单片机AT89S52设计的数字万用表毕业论文

目 录题目 .1数字电压表 .11 设计要求及技术指标 .11.1 设计要求 .11.2 技术指标 .12 系统的硬件设计 .12.1 系统的论证及选择 .12.1.1 主控芯片 .12.1.2 显示芯片 .22.2 原理框图 .22.3 单元电路设计 .32.3.1 主控模块 .32.3.2 显示模式 .53 实验调试及结果 .83.1 调试过程 .83.2 调试结果 .94 参考文献 .105 元件清单 .116 附录 A 软件编程 .117 附录 B 电路原理图 .20天津职业技术师范大学课程设计1题目数字电压表1 设计要求及技术指标1.1 设计要求1、题目：数字电压表2、利用单片机 AT89S52 与 ADC0809 设计一个数字电压表，能够测量 05V之间的直流电压值，电流值及电阻值，LCD 液晶显示相应数据。1.2 技术指标1、单片机的定时中断技术2、数字芯片 A/D 转换技术3、单片机的数据处理技术4、单片机控制的 LCD 液晶显示技术2 系统的硬件设计2.1 系统的论证及选择2.1.1主控芯片 方案 1：选用专用电压转换芯片 INC7107 实现电压的测量和现实。缺点是精度比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉。方案 2：选用单片机 AT89S52 和 A/D 转换芯片 ADC0809 实现电压的转换和控天津职业技术师范大学课程设计2制，用液晶显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵。优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。基于课程设计的要求，我们优先选用了：方案 2。2.1.2显示芯片 方案 1：选用 4 个单体的共阳数码管，将 ah 全部连接起来，然后接到单片机口的 I/O 上进行控制。缺点是焊接时比较麻烦，容易出错。优点是价格比较便宜。方案 2：选用译码芯片 74LS47 和 74LS138 配合一个四联的共阳数码管显示。缺点是价格较贵，焊接麻烦，单片机控制时比较麻烦。优点是有效的节约了单片机的I/O 口资源，适用于单片机 I/O 口不够用的情况下。方案 3：方案三：采用 LCD 液晶显示器显示。而 LCD 液晶显示则耗能少，能够显示万用表、电压、电流、电阻等汉字，在显示方面更加灵活，而且改变显示时只要改变软件设计就可以，不用改变硬件电路的设计，易于电路的功能扩展。电路的软件设计也很简单。另外，这种设计硬件更加简洁。采用 LCD 液晶显示方案的缺点是在显示位数比较少时，价格略显昂贵。基于以上方案和课程设计的要求，我们优先选用了：方案 3。2.2 原理框图AT89S52 ADC0809 12864LCD74HC74ADC0809天津职业技术师范大学课程设计3图 2-2 原理框图2.3 单元电路设计2.3.1 主控模块1、AT89S52 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，32 位 I/O 口线，三个 16 位定时器/ 计数器，另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。2、引脚结构及作用AT89S52 管脚结构VCC : 电源天津职业技术师范大学课程设计4GND: 地P0 口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8个 TTL 逻辑电平。对 P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入，当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。在 flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX ） 。P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR）时， P2 口送出高八位地址。在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。在 flash 编程和校验时，P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，在 flash 编程和校验时，P3 口也接收一些控制信号。RST: 复位输入。晶振工作时，RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8天津职业技术师范大学课程设计5位地址的输出脉冲。在 flash 编程时，此引脚（PROG）也用作编程输况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE 脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”，ALE 操作将无效。这一位置 “1”，ALE 仅在执行 MOVX 或 MOVC 指令时有效。否则， ALE 将被微弱拉高。这个 ALE 使能标志位（地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号是外部程序存储器选通信号。当 AT89S52 从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN 将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA 必须接 GND。为了执行内部程序指令， EA 应该接 VCC。在flash 编程期间， EA 也接收 5 伏的电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。2.3.2 显示模式12864LCD 工作原理在数字电路中，所有的数据都是以 0 和 1 保存的，对 LCD 控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要 8 位（一字节）即可。