程学院专业：自动化 X 班姓名：XXX学号：XXXXXXXXXX2目录1. 摘要及关键词-32. 总体设计方案-33. 硬件电路及仿真设计-104. 程序设计及调试-125. 本人承担的小组工作以及设计体会-136. 参考文献-137. 元器件清单及程序清单-133摘要：本次设计主要由三个模块组成：A/D 转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D 转换主要由芯片 ADC0809 来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。数据处理则由芯片 AT89C52 来完成，其负责把 ADC0809 传送来的数字量经过一定的数据处理，送到 LCD1
2、602 液晶显示模块进行显示；此外,它还控制着 ADC0809 芯片工作。关键词：数字电路 单片机 ADC0809 LCD1602总体方案的设计：本次设计的要求如下：1. 可以选择测量 8 路 1-5V 的 8 路电压值：2. 可轮流显示或单路选择显示（可选）；3. 测量显示的最小分辨率为 0.01V，测量的误差正负 0.02V；4. 具有电压过低，过高声光报警功能，报警限可独立设置。设计思路：根据设计的要求，进行器件的选择。芯片控制选取 STC89C52 单片机，由于要控制 8 路，故选取 ADC0809 的数模转换，显示部分选用目前很流行的 LCD1602 的液晶显示，最后采用 8 个开关
3、控制 8 个通道，所以选取 74LS148。下面进行逐一叙述：STC89C52 单片机芯片管脚如下4STC89C52 的管脚图STC89C52 是 一 种 低 功 耗 、 高 性 能 CMOS8 位 微 控 制 器 ， 具 有 8K 在 系 统 可 编程 Flash 存 储 器 。 在 单 芯 片 上 ， 拥 有 灵 巧 的 8 位 CPU 和 在 系 统 可 编 程Flash， 使 得 STC89C52 为 众 多 嵌 入 式 控 制 应 用 系 统 提 供 高 灵 活 、 超 有 效 的 解决 方 案 。 具 有 以 下 标 准 功 能 ： 8k 字 节 Flash， 512 字 节 RA
4、M， 32 位 I/O 口 线 ， 看 门 狗 定 时 器 ， 内 置 4KB EEPROM， MAX810 复 位 电 路 ， 三 个 16 位 定 时 器 /计 数 器 ， 一 个 6 向 量 2 级 中 断 结 构 ， 全 双 工 串 行 口 。 另 外 STC89X52 可 降 至 0Hz 静 态 逻 辑 操 作 ， 支 持 2 种 软 件 可 选 择 节 电 模 式 。 空闲 模 式 下 ， CPU 停 止 工 作 ， 允 许 RAM、 定 时 器 /计 数 器 、 串 口 、 中 断 继 续 工作 。 掉 电 保 护 方 式 下 ， RAM 内 容 被 保 存 ， 振 荡 器 被
5、冻 结 ， 单 片 机 一 切 工 作 停止 ， 直 到 下 一 个 中 断 或 硬 件 复 位 为 止 。 最 高 运 作 频 率 35Mhz， 6T/12T 可 选 。复位电路设计单片机在启动运行时都需要复位，使 CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。MCS-51 单片机有一个复位引脚 RST,采用施密特触发输入。当震荡器起振后，只要该引脚上出现 2 个机器周期以上的高电平即可确保时器件复位 1。复位完成后，如果 RST 端继续保持高电平，MCS-51 就一直处于复位状态，只要 RST 恢复低电平后，单片机才能进入其他工作状态。单片机的复位方式有上电自动
