基于单片机LED显示的电压表电路的设计.doc

目录目录 第一章 引 言 1 第二章单片机简介 2 2 1 单片机的发展简史 2 2 2 8051 单片机简介 2 2 3 8051 单片机内部定时 计数器简介 3 2 3 1 TMOD 定时器 计数器方式寄存器 4 2 3 2 TCON 定时器 计数器控制寄存器 4 2 3 3 定时器 计数器的初始化 5 第三章 硬件电路设计 6 3 1 单片机系统 6 3 1 1 AT89C51 性能 6 3 1 2 AT89C51 各引脚功能 6 3 2 电路图 8 3 3 工作原理 8 第四章 软件设计与流程 9 4 1 开发平台 KEIL 9 4 1 1 系统概述 9 4 1 2 整体架构 9 4 2 主程序设计 10 4 2 1 主程序流程图 10 4 2 2 主程序代码 11 4 3 软件滤波子程序设计 12 4 3 1 软件滤波子程序流程图 12 4 3 2 滤波子程序代码 13 第五章 软件仿真及测试数据 15 5 1 软件调试 15 5 2 显示结果 15 5 3 误差分析 16 总 结 18 参考文献 19 附录 20 单片机课程设计 1 第一章第一章 引引 言言 电子电压表主要用于测量各种高 低频信号电压 它是电子测量中使用最 广泛的仪器之一 根据测量结果的显示方式及测量原理不同 电压测量仪器可 分为两大类 模拟式电压表 AVM 和数字式电压表 DVM 模拟式电压表是指 针式的 多用磁电式电流表作为指示器 并在表盘上刻以电压刻度 数字式电 压表首先将模拟量经模数 A D 转换器变成数字量 然后用电子计数器计数 并以十进制数字显示被测电压值 众所周知 模拟电压表精度较高 曾经有很广阔的市场 现在依然有不少 工程师依然在使用模拟电压表 的确模拟电压表在显示测量值方面精度校准 然而却也存在问题 模拟电压表采用用指针式 里面是磁电或电磁式结构 所 以其响应速度较慢 然而在高速发展的当今社会 高速信号处理的需求越来越多 由于模拟电 压表响应速度较慢已经不适用与高速信号领域 取而代之的将是数字电压表 但数字电压表由于存在采样误差 精度不是很高 不过目前可以通过技术手段 来缩小误差 使其精度达到与模拟电压表一样精确甚至更高 可见将来数字电 压表必将取代模拟电压表 现在有越来越多的数字测量仪器的出现但原理皆与 数字电压表殊途同归 因此研究数字电压表有着很大现实意义 单片机课程设计 2 第二章单片机简介第二章单片机简介 2 1 单片机的发展简史 单片机作为微型计算机的一个重要分支 应用面很广 发展很快 自单片机诞 生至今以发展为上百种系列的近千个分支 如果将 8 位单片机的推出作为起 点 那么单片机的发展历史大致可以分为以下几个阶段 1 第一阶段 1976 1978 单片机的控索阶段 以 Intel 公司的 MCS 48 的推出是在工控领域的控索 参与这一控索的公司还有 Motorola Zilog 等 都取 得了满意的效果 这就是 SCM 的诞生年代 单片机 一词由此而 来 2 第二阶段 1978 1982 单片机的完善阶段 Intel 公司在 MCS 48 的基础上推出了完善的 典型的单片机系列 MCS 51 它在以下几个方面奠定 了典型的通用总线型单片机体系结构 完善的外部总线 MCS 51 设置了经典的 8 位单片机的总线结构 包 括 8 位数据总线 16 位地址总线控制总线及具有很多通信功能的串行通信接口 CPU 外围功能单元的集中管理模式 体现工控特性的位地址空间及位操作方式 指令系统趋于丰富和完善 并且增加了许多突出控制功能的指令 3 第三阶段 1982 1990 8 位单片机的巩固发展及 16 位单片机的推出 阶段 也是单片机向微控制器发展的阶段 Intel 公司推出的 MCS 96 系列单 片机 将一些用于测控系统的模数转换器 程序运行监视器 脉宽调制器等 纳入片中 体现了单片机的微控制器的特征 随着 MCS 51 系列的广泛应用 许多电气厂商竞相使用 80C51 为内核 将许多测控系统中使用的电路技术 接口技术 多通道 A D 转换部件 可靠性技术等应用到单片机中 增强了外 围电路的功能 强化了智能控制的特征 4 第四阶段 1990 微控制器的全面发展阶段 随着单片机在各个领 域全面深入地发展和应用 出现了高速 大寻址范围 强运算能力的 8 位 16 位 32 位通用型单片机 以及小型廉价的专用型单片机 2 2 8051 单片机简介 单片机是集 CPU 存储器 I O 接口与一体的大规模集成电路芯片 常用它 作为嵌入式系统的控制核心 它本身就是一个建单的嵌入式系统 8XX51 是目 前市场上应用最广泛的单片机机型 其内部包含 一个 8 位的 CPU 4KB 的程序存储器 ROM 8051 内部为掩膜式 ROM 