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1、辽 宁 工 业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）1 第 1 章 四路简易数字电压表概述数字电压表简称DVM ，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、 离散的数字形式并加以显示的仪表。数字电压表自从一九五二年问世以来，随着电子技术的飞跃发展，特别是目前，作为测量仪表、模拟指示仪表的数字化以及自动测量的系统，而得到了很大的发展。数字电压表是从电位差计的自动化这种想法研制出来的，因此即便是最初的数字电压表，其精度也要比模拟仪表高， 而其成本比电位差计也高。以后， DVM的发展就着眼在高精度和低成本两个方面。单片机可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能
2、，这是单片机最大的特征。单片机控制系统能够取代复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，也可以用软件控制来实现，并能够实现智能化。在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为常见。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。本设计数字电压表是利用A/D 转换原理，将被测模拟量转换成数字量，并用数字方式显示测量结果的电子测量仪表。通常数字电压表都采用大规模的A/D 转换集成电路，测量精度高，读数方便，在体积、重量、耗电、稳定性及可靠性等方面性能指标均明显优于指针式万用表。其中，A/D 转换器将输入的模拟量转换成数字量
3、，逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将A/D 转换器中各组模拟开关接通或断开，保证 A/D转换正常进行。本系统以单片机 89C51为系统的控制核心，结合 A/D转换芯片 ADC0809设计一个数字电压表，能够测量0-5V 之间的直流电压值，通过四位数码显示。读数据准确，测量方便。辽 宁 工 业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）2 第 2 章 课程设计方案论证2.1 系统组成总体结构为完成上述系统功能，选择和设计时钟电路、复位电路、LED显示电路、 A/D 转换电路及测量电压输入电路组成四路简易数字电压表系统，其系统组成框图如图2.1 所示。图 2.1 系统总体框图2.2 系统各
4、部分功能电路的作用1时钟电路：用于产生单片机工作所需的时钟信号。内部有一个高增益反向放大器，用成片内振荡器，引脚 XTAL1和 XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端，两个管脚接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，电路中电容器C1和 C2对振荡频率有微调作用。2. 复位电路：在时钟电路工作后，只要在单片机的RESET 引脚上出现 24 个时钟振荡脉冲以上的高电平，单片机就能实现复位, 本电路采用按键电平复位方式。3. A/D 转换器：是数据采集系统前向通道中的一个重要环节。前向通道中，被测物力量经传感器装换成电信号，而每一种传感器都有与其配套的接口电路，接口电路再将这一电信号转换成电
5、压信号。采用ADC0809 转换，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。 START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。时钟电路复位电路单 片 机LED 显示电路A/D 转换测量电压输入电路辽 宁 工 业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）3 下降沿启动 AD转换，之后 EOC 输出信号变低， 指示转换正在进行。 直到 AD转换完成，EOC 变为高电平， 指示 AD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。4. LED 显示器 : 是
6、由发光二极管显示字段的显示器件，也可成为数码管。这种显示块有共阴极和共阳极两种，共阴极的二极管阴极共地，当某个发光二极管为高电平时，发光二极管点亮；共阳极的发光二极管并接，当某个发光二极管的阴极为低电平时，发光二极管发光。本电路采用动态扫描法实现四位LED数码管的数值显示，电路数码管为共阳极型。辽 宁 工 业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）4 第 3 章 硬件设计3.1 单片机最小系统设计1. 单片机选择：选择单片机 AT89C51 作为控制器图3.1 89C51 单片机引脚图2.时钟电路设计单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的，在单片机的XTAL.1 和XTAL.2 两个管脚
7、接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，电路中电容器 C1和C2对振荡频率有微调作用，通常取 (3010)pF石英晶体选择 6MHz或12MHz都可以。图3.2 时钟振荡电路辽 宁 工 业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）5 3.复位电路设计单片机的 RST管脚为主机提供了一个外部复位信号输入口。复位信号是高电平有效，高电平有效地持续时间为2个机器周期以上。单片机的复位方式可由手动电平复位方式完成。图 3.3 复位电路4. 单片机最小系统图3.4 单片机最小系统辽 宁 工 业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）6 3.2 功能电路设计1.A/D 转换电路设计图 3.
