单片机课程设计-简易数字电压表课案

1、课程设计报告题 目：简易数字电压表课程名称：单片机与接口技术课程设计院 系：电子工程学院专业、班级：学生姓名：学生学号：指导老师：目录、设计目的及设计要求二、总体设计思路三、系统硬件设计四、软件流程图及必要说明五、总结一、设计目的及设计要求1 .设计目的：(1) .熟悉单片机系统综合设计方法。(2) .掌握数码管的动态显示原理。(3) .掌握adc0809的工作原理。2 .设计要求：数字电压表的基本原理，是对直流电压进行模数转换， 其结果用数字直接显示由来，按其基本工作原理可分为积分 式和比较式。基本要求：简易数字电压表可以测量0-5v的单通道输入电压值，测量值能通过数码管以十进制显示电压值，

2、测量 误差约为± 0.1v。二、总体设计思路在598k3综合实验/仿真系统中，用双头线将可调电压区的 vou禳至adc0809模数转换区的in0,此in0端口作为待测输 入电压端口，由 adda addb addc都为低电平时决定，因此 adc0809模数转换区的 adda addb addcg至gnd可调电压区 的vin接至电源+5v, adc0809模数转换区的cs4接至系统接口 区的8000h端口，adc0809b数转换区的 w做至系统接口区的 /iowr端口，adc0809模数转换去的 rd接至系统接口区的/iord, clk接至单脉冲与时钟区的 500k,用8芯线将数据总

3、线jx0接至a dc0809模数转换区的jx6,即将adc080勺输出 端接入实验箱系统中8255的输入端。然后在 at89s51主控芯片pb的控制下，将8255的pa输出端口作为数码管的位选控制端, 输出端口作为数码管的字形控制端。系统硬件设计1.系统原理框图ad0809d0d7in0in7vref+vref-clkoest、ale控制线at89s52控制线8255d0d7位选pa0pa段选pb0pb7系统原理框图2.at89s52引脚说明1402393384a375t36635oc7349qs3sg3251031112301229137鼠1427152«251724ib23192

4、22021(t2 pl.oc (t2 ex) pi i c pi 2c pl 3匚 pl 4匚 (mosijpls 匚 (miso> p1.6c iscki pi 7c rstc (rxd) p3.0c (txd) p3j c (into) p3 2c (tnt1) p3 3 匚(to) p3 4 匚 (tti =>3,5c 1wr) p3.cc (rdi *-*3 t 匚 xtal2c xtal1q gndc vcc po.o (ado)poj (ad1) p0 2 (ad3) 2 pc 3 ad? npo.4(ad4) n po-5 (ad5> pc 6 adc p0.7

5、 (ad7) ea/vpp albtog p5en p2 7(a15) p2.& (al 4) r2.5 (ai3) rm (al 2) p2.3 (all) p2 2 lalol p2j a0 :jp3q iabxtal2:系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在xtal1和xtal2上接 上一只石英振荡晶体系统就可以动作了 ，此外可以在两引脚与地之间加入一 20pf的小电容,可以使系统更稳定,避免噪声干扰而死机。reset:at89s5妁重置弓i脚，高电平动作，当要对品片重置时，只要对此引脚电平 提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，at89s51便能完成系统重置的各 项

6、动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态 ，并且至地址0000h 处开始读入程序代码而执行程序ovcc:at89s5史源正端输入，接+svoea/vpp:"ea",为英文"external access 。的 缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后， 系统会取用外部的程序代码存于外部epro附)来执行程序。因此在8031及8032中,ea引脚必须接低电平，ici为其内部无程序存储器空间。如果是使川8751 内部程1-挤空间时，此引脚要接成高电平。止匕外，在将程序代码烧录至8751内部 epromf,可以利用此引脚来输入21

7、v的烧录高压(vpp).vss:电源地端。xtali:单芯片系统时钟的反相放大器输入端。ale/prog:alei英文 address latch enable”的缩写，表示地址锁存器启用信号。at89s52可以利用这支引脚来触发外部的 8位锁存器(如74ls373),将端u0的地 址总线(a0-a7)锁进锁存器中，因为at89s52是以多t的方式送出地址及数据。平 时在程序执行时ale引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6,因此可以用来驱 动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序 规划的特殊功能来使用。psenpsen! ”program store ena

8、ble ”的缩写，其意为程序储存启用，当8051 被设成为读取外部程序代码工作模式时(ea=0),会送出此信一号以便取得程序代 码，通常这支脚是接到eprom! oe脚。at89s52可以禾i用psens rd引脚分别启 用存在外部的ramt eprom!得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共 用64k的定址范围。porto(p0.0p0.7):端口 0是一个8位宽的开路汲极(open drain)双向输出入端 口，共有8个位,p0.0表示位0, p0.1表示位i,依此类推。其他三个v0端li (p1、 p2, p3)则不共有此电路组态，而是内部有一提升电路，po在当做i/o用时可以推 动

9、8个ls的ttl负载。如果当ea引脚为低电平时(即取用外部程序代码或数据 存储器),po就以多工方式提供地址总线(a0-a7)及数据总线(do-d7)。设计者必 须外加一锁存器将端口 0送出的地址栓锁住成为ao-a7,再配合端口 2所送出的 a8-a15合成一充整的16位地址总线，而定址到64k的外部存储器空间。port2(p2.0 p2.7):端口 2是具有内部提升电路的双向1/o端口，娜一个引脚可 以推动4个ls的ttl负载，若将端口 2的输出设为高电平时，此端日便能当成输 入端日来使用。p2除了当做一般i/o端口使用外，若是在at89s52r充外接程序 存储器或数据存储器时，也提供地址总