128B RAM 数据存储器 两个 16 位定时器 计数器 可寻址 64KB 外部数据存储器和 64KB 外部程序存储器空间的控制电路 32 条可编程的 I O 线 一个可编程全双工串行口 具有两个优先级嵌套中断结构的五个中断源 输入 输出引脚 P0 P1 P2 P3 的功能 单片机课程设计 3 P0 0 P0 7 P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I O 端口 在访问片 外存储器时 它分时作低 8 位地址和 8 位双向数据总线用 在 EPROM 编程 时 由 P0 输入指令字节 而在验证程序时 则输出指令字节 验证程序时 要求外接上拉电阻 P0 能以吸收电流的方式驱动 8 个 LSTTL 负载 P1 0 P1 7 1 8 脚 P1 是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 在 EPROM 编程和验证程序时 由它输入低 8 位地址 P1 能驱动 4 个 LSTTL 负载 在 8032 8052 中 P1 0 还相当于专用功能端 T2 即 定时器的计数触发输入端 P1 1 还相当于专用功能端 T2EX 即定时器 T2 的外部控制端 P2 0 P2 7 21 28 脚 P2 也是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 在访问外部存储器时 由它输出高 8 位地址 在对 EPROM 编程和 程序验证时 由它输入高 8 位地址 P2 可以驱动 4 个 LSTTL 负载 P3 0 P3 7 10 17 脚 P3 也是一上带内部上拉电阻的双向 I O 口 在 MCS 51 中 这 8 个引脚还用于专门的第二功能 P3 能驱动 4 个 LSTTL 负载 P3 0 RXD 串行口输入 P3 1 TXD 串行口输出 P3 2 INT0 外部中断 0 输入 P3 3 INT1 外部中断 1 输入 P3 4 T0 定时器 0 的外部输入 P3 5 T1 定时器 1 的外部输入 P3 6 WR 片外数据存储器写选通 P3 7 RD 片外数据存储器读选通 2 3 8051 单片机内部定时 计数器简介 80C51 单片机内部设有两个 16 位的可编程定时器 计数器 可编程的意思是指 其功能 如工作方式 定时时间 量程 启动方式等 均可由指令来确定和 改变 在定时器 计数器中除了有两个 16 位的计数器之外 还有两个特殊功 能寄存器 控制寄存器和方式寄存器 16 位的定时 计数器分别由两个 8 位专用寄存器组成 即 T0 由 TH0 和 TL0 构成 T1 由 TH1 和 TL1 构成 其访问地址依次为 8AH 8DH 每个寄存器 均可单独访问 这些寄存器是用于存放定时或计数初值的 此外 其内部还 有一个 8 位的定时器方式寄存器 TMOD 和一个 8 位的定时控制寄存器 TCON 这些寄存器之间是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的 TMOD 主要是用 于选定定时器的工作方式 TCON 主要是用于控制定时器的启动停止 此外 TCON 还可以保存 T0 T1 的溢出和中断标志 当定时器工作在计数方式时 外 部事件通过引脚 T0 P3 4 和 T1 P3 5 输入 当定时器 计数器为定时工作方式时 计数器的加 1 信号由振荡器的 12 分频 信号产生 即每过一个机器周期 计数器加 1 直至计满溢出为止 显然 定 时器的定时时间与系统的振荡频率有关 因一个机器周期等于 12 个振荡周期 所以计数频率 fcount 1 12osc 如果晶振为 12MHz 则计数周期为 T 1 12 106 Hz 1 12 1 s 单片机课程设计 4 这是最短的定时周期 若要延长定时时间 则需要改变定时器的初值 并要 适当选择定时器的长度 如 8 位 13 位 16 位等 定时器 计数器是一种可编程部件 所以在定时器 计数器开始工作之前 CPU 必须将一些命令 称为控制字 写入定时 计数器 将控制字写入定时 计数 器的过程叫定时器 计数器初始化 在初始化过程中 要将工作方式控制字写 入方式寄存器 工作状态字 或相关位 写入控制寄存器 赋定时 计 数初 控制寄存器 定时器 计数器 T0 和 T1 有 2 个控制寄存器 TMOD 和 TCON 它们 分别用来设置各个定时器 计数器的工作方式 选择定时或计数功能 控制 启动运行 以及作为运行状态的标志等 其中 TCON 寄存器中另有 4 位用于 中断系统 2 3 1 TMOD 定时器 计数器方式寄存器 定时器方式控制寄存器 TMOD 在特殊功能寄存器中 字节地址为 89H 无位地 址 TMOD 的格式如下图所示 