6、复位和手动复位两种，下图是 51 系列单片机统常用的上电复位和手动复位组合电路，只要 Vcc 上升时间不超过 1ms，它们都能很好的工作 1。5复位电路时钟电路设计单片机中 CPU 每执行一条指令，都必须在统一的时钟脉冲的控制下严格按时间节拍进行，而这个时钟脉冲是单片机控制中的时序电路发出的。CPU 执行一条指令的各个微操作所对应时间顺序称为单片机的时序。MCS-51 单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成震荡器，XTAL1 为该放大器的输入端，XTAL2 为该放大器输出端，但形成时钟电路还需附加其他电路 1。本设计系统采用内部时钟方式，利用单片机内部的高增益反相放大器，外部电路简，只
7、需要一个晶振和 2 个电容即可，如下图所示。时钟电路ADC0809：ADC0809 是 美 国 国 家 半 导 体 公 司 生 产 的 CMOS 工 艺 8 通 道 ， 8 位 逐 次 逼 近式 A/D 模 数 转 换 器 。 其 内 部 有 一 个 8 通 道 多 路 开 关 ， 它 可 以 根 据 地 址 码 锁存 译 码 后 的 信 号 ， 只 选 通 8 路 模 拟 输 入 信 号 中 的 一 个 进 行 A/D 转 换 。 是 目前 国 内 应 用 最 广 泛 的 8 位 通 用 A/D 芯 片 。下 图 是 内 部 电 路 结 构 及 外 部 管 脚 图 ：61 主 要 特 性1）
8、 8 路 输 入 通 道 ， 8 位 A/D 转 换 器 ， 即 分 辨 率 为 8 位 。 2） 具 有 转 换 起 停 控 制 端 。 3） 转 换 时 间 为 100 s(时 钟 为 640kHz 时 )， 130 s（ 时 钟 为 500kHz时 ） 4） 单 个 +5V 电 源 供 电 5） 模 拟 输 入 电 压 范 围 0 +5V， 不 需 零 点 和 满 刻 度 校 准 。 6） 工 作 温 度 范 围 为 -40 +85 摄 氏 度 7） 低 功 耗 ， 约 15mW。2 内 部 结 构ADC0809 是 CMOS 单 片 型 逐 次 逼 近 式 A/D 转 换 器 ， 内
9、部 结 构 如 图 所 示 ，它 由 8 路 模 拟 开 关 、 地 址 锁 存 与 译 码 器 、 比 较 器 、 8 位 开 关 树 型 A/D 转 换器 、 逐 次 逼 近 寄 存 器 、 逻 辑 控 制 和 定 时 电 路 组 成 。 3 外 部 特 性 （ 引 脚 功 能 ）ADC0809 芯 片 有 28 条 引 脚 ， 采 用 双 列 直 插 式 封 装 ， 如 图 所 示 。 下 面 说明 各 引 脚 功 能 。 IN0 IN7： 8 路 模 拟 量 输 入 端 。 2-1 2-8： 8 位 数 字 量 输 出 端 。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位 地 址 输 入
10、 线 ， 用 于 选 通 8 路 模 拟 输 入 中 的 一 路 ALE： 地 址 锁 存 允 许 信 号 ， 输 入 ， 高 电 平 有 效 。 START： A/D 转 换 启 动 脉 冲 输 入 端 ， 输 入 一 个 正 脉 冲 （ 至 少 100ns 宽 ）使 其 启 动 （ 脉 冲 上 升 沿 使 0809 复 位 ， 下 降 沿 启 动 A/D 转 换 ） 。 7EOC： A/D 转 换 结 束 信 号 ， 输 出 ， 当 A/D 转 换 结 束 时 ， 此 端 输 出 一 个 高电 平 （ 转 换 期 间 一 直 为 低 电 平 ） 。 OE： 数 据 输 出 允 许 信 号
