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1、-1 引言随着电子科学技术的开展，电子测量成为广阔电子工作者必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。传统的模拟电压表，已有百年的开展历史，虽然经过改良，但是仍然远远不能满足测量的需要。近几十年来随着电子技术的开展，经常需要测量高精度的电压，因此数字电压表应运而生，开展的速度很快，数字电压表成为数字仪表的根底和核心。本次设计的数字电压表的测量电路主要由三个模块组成：A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块。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再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片8031来完
2、成，其负责把ADC0809传送来的数字量经一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进展显示；另外它还控制着ADC0809芯片的工作。显示模块主要由数码管，显示测量到的电压值。2系统原理及根本框图2.1 设计原理采用80C51系列单片机和ADC0809设计一个多路数字电压表，能够测量05V之间的直流电压值，四位数码管动态显示, 这里采用总线型DIP40引脚封装.80C51系列根本型单片机具有如下特点：40个引脚，4kROM，128字节RAM，32个外部双向输入/输出I/O口，5个中断优先级,2层中断嵌套中断，2个16位定时计数器,还具有一套完善的中断系统.根据系统的功能要求,控制系统采用AT
3、89C51单片机,A/D转换器采用ADC0809.ADC0809是8位A/D转换器.当输入电压为5伏时,输出的数据值为255(0FFH),因此最大分辨率为0.0196(5/255).ADC0809具有8路模拟量输入端口,通过3位地址输入端能从8路中选择一路进展转换.每隔一段时间依次轮流改变3位地址输入端的地址,就能依次对8路输入电压进展测量.LED数码管显示采用软件译码动态显示.通过按键选择可8路循环显示,也可单路显示,单路显示可通过按键选择显示的通道数.根本框图如图2.1所示模拟电 压AT89C51 单片机ADC0809转换数据显 示图2.1根本框图3 系统硬件电路设计3.1硬件电路设计多路
4、数字电压表应用系统硬件电路主要由AT89C51单片机、ADC0809 A/D转换器、数码管动态显示电路和按键处理电路等组成。设计时假设待测的输入电压为8路，电压值的*畴为05V，要求能在4位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。测量的最小分辨率为0.019V，测量误差为正负0.02V。它的硬件电路见附录A3.2硬件电路组成及介绍3.2.1 AT89C51单片机根本构造AT89C51 单片机主要由以下几局部组成：CPU系统l 8位CPU，含布加尔累加器；l 时钟电路；l 总线控制逻辑。存储器系统l 4K字节的程序存储器ROM/EPROM/FLASH，可外扩至64K；l 128字节的数据存储器RA
5、M，可外扩至64K；l 特殊功能存放器SFR。I/O口和其他功能单元l 4个并行I/O口；l 2个16位定时记数器l 1个全双工异步串行口l 中断系统5个中断源、2个优先级。介绍89C51芯片引脚封装如图3.1所示图3.1 89C51引脚封装电源极时钟引脚l Vcc：电源接入引脚；l Vss：接地引脚；l *TAL1：晶体振荡器接入的一个引脚采用外部振荡器时，此引脚接地；l *TAL2：晶体振荡器介入的另一引脚采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端。控制线引脚l RST/VPD：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；l ALE/PROG：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚；l
6、EA/VPP：内外存储器选择引脚/片内EPROM9或FlashROM编程电压输入引脚；l PESN：外部程序存储器选通信号输出引脚。并行I/O引脚32个，分成4个8位口l P0.0P0.7：一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚；l P1.0P1.7：一般I/O引脚；l P2.0P2.7：一般I/O引脚或高位地址总县引脚；l P3.0P3.7：一般I/O引脚或者第二功能引脚。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原
7、码输入口，当FIASH进展校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址