GATEC TM1M0GATEC TM1M0 门控 开 关 计数 定时 方式选择门控 开 关 计数 定时 方式选择 T1 方式 T0 方式 由图可见 TMOD 的高 4 位用于 T1 低 4 使用于 T0 4 种符号的含义如下 GATE 门控制位 GATE 和软件控制位 TR 外部引脚信号 INT 的状态 共同控 制定时器 计数器的打开或关闭 C T 定时器 计数器选择位 C T 1 为计数器方式 C T 0 为定时器 方式 M1M0 工作方式选择位 定时器 计数器的 4 种工作方式由 M1M0 设定 0 0 工作方式 0 13 位方式 0 1 工作方式 1 16 位方式 1 0 工作方式 2 8 位自动装入计数初值方式 1 1 工作方式 3 T0 为 2 个 8 位方式 定时器 计数器方式控制寄存器 TMOD 不能进行位寻址 只能用字节传送指令 设置定时器工作方式 低半字节定义为定时器 0 高半字节定义为定时器 1 复位时 TMOD 所有位均为 0 2 3 2 TCON 定时器 计数器控制寄存器 TCON 在特殊功能寄存器中 字节地址为 88H 位地址 由低位到高位 为 88H 8FH 由于有位地址 十分便于进行位操作 TCON 的作用是控制定时器的启 停 标志定时器溢出和中断情况 TCON 的格式如下图所示 其中 TFl TRl TF0 和 TR0 位用于定时器 计数 器 IEl ITl IE0 和 IT0 位用于中断系统 TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0 T1 请 求 有 无 T1 工 作 启 停 T0 请 求 有 无 T0 工 作 启 停 INT1 请求 有 无 INT1 方式 下沿 低电 平 INT0 请求 有 无 INT0 方式 下沿 低电 平 单片机课程设计 5 各位定义如下 TF1 定时器 1 溢出标志位 当字时器 1 计满溢出时 由硬件使 TF1 置 1 并且申请中断 进入中断服务程序后 由硬件自动清 0 在查询方式下用 软件清 0 TR1 定时器 1 运行控制位 由软件清 0 关闭定时器 1 当 GATE 1 且 INT1 为高电平时 TR1 置 1 启动定时器 1 当 GATE 0 TR1 置 1 启动定 时器 1 TF0 定时器 0 溢出标志 其功能及操作情况同 TF1 TR0 定时器 0 运行控制位 其功能及操作情况同 TR1 IE1 外部中断 1 请求标志 IT1 外部中断 1 触发方式选择位 IE0 外部中断 0 请求标志 IT0 外部中断 0 触发方式选择位 2 3 3 定时器 计数器的初始化 由于定时器 计数器的功能是由软件编程确定的 所以一般在使用定时 计数 器前都要对其进行初始化 使其按设定的功能工作 初始化的步骤一般如下 1 确定工作方式 即对 TMOD 赋值 2 预置定时或计数的初值 可直接将初值写入 TH0 TL0 或 TH1 TL1 3 根据需要开放定时器 计数器的中断 直接对 IE 位赋值 4 启动定时器 计数器 若已规定用软件启动 则可把 TR0 或 TR1 置 1 若已规定由外中断引脚电平启动 则需给外引脚步加启动电平 当实现了启 动要求后 定时器即按规定的工作方式和初值开始计数或定时 因为在不同工作方式下计数器位数不同 因而最大计数值也不同 现假设最大计数值为 M 那么各方式下的 最大值 M 值如下 方式 0 M 213 8 192 方式 1 M 216 65 536 方式 2 M 28 256 方式 3 定时器 0 分成两个 8 位计数器 所以两个 M 均为 256 单片机课程设计 6 第三章 硬件电路设计 3 1 单片机系统 3 1 1 AT89C51 性能 AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压 高性能 CMOS8 位单片机 片内 含有 4KB 的可反复擦写的只读程序存储器和 128 字节的随机存储器 该器件采 用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指令集和输 出管脚相兼容 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器 它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性 高且价廉的方案 AT89C51 功能性能 与 MCS 51 成品指令系统完全兼容 4KB 可编程闪速存储 器 寿命 1000 次写 擦循环 数据保留时间 10 年 全静态工作 0 24MHz 三级程序存储器锁定 128 8B 内部 RAM 32 个可编程 I O 口线 2 个 16 位定时 计数器 5 