10、线的高字节a8-a15,这个时候p2便不能当 做i/o来使用了。port2(p2.0-p2.7):端口 2是具有内部提升电路的双向i/o 端口，每一个引脚可以推动4个ls的ttl负载，若将端口 2的输出设为高电平时， 此端口便能当成输入端口来使用。p2除了当做一般i/o端日使用外，若是在 at89s52r充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节a8/ a15, 这个时候p2便不能当做1/o来使用了。porti(pi.0-pi.7): 端口 1也是具有内部提升电路的双向1/o端口，其输出缓冲 器可以推动4个ls ttl负载，同样地若将端口 1的输出设为高电平,便是山此端口来输入数据

11、。如果是使用8052或是8032的话,p1.0又当做定时器2的外部脉 冲输入脚，而p1.1可以有t2ex功能，可以做外部中断输入的触发脚位。port3(p3.0-p3.7):端口 3也具有内部提升电路的双向i/o端口 ,其输出缓冲器 可以推动4个ttl负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外 部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。3. adc0809芯片说明adc0809勺引脚如图所示，下面对引脚功能做简要说明28 f 26 x 2422 互 亘 叵 tfi1617图 3.1 adc0809 引脚in0in7: 8个模拟量的输入端。d0d7: 8位

12、数字量输出端。start:启动a/d转换，加正脉冲后 a/d转换开始。eoc:转换结束信号。转换开始时，eoc信号变低电平；转换结束时，eoc 信号返回高电平。该信号可以作为 cpu查询a/d转换是否完成的信号，也可以 作为向cpu发出中断申请的信号。oe:输出允许信号，输入高电平有效。oe端的电平由低变高时，转换结果 被送到数据线上。此信号有效时，cpu可以从adc0809中读取数据，同时也可 以作为adc0809的片选信号。clk:实时时钟，频率范围为 10khz1280khz ,典型值为640khz。ale:通道地址锁存允许信号，输入高电平有效。在ale=1时，锁存addaaddc ,选

13、中模拟量输入addcaddc :通道地址选择输入，其排列顺序从低到高依次为adda、addb、addc。该地址与8个模拟量输入，通道的对应关系如表 1所示：vref+、vref正负参考电压。一般情况下，vref+接+5v, vref-接地。止匕时的转换关系如表2所示：vccgnd:工作电源和接地表1 adc0809的输入输出关系输入模拟电压输出数字量输入模拟量输出数字量00000 0000b.511112.51000 0000b表2地址与模拟量通道之间的对应关系addcaddbadda选中通道000in0001in1010in2011in3100in4101in5110in6111in7adc

14、0809内部结构strtclk8位a/d转换控制与时序电压比较器树状开关逐次逼近寄存器sar内部电阻网络地址锁存alevcc gnd +态出存冲 三输锁缓器oe输出允许e eoc转换结束数字量"输出d0d7adc0809内部结构adc0809的内部结构如图所示，它包含以下几部分：(1) 8路模拟量选择开关根据地址锁存与译码装置所提供的地址，从 8个输入的0v5v模拟量中选 择一个输出。(2) 8位a/d转换器能对所选择的模拟量进行a/d转换。(3) 3位地址码的锁存与译码装置对所输入的3位地址码进行锁存和译码，并将地址选择结果送给8路模拟量 选择开关。(4) 三态输出的锁存缓冲器是t

15、tl结构，负责输出转换的最终结果。此结果可直接连接到单片机的数 据总线上实验箱adc0809k线电路原理图5.8255引脚说明8255共有40个引脚，采用双列直插式封装，各引脚功能如下：d0-d7：三态双向数据线,与单片机数据总线连接,用来传送数据信息cs:片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。rd读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。wr写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。vcc： +5v 电源。pa0-pa7: a 口输入/输出线。pb0-pb7: b 口输入/输出线。pc0-pc7: c 口输入/输出线。reset复位信号线。a1、a0:地址线，用来选择8255内部端口。gnd地

16、线。34333029287t7rd wraoalresetcs-82558255引脚图口工234 vig7 a a a a a a a a pfpffpfppbo pb1 pb2 pb3 pb4 pe5 pb西 pb7pco pci ps pc3 pc4 pc pc6 pc7sw3字形代配i sw+dip8 北ed74ls240pbo； t-s 有 in; sm ±2pb7'f21h sw4sw-dip8ff20h位打描口sb 14该实验箱中的数码管接线类为共阴型,位选控制由8255的pa俞出端口控制,6.显示数码管低电平有效，字形控制油8255的pb输出口控制，高电平有效四

17、、软件流程图及必要说明初始化p2 口初始化和 8255控制 口初始化给地址 ff80h,取 adc0809模拟车入in0 口为采样通道延时将采样数据除以51,商为电压整数部分，并存储在地址 30h中再将余数除以5,此商值为电压小数部分，并存储在地址 31h数码管显示。8255的pa输 出端口控制数码管位选， pb 输出口控制数码管段选，返回程序开始五、总结经过一段时间的努力，简易数字电压表基本完成。在这过程中，我对电路设计，单片机的使用等都有了新的认识， 对单片机这 门课也有了进一步的了解。无论是在硬件连接方面还是在软件编程方面。本次设计采用了 at89c51单片机芯片，有许多新的功能，使其功能更为完善， 应用领域也更为广泛。设计中还用到了模 /数转换芯片adc0808以前在学单片 机课程时只是对其理论知识有了初步的理解。通过这次设计，对它的工作原理有 了更深的理解。而调试过程中遇到很多问题，一开始是由于对实验设备的内部结构和工作原 理不够了解，在查阅了很多资料后我们才着手进行连接和编程序。在连接过程中也出现过接线错误的问题，但是在一番检查之下我们还是