11、， 输 入 ， 高 电 平 有 效 。 当 A/D 转 换 结 束 时 ， 此端 输 入 一 个 高 电 平 ， 才 能 打 开 输 出 三 态 门 ， 输 出 数 字 量 。 CLK： 时 钟 脉 冲 输 入 端 。 要 求 时 钟 频 率 不 高 于 640KHZ。 REF（ +） 、 REF（ -） ： 基 准 电 压 。 Vcc： 电 源 ， 单 一 +5V。 GND：地。ADC0809 的 工 作 过 程首 先 输 入 3 位 地 址 ， 并 使 ALE=1， 将 地 址 存 入 地 址 锁 存 器 中 。 此地 址 经 译 码 选 通 8 路 模 拟 输 入 之 一 到 比 较 器
12、 。 START 上 升 沿 将 逐 次 逼 近 寄存 器 复 位 。 下 降 沿 启 动 A/D 转 换 ， 之 后 EOC 输 出 信 号 变 低 ， 指 示 转 换 正在 进 行 。 直 到 A/D 转 换 完 成 ， EOC 变 为 高 电 平 ， 指 示 A/D 转 换 结 束 ， 结 果数 据 已 存 入 锁 存 器 ， 这 个 信 号 可 用 作 中 断 申 请 。 当 OE 输 入 高 电 平 时 ， 输出 三 态 门 打 开 ， 转 换 结 果 的 数 字 量 输 出 到 数 据 总 线 上 。注 释 ： 由 于 仿 真 软 件 proteus 没 有 adc0809， 故
13、仿 真 的 时 候 选取 adc0808 取 代 ， 只 有 输 出 数 字 信 号 时 引 脚 的 排 序 不 同 。LCD1602 液 晶 ：Lcd1602 的引脚图8工 业 字 符 型 液 晶 ， 能 够 同 时 显 示 16x02 即 32 个 字 符 。 （ 16 列 2 行 ） 注 ： 为 了 表 示 的 方 便 ， 后 文 皆 以 1 表 示 高 电 平 ， 0 表 示 低 电 平 。 1602 液 晶 也 叫 1602 字 符 型 液 晶 它 是 一 种 专 门 用 来 显 示 字 母 、 数 字 、 符号 等 的 点 阵 型 液 晶 模 块 它 有 若 干 个 5X7 或 者
14、 5X11 等 点 阵 字 符 位 组 成 ， 每 个点 阵 字 符 位 都 可 以 显 示 一 个 字 符 。 每 位 之 间 有 一 个 点 距 的 间 隔 每 行 之 间 也 有间 隔 起 到 了 字 符 间 距 和 行 间 距 的 作 用 。 1602 是指显示的内容为 16X2,即可以显示两行，每行 16 个字符液晶模块（显示字符和数字）。管 脚 功 能1602 采用标准的 16 脚接口，其中： 第 1 脚 ： VSS 为 电 源 地 第 2 脚 ： VDD 接 5V 电 源 正 极 第 3 脚 ： V0 为 液 晶 显 示 器 对 比 度 调 整 端 ， 接 正 电 源 时 对 比
15、 度 最 弱 ， 接地 电 源 时 对 比 度 最 高 （ 对 比 度 过 高 时 会 产 生 “鬼 影 ”， 使 用 时 可 以 通 过 一 个10K 的 电 位 器 调 整 对 比 度 ） 。 第 4 脚 ： RS 为 寄 存 器 选 择 ， 高 电 平 1 时 选 择 数 据 寄 存 器 、 低 电 平 0 时选 择 指 令 寄 存 器 。 第 5 脚 ： RW 为 读 写 信 号 线 ， 高 电 平 (1)时 进 行 读 操 作 ， 低 电 平 (0)时 进行 写 操 作 。 第 6 脚 ： E(或 EN)端 为 使 能 (enable)端 。 第 7 14 脚 ： D0 D7 为 8 位 双 向 数 据 端 。1602 液 晶 模 块 内 部 的 字 符 发 生 存 储 器 （ CGROM)已 经 存 储 了 160 个 不 同 的 点阵 字 符 图 形 ， 这 些 字 符 有 ： 阿 拉 伯 数 字 、 英 文 字 母 的 大 小 写 、 常 用 的 符 号 、和 日 文