个中断源 可编程串行 UART 通道 片内震荡器和掉电模式 3 1 2 AT89C51 各引脚功能 AT89C51 提供以下标准功能 4KB 的 Flash 闪速存储器 128B 内部 RAM 32 个 I O 口线 两个 16 位定时 计数器 一个 5 向量两级中断结构 一个全双工 串行通信口 片内震荡器及时钟电路 同时 AT89C51 可降至 0Hz 静态逻辑操 作 并支持两种软件可选的节电工作模式 空闲方式停止 CPU 的工作 但允许 RAM 定时 计数器 串行通信口及中断系统继续工作 掉电方式保存 RAM 中的 内容 但震荡器停止工作并禁止其他所有工作直到下一个硬件复位 AT89C51 采用 PDIP 封装形式 引脚配置如图 5 所示 图 5 AT89C51 的引脚图 AT89C51 芯片的各引脚功能为 P0 口 这组引脚共有 8 条 P0 0 为最低位 这 8 个引脚有两种不同的功能 单片机课程设计 7 分别适用于不同的情况 第一种情况是 89C51 不带外存储器 P0 口可以为通用 I O 口使用 P0 0 P0 7 用于传送 CPU 的输入 输出数据 这时输出数据可以得 到锁存 不需要外接专用锁存器 输入数据可以得到缓冲 增加了数据输入的 可靠性 第二种情况是 89C51 带片外存储器 P0 0 P0 7 在 CPU 访问片外存储 器时先传送片外存储器的低 8 位地址 然后传送 CPU 对片外存储器的读 写数据 P0 口为开漏输出 在作为通用 I O 使用时 需要在外部用电阻上拉 P1 口 这 8 个引脚和 P0 口的 8 个引脚类似 P1 7 为最高位 P1 0 为最低 位 当 P1 口作为通用 I O 口使用时 P1 0 P1 7 的功能和 P0 口的第一功能相 同 也用于传送用户的输入和输出数据 P2 口 这组引脚的第一功能与上述两组引脚的第一功能相同即它可以作为 通用 I O 口使用 它的第一功能和 P0 口引脚的第二功能相配合 用于输出片外 存储器的高 8 位地址 共同选中片外存储器单元 但并不是像 P0 口那样传送存 储器的读 写数据 P3 口 这组引脚的第一功能和其余三个端口的第一功能相同 第二功能为 控制功能 每个引脚并不完全相同 如下表 2 所示 表 2 P3 口各位的第二功能 P3 口各位第二功能 P3 0 RXT 串行口输入 P3 1 TXD 串行口输出 P3 2 INT0 外部中断 0 输入 P3 3 INT1 外部中断 1 输入 P3 4 T0 定时器 计数器 0 的外部输入 P3 5 T1 定时器 计数器 1 的外部输入 P3 6 WR 片外数据存储器写允许 P3 7 RD 片外数据存储器读允许 Vcc 为 5V 电源线 Vss 接地 ALE 地址锁存允许线 配合 P0 口的第二功能使用 在访问外部存储器时 89C51 的 CPU 在 P0 0 P0 7 引脚线去传送随后而来的片外存储器读 写数据 在 不访问片外存储器时 89C51 自动在 ALE 线上输出频率为 1 6 震荡器频率的脉 冲序列 该脉冲序列可以作为外部时钟源或定时脉冲使用 EA 片外存储器访问选择线 可以控制 89C51 使用片内 ROM 或使用片外 ROM 若 EA 1 则允许使用片内 ROM 若 EA 0 则只使用片外 ROM PSEN 片外 ROM 的选通线 在访问片外 ROM 时 89C51 自动在 PSEN 线上 产生一个负脉冲 作为片外 ROM 芯片的读选通信号 RST 复位线 可以使 89C51 处于复位 即初始化 工作状态 通常 89C51 复 位有自动上电复位和人工按键复位两种 XTAL1 和 XTAL2 片内震荡电路输入线 这两个端子用来外接石英晶体和微调电 容 即用来连接 89C51 片内 OSC 震荡器 的定时反馈回路 单片机课程设计 8 3 2 电路图 3 3 工作原理 此电路的工作原理是 5V 模拟电压信号通过变阻器 VR1 分压后由 ADC08008 的 IN0 通道进入 由于使用的 IN0 通道 所以 ADDA ADDB ADDC 均接低电平 经 过模 数转换后 产生相应的数字量经过其输出通道 D0 D7 传送给 AT89C51 芯片 的 P0 口 AT89C51 负责把接收到的数字量经过数据处理 产生正确的 7 段数码管 的显示段码传送给四位 LED 同时它还通过其四位 I O 口 P2 4 P2 5 P2 6 P2 7 产生位选信号控制数码管的亮灭 此外 AT89C51 还控制 ADC0808 的工作 其中 单片机 AT89C51 通过定时器中断从 P3 3 输出方波 接到 ADC0808 的 CLOCK P3 2 发正脉冲启动 A D 转换 P3 0 检测 A D 转换是否完成 转换完成后 P3 1 置高 从 P0 