单片机结课论文.doc

基于MCS51单片机简易电压表的设计 姓名：李建强 班级：通信2班 学号：20084074214 时间：2010年10月10日一、 功能说明简易电压表可以用来测量030v之间的电压，在四位数码管上显示电压值，测量最小分辨率为0.019v。二、 系统设计2.1 系统结构根据项目要求，确定该系统的设计方案，图3-1为该系统设计方案的结构框图。硬件电路由6个部分组成，即单片机、时钟电路、复位电路、LED显示电路、A/D装唤器和测量电压输入电路。 图2-1 系统结构框图2.2 工作原理系统采用12M晶振产生脉冲做AT89S52的内部时钟信号，通过软件设置单片机的内部定时器T0产生中断信号。利用中断设置单片机的P1.3口取反产生脉冲做AT89S52的时钟信号。通过键盘选择八路通道中的一路，将该路电压送入ADC0809相应通道，单片机软件设置ADC0809开始A/D转换，转换结束ADC0809的EOC端口产生高电平，同时将ADC0809的EO端口置为高电平，单片机将转换后结果存到片内RAM。系统调出显示子程序，将保存结果转化为0.00-5.00V分别保存在片内RAM;系统调出显示子程序，将转化后数据查表，输出到LED显示电路，将相应电压显示出来，程序进入下一个循环。三、 硬件电路 根据设计要求与思路，确定该系统的设计方案。硬件电路由5个部分组成，即单片机时钟电路、复位电路、4位显示器电路、A/D转换电路及测量电路3.1 单片机的选择及时钟电路 根据初步设计方案的分析，设计这样一个简单的应用系统，可以选择带有EPROM的单片机，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展程序存储器，电路可以简化。此电路选择Atmel公司生产的AT89S52。AT89系列与MCS-51系列单片机相比有两大优势：第一，片内程序存储器采用闪速存储器，使程序的写入更加方便;第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个电路体积更小。它以较小的体积、良好的性价比倍受青睐。单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2两个管脚，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路。电路中，电容C1和C2对震荡电路有微调的作用，通常的取值范围位（30+10）pF。石英晶体选择6MHz或12MHz都可以，其结果只是机器周期时间不同，影响计数器的计数初值，此设计取12MHz。本设计使用的是CLOCK时钟脉冲触发。3.2 LED显示电路设计与器件选择单片机应用系统中，通常都需要进行人机对话。这包括人对应用系统的状态干预与数据输入，以及应用系统向人们显示运行状态与运行结果。显示器、键盘电路就是用来完成人机对话活动的人机通道。 图3-2-1 LED显示管脚LED显示器的驱动是一个非常重要的问题，由图3-2-1可知，显示电路由LED显示器、段驱动电路和位驱动电路组成。此设计不采用段驱动芯片和位驱动芯片，直接由单片机的P0，P2口驱动，实验证明可行。在应用系统中，设计要求不同，使用的LED显示器的位数也不同，因此生产厂家就生产了多种位数、尺寸、型号不同的LED显示器。在我们的设计中，选择4位一体的共阴极时钟型LED显示器，采用动态显示方式。 图3-2-2 硬件原理图采用P0口作为LED的段码输出信号，P2口的低四位作为LED位码的输出控制信号。硬件电路的连接如图3-2-2所示。该电路的工作原理：当P0口输出段码信号的BCD码后，输出具有一定驱动能力的七段字形码，由于4-LED的段码输入管脚是并联在一起的，所以每一位LED的段码输入管脚都能获得这个段码信号。若要控制在每一时刻只有一位LED被点亮，必须靠位码信号控制。P2口低四位输出位码信号后接到LED的位码控制端，因此P2口的低四位的位码信号在每一时刻只有一位是“1”，其他位全为“0”，然后按时间顺序改变输出“1”的位置，控制在每一时刻只有一位LED被点亮，达到动态显示的目的。3.3 A/D转换模块及转化电路设计A/D转换器的功能是将模拟量转换为与其大小成正比的数字量信号。能实现这种转换的原理和方法很多，此设计采用ADC0809转换器。ADC0809是一种逐次逼近型的8位A/D转换器件，片内有8路模拟开关，可输入8个模拟量，单极性，量程为0+5V。四、软件设计1、程序的设计主程序的设计 主程序的内容一般包括：主程序的起始地址、中断服务额程序的起始地址、有关内存单元及相关部件的初始化和一些子程序调用等。根据设计要求，设计出如图4-2所示的主程序流程图。 图4-1 主程序流程图 图4-2 A/D转换子程序流程图2、 A/D转换子程序的设计 A/D转换程序的功能是采集数据，再整个系统设计中占有很高的地位。当系统置好后，单片机扫描转换结束管脚P1.1的输入电平状态，当输入为高电平则转换完成，将转换的数值转换并显示输出。若输入为低电平，则继续扫描。程序流程图如图4-2所示。3、数码转换及显示子程序的设计 由于人们日常习惯使用十进制数，而计算机的键盘输入、输出以及显示常采用二进制编码的十进制数（即BCD码）或ASCII码。因此，在程序设计中经常要进行数码转换。 4、C程序清单#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;uint getdata,temp;uchar ad0,ad1,ad2,ad3; /定义缓存区sbit dp=P07;sbit a=P14;sbit b=P15;sbit c=P16;sbit EOC=P11;sbit ST_ALE=P12;sbit OE=P10;sbit clk=P13;sbit w1=P20;sbit w2=P21;sbit w3=P22;sbit w4=P23;void delay(uchar t) uchar i,j; for(i=0;it;i+) for(j=0;j110;j+);#define D w1=0;w2=1;w3=1;w4=1;/定义数码管位选#define C w1=1;w2=0;w3=1;w4=1;#define B w1=1;w2=1;w3=0;w4=1;#define A w1=1;w2=1;w3=1;w4=0;void main(void)a=1;b=1;c=0;TMOD=0x02;TH0=253;TL0=253;TR0=1;ET0=1;EA=1;while(1) OE=0; ST_ALE=0; ST_ALE=1; ST_ALE=0; while(EOC=0); OE=1; getdata=P3; OE=0; temp=getdata; temp=temp*5.85*1.96;ad0=(temp/1000)%10;/分离数据ad1=(temp/100)%10;ad2=(temp/10)%10;ad3=(temp/1)%1