而对于中文，常用却有 6000 以上，于是我们的DOS 前辈想了一个办法，就是将 ASCII 表的高 128 个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低 128 位则留给英文字符使用，即英文的内码 15。那么，得到了汉字的内码后，还仅是一组数字，那又如何在屏幕上去显示呢？这就涉及到文字的字模，字模虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状。12864 是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及 12864 全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示 84 个(1616 点阵)汉字。12864LCD 的引脚说明如表 2-2 所示。液晶显示模块的特殊寄存器说明：天津职业技术师范大学课程设计6在使用 12864LCD 前先必须了解以下功能器件才能进行编程。12864 内部功能器件及相关功能如下：1. 指令寄存器(IR)表 2-2 液晶模块 12864 的管脚说明管脚号 管脚名称 LEVER 管脚功能描述1 VSS 0 电源地2 VDD +5.0V 电源电压3 V0 - 液晶显示器驱动电压4 D/I(RS) H/L D/I=“H”，表示 DB7DB0 为显示数据D/I=“L”，表示 DB7DB0 为显示指令数据5 R/W H/L R/W=“H”，E=“H”数据被读到 DB7DB0R/W=“L”，E=“HL”数据被写到 IR 或DR6 E H/L R/W=“L”，E 信号下降沿锁存 DB7DB0R/W=“H”，E=“H”DDRAM 数据读到DB7DB07 DB0 H/L 数据线8 DB1 H/L 数据线9 DB2 H/L 数据线10 DB3 H/L 数据线11 DB4 H/L 数据线12 DB5 H/L 数据线13 DB6 H/L 数据线14 DB7 H/L 数据线15 CS1 H/L H:选择芯片(右半屏)信号16 CS2 H/L H:选择芯片(左半屏)信号17 RET H/L 复位信号,低电平复位18 VOUT -10V LCD 驱动负电压19 LED+ - LED 背光板电源20 LED- - LED 背光板电源天津职业技术师范大学课程设计7IR 是用于寄存指令码，与数据寄存器数据相对应。当 D/I=0 时，在 E 信号下降沿的作用下，指令码写入 IR。2数据寄存器(DR)DR 是用于寄存数据的，与指令寄存器寄存指令相对应。当 D/I=1 时，在下降沿作用下，图形显示数据写入 DR，或在 E 信号高电平作用下由 DR 读到 DB7DB0 数据总线。DR 和 DDRAM 之间的数据传输是模块内部自动执行的。3忙标志：BFBF 标志提供内部工作情况。BF=1 表示模块在内部操作，此时模块不接受外部指令和数据。BF=0 时，模块为准备状态，随时可接受外部指令和数据。利用 STATUS READ 指令，可以将 BF 读到 DB7 总线，从检验模块之工作状态。4显示控制触发器 DFF此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。DFF=1 为开显示（DISPLAY OFF） ，DDRAM 的内容就显示在屏幕上，DFF=0 为关显示（DISPLAY OFF） 。DDF 的状态是指令 DISPLAY ON/OFF 和 RST 信号控制的。5XY 地址计数器XY 地址计数器是一个 9 位计数器。高 3 位是 X 地址计数器，低 6 位为 Y 地址计数器，XY 地址计数器实际上是作为 DDRAM 的地址指针，X 地址计数器为 DDRAM 的页指针，Y 地址计数器为 DDRAM 的 Y 地址指针。X 地址计数器是没有记数功能的，只能用指令设置。Y 地址计数器具有循环记数功能，各显示数据写入后，Y 地址自动加 1，Y 地址指针从 0 到 63。6显示数据 RAM（DDRAM）DDRAM 是存储图形显示数据的。数据为 1 表示显示选择，数据为 0 表示显示非选择。DDRAM 与地址和显示位置的关系见 DDRAM 地址表。7Z 地址计数器Z 地址计数器是一个 6 位计数器，此计数器具备循环记数功能，它是用于显示行扫描同步。当一行扫描完成，此地址计数器自动加 1，指向下一行扫描数据，RST复位后 Z 地址计数器为 0。Z 地址计数器可以用指令 DISPLAY START LINE 预置。因此，显示屏幕的起始行就由此指令控制，即 DDRAM 的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行。此模块的DDRAM 共 64 行，屏幕可以循环滚动显示 64 行。8. 字符显示FYD12864-0402B 每屏可显示 4 行 8 列共 32 个 1616 点阵的汉字，每个显示RAM 可显示 1 个中文字符或 2 个 168 点阵全高 ASCII 码字符，即每屏最多可实现天津职业技术师范大学课程设计832 个中文字符或 64 个 ASCII 码字符的显示。FYD12864-0402B 内部提供 1282 字节的字符显示 RAM 缓冲区（DDRAM） 。字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM 实现的。根据写入内容的不同，可分别在液晶屏上显示 CGROM（中文字库） 、HCGROM（ASCII 码字库）及 CGRAM（自定义字形）的内容。三种不同字符/字型的选择编码范围为：00000006H（其代码分别是 0000、0002、0004、0006 共 4 个）显示自定义字型，02H7FH 显示半宽 ASCII 码字符，A1A0HF7FFH 显示 8192 种GB2312 中文字库字形。字符显示 RAM 在液晶模块中的地址 80H9FH。字符显示的RAM 的地址与 32 个字符显示区域有着一一对应的关系，其对应关系如表 2-3 所示。表 2-3 字符显示 RAM 在液晶模块中的地址表80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9EH 9FH3 实验调试及结果3.1 调试过程首先根据电路原理图焊接出实际电路，然后编写简单的程序进行电路的调试，在实际的电路中，P2.0 P2.3 接