口读取转换结果送给 LED 显示出来 简易数字直流电压表的硬件电路已经设计完成 就可以选取相应的芯片和元器 件 利用 Proteus 软件绘制出硬件的原理 并仔细地检查修改 直至形成完善 的硬件原理图 但要真正实现电路对电压的测量和显示的功能 还需要有相应 的软件配合 才能达到设计要求 单片机课程设计 9 第四章 软件设计与流程 4 1 开发平台 Keil Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言 软件开发系统 与汇编相比 C 语言在功能上 结构性 可读性 可维护性上 有明显的优势 因而易学易用 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高 多数 语句生成的汇编代码很紧凑 容易理解 在开发大型软件时更能体现高级语言 的优势 4 1 1 系统概述 Keil 软件是目前最流行开发 MCS 51 系列单片机的软件 这从近年来各仿 真机厂商纷纷宣布全面支持 Keil 即可看出 Keil 提供了包括 C 编译器 宏汇 编 连接器 库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案 通 过一个集成开发环境 uVision 将这些部分组合在一起 运行 Keil 软件需要 Pentium 或以上的 CPU 16MB 或更多 RAM 20M 以上空闲的硬盘空间 WIN98 NT WIN2000 WINXP 等操作系统 掌握这一软件的使用对于使用 51 系 列单片机的爱好者来说是十分必要的 如果你使用 C 语言编程 那么 Keil 几乎 就是你的不二之选 目前在国内你只能买到该软件 而你买的仿真机也很可能 只支持该软件 即使不使用 C 语言而仅用汇编语言编程 其方便易用的集成环 境 强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍 4 1 2 整体架构 C51 工具包的整体结构较为丰富 其中 uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成开发环境 IDE 可以完成编辑 编译 连接 调试 仿真等整个开发流程 开发人员可用 IDE 本身或其它编辑器编辑 C 或汇编源文 件 然后分别由 C51 及 C51 编译器编译生成目标文件 OBJ 目标文件可由 LIB51 创建生成库文件 也可以与库文件一起经 L51 连接定位生成绝对目标文 单片机课程设计 10 件 ABS ABS 文件由 OH51 转换成标准的 Hex 文件 以供调试器 dScope51 或 tScope51 使用进行源代码级调试 也可由仿真器使用直接对目标板进行调试 也可以直接写入程序存贮器如 EPROM 中 使用独立的 Keil 仿真器时 注意事项 仿真器标配 11 0592MHz 的晶振 但用户可以在仿真器上的晶振插孔中 换插其他频率的晶振 仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片 不复位目标系统 仿真芯片的 31 脚 EA 已接至高电平 所以仿真时只能使用片内 ROM 不能使用片外 ROM 但仿真器外引插针中的 31 脚并不与仿真芯片的 31 脚 相连 故该仿真器仍可插入到扩展有外部 ROM 其 CPU 的 EA 引脚接至低电平 的目标系统中使用 4 2 主程序设计 软件部分采用模块化程序设计的方法 由单片机控制主程序 A D 转换子 程序 电压检测及继电器控制程序 液晶显示组成 系统软件设计是在 KeilC 编译环境下进行的 由于 C 语言程序可移植性好 所以提高了编程的效率 4 2 1 主程序流程图 开始 液晶初始化 软件滤波 数据转换 显示测试结果 单片机课程设计 11 4 2 2 主程序代码 include define uchar unsigned char define uint unsigned int unsigned char code dispbitcode 0 xfe 0 xfd 0 xfb 0 xf7 0 xef 0 xdf 0 xbf 0 x7f 显示 位 unsigned char code dispcode 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f 0 x00 显示码 unsigned char dispbuf 8 10 10 10 10 10 0 0 0 显示脉冲 unsigned char dispcount 显示计数器 unsigned char getdata unsigned int temp long int i unsigned int R1 sbit