8、外部数据存储器进展存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进展读写时，P2口输出其特殊功能存放器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。当CPU不对P3口进展字节或位寻址时，单片机内部硬件自动将口琐存器的Q端置1。这时，P3口可以作为第二功能使用。各脚的定义如下：l P3.0：R*D串行口输入；l P3.1：T*D串行口输出；l P3.2：INT0外部中断0输入；l P3.3
9、：INT1外部中断1输入；l P3.4：T0定时/计数器0的外部输入；l P3.5：T1定时/计数器1的外部输入；l P3.6：WR片外数据存储器“写选通控制输出；l P3.7：RD片外数据存储器“读选通控制输出。当P3口相应的口线处于第二功能，应满足的条件是：（1） 串行口处于运行状态R*D，T*D；（2） 外部中断已经翻开INT0、INT1；（3） 定时/计数器处于外部计数状态T1、T2；（4） 执行读/写外部RAM的指令RD、WR。作为输出功能的口线如R*D，由于此时该位的锁存器已自动置1，与非门对第二功能输出是畅通的，即引起的状态与第二功能是一样的。3.2.3 ADC0809 A/D转
10、换器ADC0809具有8路模拟量输入通道IN0-IN7，通过3位地址输入端C，B，A进展选择。D0-D7是8位数字量输出端，ALE是地址锁存控制端，当输入高电平时，C，B，A引脚输入的地址锁存于ADC0809内部的锁存器中，经内部译码电路译码选中相应的模拟通道。6引脚为启动转换控制端，当输入2US宽的高电平脉冲时，就启动ADC0809开场对输入通道的模拟量进展转换。7引脚为A/D转换完毕信号EOC，ADC0809为逐次比拟型A/D转换器，当开场转换时，EOC信号为低电平，经过一段时间，转换完毕，转换完毕EOC输出高电平，转换的结果存放在ADC0809内部的输出数据锁存器中。9引脚为A/D转换数
11、据输出允许控制端OE，当OE为高电平时，存放于输出数据锁存器中的数据通过ADC0809的数据线D0D7输出。10引脚为ADC0809的时钟信号输入端CLOCK。再连接时，ADC0809的数据线D0D7与AT89S51的P0口相连，ADC0809的地址引脚、地址锁存端ALE、启动信号START、数据输出允许控制端OE分别与AT98S51的P2口相连，转换完毕信号EOC与AT89S51的P3.7相连。时钟信号输入端CLOCK由单片机的地址锁存信号ALE通过14024二分频后得到，由于单片机的系统时钟为12MHZ，因而AD0809时钟输入端CLOCK信号的频率为1MHZ。ADC0809的内部逻辑构造
12、图如图3.2所示IN7 IN0 ALEDB08路模拟开关8位A/D转换器地址锁存与译码三态输出锁存缓冲器STARTCLKGNDVccOEEOCLSBDB7MSBADDAADDBADDC图3.2ADC0809内部逻辑图ADC0809的管脚图如图3.3所示图3.3ADC0809管脚图3.2.4 LED数码管动态显示及按键LED数码管采用动态扫描方式连接，通过AT89S52的P1口和P3.0P3.3口控制。P1口为LED数码管的字段码输入端，P3.0P3.5口为LED数码管的位选码输出端，通过三极管驱动并反向。K1和K2是两个按键开关，它通过单片机的P3.5和P3.6相连，K1用于单路显示或多路循环
13、显示转换控制，K2当单路显示时通道选择。4系统软件程序的设计4.1系统软件程序设计组成 多路数字电压表系统软件程序由主程序、A/D转换子程序和显示程序组成。4.2各局部组成及功能 主程序主程序包含初始化局部、调用A/D转换子程序和调用显示程序，初始化局部包含存放通道数据的缓冲区初始化和显示缓冲区初始化。另外，对于单路显示和循环显示，系统设置了一个标志位00H控制，初始化时00H位设置位0，默认为循环显示，当它为1时改变为单路显示控制位，00H位通过单路/循环按键控制。开场端口初始化调用A/D转换子函数调用显示子函数图4.1 主程序框图4.2.2 A/D转换子程序A/D转换子程序用于对ADC08
14、09 8路输入模拟电压进展A/D转换，并将转换的数值存入8个相应的存储单元中。A/D转换子程序每隔一定时间调用一次，即隔一段时间对输入电压采样一次。NN A/D转换完毕. EOC=1开场启动一次转换取数据OE=10809地址加1 地址数小于8.返回Y图4.2.2 A/D转换子程序框图4.2.3显示子程序LED数码管采用软件译码态扫描方式。在显示子程序中包含多路循环显示程序和单路显示程序，多路循环显示程序把8个存储单元的数值一次取出送到4个数码管上显示，每一路显示一秒。单路显示程序只对当前选中的一路数据进展显示。每路数据显示时须经过转换变成十进制BCD码，放于4个数码管的显示缓冲区中。单路或多路循环显示通过标志位00H控制。在显示控制程序中参加了对单路或多路循环按键和通道选择按键的判断。4.3 程序清单ORG 0000H LJMP START ORG 0003HRETI ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI ORG 0023H RETI ORG 002BH RETICLEARMEMIO: CLR A MOV P2,A MOV R0,*70H MOV R2,*0DH LOOPMEM: MOV R