8、5 是 ADC0809 与 89C51单片机的接口电路， 89C51单片机通过地址线P2.7 和读、写信号来控制转换器模拟输入通道地址锁存、启动和输出允许，ALE 为其地址锁存控制信号。8 个模拟输入通道（ IN0-IN7 ）的地址分别为 7FF8H-7FFFH 。图 3.5 A/D转换电路2. 数码管显示电路设计显示子程序采用动态扫描法实现四位数码管的数值显示，所以必须有一个数码管显示电路。电路数码管为共阳极型，要使数码管点亮，P1口就得输出低电平。辽 宁 工 业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）7 图 3.6 LED 显示电路3.3 系统硬件电路原理图设计系统硬件电路由 89C
9、51单片机、A/D 转换电路、时钟电路、复位电路和LED显示电路组成，如图 3.7 所示：辽 宁 工 业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）8 123456654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Jul-2010SheetofFile:H:BACKUP22.DDBDrawnBy:EA/VP31X119X218RESET9INT012INT113T014T115P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.02
10、1P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728RD17WR16PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U189C51C1CAPC2CAPY1CRYSTALQ1PNPQ2PNPQ3PNPQ4PNPabfcgdeDPY12 345 67abcdefg8dpdpDS1 DPY_7-SEG_DPabfcgdeDPY12 345 67abcdefg8dpdpDS2 DPY_7-SEG_DPabfcgdeDPY12 345 67abcdefg8dpdpDS3 DPY_7-SEG_DPabfcgdeDPY12 345 67abcdefg8dpdpDS4 DPY_
11、7-SEG_DPR3RES2R4RES2R5RES2R6RES2P1P2SW-PBR9200R10 1KC722uF5VIN-026msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-582-615IN-312-714lsb2-817IN-42EOC7IN-53ADD-A25IN-64ADD-B24ADD-C23IN-75ALE22ref(-)16ENABLE9START6ref(+)12CLOCK10U3ADC0809VCC1 234 INPUT1 23 45R210KA1A2A3A1A2A3主程序MOV P2,A MOV R0,#70H MOV R2,#0DH LOO
12、PMEM: MOV R0,A INC R0 DJNZ R2,LOOPMEM 开始启动测试A/D 转换结束？P2.7=1？取数据0809 地址加 1 地址线小于4？结束辽 宁 工 业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）11 MOV 20H,#00H MOV A,#0FFH MOV P0,A MOV P1,A MOV P3,A MAIN: LCALL TEST ;A/D转换LCALL DISPLAY ;显示AJMP MAIN NOP NOP NOP LJMP START DISPLAY: JB 00H,DISP11 ;显示子程序MOV R3,#08H MOV R0,#70H MOV 7B
13、H,#00H DISLOOP1:LCALL TUNBCD MOV R2,#0FFH DISLOOP2:LCALL DISP LCALL KEYWORK1 DJNZ R2,DISLOOP2 INC R0 INC 7BH DJNZ R3,DISLOOP1 RET DISP11: MOV A,7BH SUBB A,#01H MOV 7BH,A ADD A,#70H MOV R0,A DISLOOP11: LCALL TUNBCD MOV R2,#0FFH DISLOOP22: LCALL DISP LCALL KEYWORK2 DJNZ R2,DISLOOP22 INC 7BH RET 辽 宁 工
14、业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）12 TUNBCD: MOV A,R0 ;显示数据转换子程序MOV B,#51H DIV AB MOV 7AH,A MOV A,B CLR F0 SUBB A,#1AH MOV F0,C MOV A,#10H MUL AB MOV B,#51H DIV AB JB F0,LOOP2 ADD A,#05H LOOP2: MOV 79H,A MOV A,B CLR F0 SUBB A,#1AH MOV F0,C MOV A,#10H MUL AB MOV B,#51H DIV AB JB F0,LOOP3 ADD A,#05H LOOP3: MOV
15、78H,A RET DISP: MOV R1,#78H ;LED扫描显示子程序MOV R5,#0FEH PLAY: MOV P1,#0FFH MOV A,R5 ANL P3,A MOV A,R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P1,A JB P3.2,PLAY1 CLR P1.7 辽 宁 工 业 大 学 单 片 机 课 程 设 计 （论文）13 PLAY1: LCALL DL1MS INC R1 MOV A,P3 JNB ACC.3,ENDOUT RL A MOV R5,A MOV P3,#0FFH AJMP PLAY ENDOUT: MOV P3,#0FFH MOV P1,#0FFH RET TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH ; 字段码表DL10MS: MOV R6,#0D0H ;延时 10ms子程序 DL1: MOV R7,#10H DL2: DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 RET DL1