ST P3 0 A D 转换启动信号 sbit OE P3 1 数据输出允许信号 sbit EOC P3 2 A D 转换结束信号 sbit CLK P3 3 时钟脉冲输入端 void main void ST 0 OE 0 ET0 1 打开定时器 0 中断 ET1 1 打开定时器 1 中断 EA 1 TMOD 0 x12 设置工作方式 TH0 216 定时器 0 定时 TL0 216 TH1 65536 5000 256 定时器 1 定时 TL1 65536 5000 256 TR1 1 启动定时器 0 TR0 1 启动定时器 1 ST 1 ST 0 单片机课程设计 12 4 3 软件滤波子程序设计 4 3 1 软件滤波子程序流程图 开始 第一次读取 延迟 第二次读取 延迟 第三次读取 延迟 第四次读取 延迟 软件滤波 单片机课程设计 13 4 3 2 滤波子程序代码 while 1 if EOC 1 OE 1 getdata P0 OE 0 i getdata 196 dispbuf 5 i 10000 i i 10000 dispbuf 6 i 1000 i i 1000 dispbuf 7 i 100 ST 1 ST 0 void t0 void interrupt 1 using 0 定时器 0 中断服务 CLK CLK void t1 void interrupt 3 using 0 定时器 1 中断服务 TH1 65536 6000 256 TL1 65536 6000 256 P2 0 xff P1 dispcode dispbuf dispcount P2 dispbitcode dispcount if dispcount 5 P1 P1 0 x80 dispcount if dispcount 8 dispcount 0 单片机课程设计 14 第五章 软件仿真及测试数据 5 1 软件调试 软件调试的主要任务是排查错误 错误主要包括逻辑和功能错误 这些错 误有些是显性的 而有些是隐形的 可以通过仿真开发系统发现逐步改正 Proteus 软件可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真 用户甚至可以实时采用诸如 LED LCD 键盘 RS232 终端等动态外设模型来对设 计进行交互仿真 Proteus 支持的微处理芯片包括 8051 系列 AVR 系列 PIC 系列 HC11 系列及 Z80 等等 Proteus 可以完成单片机系统原理图电路绘制 PCB 设计 更为显著点的特点是可以与 u Visions3 IDE 工具软件结合进行编程 仿真调试 本系统的调试主要以软件为主 其中 系统电路图的绘制和仿真我采用的 是 Proteus 软件 而程序方面 采用的是 C 语言 用 Keil 软件将程序写入单片 机 5 2 显示结果 1 当 IN0 口输入电压值为 0V 时 显示结果如图 14 所示 测量误差为 0V 图 14 输入电压为 0V 时 LED 的显示结果 单片机课程设计 15 2 当 IN0 输入电压值为 1 50V 时 显示结果如图 15 所示 测量误差为 0 01V 图 15 输入电压为 1 50V 时 LED 的显示结果 3 当 IN0 口输入电压值为 3 50V 时 显示结果如图 16 测量误差为 0 01V 图 16 输入电压为 3 50V 时 LED 的显示结果 单片机课程设计 16 5 3 误差分析 通过以上仿真测量结果可得到简易数字电压表与 标准 数字电压表对比 测试表 如下表 4 所示 表 4 简易数字电压表与 标准 数字电压表对比测试表 标准电 压值 V 简易电压表 测量值 V 绝对误差 V 0 000 000 00 0 500 510 01 1 001 000 00 1 501 500 00 2 002 000 00 2 502 500 00 3 003 000 00 3 503 4800 02 4 004 000 00 4 995 000 01 由于单片机 AT89C51 为 8 位处理器 当输入电压为 5 00V 时 ADC0808 输 出数据值为 255 FFH 因此单片机最高的数值分辨率为 0 0196V 5 255 这 就决定了电压表的最高分辨率只能到 0 0196V 从上表可看到 测试电压一般 以 0 01V 的幅度变化 从上表可以看出 简易数字电压表测得的值基本上比标准电压值偏大 0 0 01V 这可以通过校正 ADC0808 的基准电压来解决 因为该电压表设计时直接 用 5V 的供电电源作为电压 所以电压可能有偏差 当要测量大于 5V 的电压时 可在输入口使用分压电阻 而程序中只要将计算程序的除数进行调整就可以了 单片机课程设计 17 总 结 