课程设计（论文）-基于AT89C52的数字电压表的设计.doc

基于AT89C52的数字电压表的设计目录目录2摘 要:3第一章 引言4第二章 设计思路5第三章 系统硬件电路的设计6第四章 系统程序的设计84.1 初始化程序84.2 主程序84.3 显示子程序84.4 A/D转换测量子程序9第五章 单片机汇编源程序清单10第六章 结 语18参考文献19摘 要: 本文设计了一个数字电压表, 数字电压测量电路主要由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。数字电压表可以测量0到5V范围内的8路输入电压值,并在4位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。其测量最小分辨率为0.02V。A/D转换由集成电路ADC0808完成0808具有8路模拟输入端口地址线(2325脚)可决定对哪一路模拟输入作A/D转换单片机的P1、P3.0P3.3端口作为四位LED数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮,P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A/D转换数据读入用,P2端口用作0808A/D转换控制。显示子程序采用动态扫描法实现4位数码管的数值显示。关键词：AT89C52；A/D转换；ADC0809；LED数码显示管第一章 引言数字电压表（Digital Voltmeter）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。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。新型数字电压表以其高准确度、高可靠性、高分辨率、高性价比等优良特性倍受人们的青睐。目前，数字电压表作为数字化仪表的基础与核心，已被广泛用于电子和电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由电压表扩展而成的各种通用及专用仪表（含数字万用表），也将电量及非电量测量技术提高到崭新水平本文重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。第二章 设计思路按系统功能实现要求，决定控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其他A/D转换量的测量和远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如图1所示。AT89C52 P0P2P1 P3ADC08094位LED显示上电复位串口通信电源电路图1 数字电压表系统设计方案第三章 系统硬件电路的设计数字电压表可以测量0到5V范围内的8路输入电压值,并在4位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。其测量最小分辨率为0.02V。数字电压表电路图如图2.1。A/D转换由继承电路ADC0809完成。ADC0809具有8路模拟输入端口,地址线(第23到25脚)可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。第22脚为抵制锁存控制,当输入为高电平时,对抵制信号进行锁存。第6脚为测试控制,当输入一个2微秒宽高电平脉冲时,就开始A/D转换。第7脚为A/D转换结束标志,当A/D转换结束时,第7脚输出高电平。第9脚为A/D转换数据输出允许控制,当0E脚为高电平时,A/D转换结束时,A/D转换数据从端口输入。第10脚为ADC0809的时钟输入端,利用单片机第30脚的6分频晶振频率,再通过14024二分频得到1MHz时钟。单片机的P1P3.0到P3.3端口座位4位LED数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮,P3.6端口用作单路显示时选择显示的通道。P0端口用作A/D转换数据读入,P2端口用作ADC0809的A/D转换控制。图2.1 数字电压电路图第四章 系统程序的设计4.1 初始化程序 系统上电时，初始化程序主要用来执行70H-77H内存单元清0和P2口置0等准备工作。4.2 主程序在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后，将显示每一通道的A/D转换值，每个通道的数据显示时间在1s左右。主程序在调用显示子程序与测量子程序之间循环。主程序流程图如图2所示。初始化调用A/D转换测量子程序调用显示子程序开 始结 束 图2 主程序流程图4.3 显示子程序显示子程序采用动态扫描法实现4位数码管的数值显示。测量所得的A/D转换数据放在70H-77H内存单元中，测量数据在显示时须经过转换成为十进制BCD码放在78H-7BH单元中，其中7BH存放通道标志数。寄存器R3用作8路循环控制，R0用作显示数据地址指针。4.4 A/D转换测量子程序A/D转换测量子程序用来控制对ADC0809的8路模拟输入电压的A/D转换，并将对应的数值移入70H-77H内存单元。A/D转换测量子程序流程图如图3所示。开始 启动测试(TESTART)A/D转换结束?(P3.7=1?)取数据(P2.5=1)ADC0809地址加1地址数小于8?结束NYYN图3 A/D转换测量子程序流程图第五章 单片机汇编源程序清单;简易数字电压表;测量电压最大为5V，显示最大值为5.00V;70H77H存放采样值，78H7BH存放显示数据，依次为个位、十位、百位、通道标志;P3.5作单路显示/循环显示转换用，P3.6作单路显示时选择通道按键用;* 主程序和中断程序入口 *ORG 0000H LJMP STARTORG 0003H RETIORG 000BHRETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETIORG 0023HRETIORG 002BHRETI;* 初始化程序中的各变量 *CLEARMEMIO: CLR A MOV P2,A MOV R0,#70H MOV R2,#0DHLOOPMEM: MOV R0,A INC R0 DJNZ R2,LOOPMEM MOV 20H,#00H MOV A,#0FFH MOV P0,A MOV P1,A MOV P3,A RET;* 主 程 序 *START: LCALL CLEARMEMIO ;初始化MAIN: LCALL TEST ;测量一次 LCALL DISPLAY ;显示数据一次AJMPMAINNOP;PC值出错处理NOPNOPLJMPSTART;* 显 示 控 制 程 序; *DISPLAY: JB 00H,DISP11 ;标志位为1,则转单路显示控制子程序 MOV R3,#08H ;8路信号循环显示控制子程序 MOV R0,#70H ;显示数据初址70H77H MOV 7BH,#00H ;显示通道路数初值DISLOOP1: LCALL TUNBCD ;显示数据转存为三位BCD码7AH、79H、78H MOV R2,#0FFH ;每路显示时间控制 4MS*255,约一秒DISLOOP2: LCALL DISP ;调四位显示程序 LCALL KEYWORK1 ;按键检测 DJNZ R2,DISLOOP2 ; INC R0 ;显示下一路 INC 7BH ;通道显示数加一 DJNZ R3,DISLOOP1 RETDISP11: MOV A,7BH ;单路显示控制子程序 SUBB A,#01H ; MOV 7BH,A ; ADD A,#70H ; MOV R0,A ;DISLOOP11: LCALL TUNBCD ;显示数据转为三位BCD码存入7AH、79H、78H(最大5.00v) MOV R2,#0FFH ;每路显示时间控制 4MS*25DISLOOP22: LCALL DISP ;调四位显示程序 LCALL KEYWORK2 ;按键检测 DJNZ R2,DISLOOP22 INC 7BH ;通道显示数加一 RET;* 显示数据转为三位BCD码程序 *;显示数据转为三位BCD码存入7AH、79H、78H(最大值5.00v)；TUNBCD: MOV A,R0 ;255/51=5.00V运算 MOV B,#51 ; DIV AB ; MOV 7AH,A ;个位数放入7AH MOV A,B ;余数大于19H,F0为1,乘法溢出,结果加5 CLR F0 SUBB A,#1AH MOV F0,C MOV A,#10 ; MUL AB ; MOV B,#51 ; DIV AB JB F0,LOOP2 ; ADD A,#5LOOP2: MOV 79H,A ;小数后第一位放入79H MOV A,B CLR F0 SUBB A,#1AH MOV F0,C MOV A,#10 ; MUL AB ; MOV B,#51 ; DIV AB JB F0,LOOP3 ; ADD A,#5LOOP3: MOV 78H,A ;小数后第二位放入78H RET;* 显 示 子 程 序 *;共阳显示子程序，显示内容在78H7BH；DISP: MOV R1,#78H ;共阳显示子程序，显示内容78H7BH MOV R5,#0FEH ;数据在P1输出，列扫描在P3.0-P3.3PLAY: 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 ;小数点处理 CLR P1.7 ;小数点显示（显示格式为XX.XX）PLAY1: LCALL DL1MS INC R1 MOV A,P3 JNB ACC.3,ENDOUT RL A MOV R5,A MOV P3,#0FFH AJMP PLAYENDOUT: MOV P3,#0FFH MOV P1,#0FFH RETTAB: DB 0C 0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH ;断码表;* 延时程序 *DL10MS: MOV R6,#0D0H ;10MS延时子程序DL1: MOV R7,#19HDL2: DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 RETDL1MS: MOV R4,#0FFH ;(513+513)ms1MSLOOP11: DJNZ R4,LOOP11 MOV R4,#0FFHLOOP22: DJNZ R4,LOOP22 RET;* 电压测量（A/D）子程序 *; 一次测量数据8个，依次放入70H-77H单元中；TEST: CLR A ;A/D转换子程序 MOV P2,A MOV R0,#70H ;转换值存放首址 MOV R7,#08H ;转换8次控制 LCALL TESTART ;启动测试WAIT: JB P3.7,MOVD ;等A/D转换结束信号 AJMP WAITTESTART: SETB P2.3 ;测试启动 NOP NOP CLR P2.3 SETB P2.4 NOP NOP CLR P2.4 NOP NOP NOP NOP RETMOVD: SETB P2.5 ;取A/D转换数据 MOV A,P0 MOV R0,A CLR P2.5 INC R0 MOV A,P2 ;通道地址加1 INC A MOV P2,A CJNE A,#08H,TESTEND ;等8路A/D转换结束TESTEND: JC TESTCON CLR A ;结束恢复端口 MOV P2,A MOV A,#0FFH MOV P0,A MOV P1,A MOV P3,A RETTESTCON: LCALL TESTART LJMP WAIT;* 按键检测子程序 *KEYWORK1: JNB P3.5,KEY1KEYOUT: RETKEY1: LCALL DISP ;延时消抖 JB P3.5,KEYOUTWAIT11: JNB P3.5,WAIT12 CPL 00H MOV R2,#01H MOV R3,#01H RETWAIT12: LCALL DISP ;键释放等待时显示用 AJMP WAIT11KEYWORK2: JNB P3.5,KEY1 JNB P3.6,KEY2 RETKEY2: LCALL DISP ;延时消抖用 JB P3.6,KEYOUTWAIT22: JNB P3.6,WAIT21 INC 7BH MOV A,7BH CJNE A,#08H,KEYOUT11KEYOUT11: JC KEYOUT1 MOV 7BH,#00HKEYOUT1: RETWAIT21: LCALL DISP ;键释放等待时显示用 AJMP WAIT22END第六章 结 语基于单片机AT89C52，A/D转换器ADC0809的数字电压表，它标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。数字电压表具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受青睐。经过几个月的努力，毕业设计基本完成了。在毕业设计的实践中，学到很多有用的知识，也积累了宝贵的经验。在此要特别感谢孙玲老师，在做设计期间得到孙玲老师的精心指导，他对我们要求非常严格。毕业设计的顺利完成离不开老师的帮助的，在同学和老师的帮助下我才能完成大