在如今高速发展的社会里 计算机占有越来越多的领域 而单片机作为微型计 算机的重要分支更是越来越重要 作为新世纪的大学生掌握单片机技术更为重 要 课程设计是培养学生综合运用所学知识 发现 提出 分析和解决实际问题 锻炼实践能力的重要环节 是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程 从选题到进行实验到最后做完课程设计 我学到了很多知识 也明白了理论与 实际相结合是很重要的 只有理论知识是远远不够的 只有把所学的理论知识 与实践相结合起来 从理论中得出结论 才能真正为社会服务 从而提高自己 的实际动手能力和独立思考的能力 通过此次课设我不仅学到了课本上的基本 知识也学到了不少课本上没有的东西 例如用 Protel99 画电路图 本以为通过 上回电子课设之后自己对 Protel 已经掌握 但现在知道对其了解还是很少 有 很多东西不知道怎么画出来 要麻烦老师从头教我 整整经历了两个星期的努 力 现在终于可以交出这份答卷 在课设中遇到了很多问题 幸亏有老师的帮 助才使问题迎刃而解 在这里我要对老师表示由衷的感谢 没有你们的辛苦 就没有我这份答卷 课设做完了 可是我们要继续学习单片机知识 要真正掌 握这门技术 就需要我们不断在实践中巩固理论知识 单片机课程设计 18 参考文献 1 李群芳 张士军 黄建 单片微型计算机与接口技术 第三版 电子工业出版社 2 马潮 詹卫前 耿德根 Atmel51 原理及应用手册 清华大学出版社 3 谭浩强 C 语言程序设计 第二版 清华大学出版社 4 马潮 AVR 单片机嵌入式系统原理与应用实践 北京航空航天大学出版社 5 谢维成 杨加国 单片机原理与应用及 C51 程序设计实例 电子工业出版社 6 李广弟 单片机基础 北京航空航天大学出版社 7 姜志海 黄玉清等著 单片机原理及应用 北京 电子工业出版社 8 魏立峰 单片机原理及应用技术 北京大学出版社 9 周润景 Protues 在 MCS 51 显示 位 unsigned char code dispcode 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f 0 x00 显示码 unsigned char dispbuf 8 10 10 10 10 10 0 0 0 显示脉冲 unsigned char dispcount 显示计数器 unsigned char getdata unsigned int temp long int i unsigned int R1 sbit ST P3 0 A D 转换启动信号 sbit OE P3 1 数据输出允许信号 sbit EOC P3 2 A D 转换结束信号 sbit CLK P3 3 时钟脉冲输入端 void main void ST 0 OE 0 ET0 1 打开定时器 0 中断 ET1 1 打开定时器 1 中断 EA 1 TMOD 0 x12 设置工作方式 TH0 216 定时器 0 定时 TL0 216 TH1 65536 5000 256 定时器 1 定时 TL1 65536 5000 256 单片机课程设计 20 TR1 1 启动定时器 0 TR0 1 启动定时器 1 ST 1 ST 0 while 1 if EOC 1 OE 1 getdata P0 OE 0 i getdata 196 dispbuf 5 i 10000 i i 10000 dispbuf 6 i 1000 i i 1000 dispbuf 7 i 100 ST 1 ST 0 void t0 void interrupt 1 using 0 定时器 0 中断服务 CLK CLK void t1 void interrupt 3 using 0 定时器 1 中断服务 TH1 65536 6000 256 TL1 65536 6000 256 P2 0 xff P1 dispcode dispbuf dispcount P2 dispbitcode dispcount if dispcount 5 P1 P1 0 x80 dispcount if dispcount 8 dispcount 0 单片机课程设计 21 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆 袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆 薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀 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