基于单片机的电压表

-.z数字电压表一方案设计1、设计任务与要求⑴以AT89C51单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表。⑵采用1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。⑶电压显示用4位一体的LED数码管显示，至少能够显示两位小数。⑷尽量使用较少的元器件2、设计思路⑴根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。⑵A/D转换采用ADC0808实现，与单片机的接口为P1口和P2口的高四位引脚。=3\*GB2⑶电压显示采用4位一体的LED数码管。=4\*GB2⑷LED数码的段码输入,由并行端口P0产生：位码输入，用并行端口P2低四位产生二相关技术简介数字电压表的设计即将连续的模拟电压信号经过A/D转换器转换成二进制数值，再经由单片机软件编程转换成十进制数值并通过显示屏显示。按系统实现要求，决定控制系统采用AT89C51单片机，采用ADC0808。数字电压表系统整体框图如下列图1所示。模拟电压模拟电压AT89C51单片机ADC0808转换数据显示图1整体框图工作原理：+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P1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,P3.0发正脉冲启动A/D转换，P3.2检测A/D转换是否完成，转换完成后，P3.1置高从P1口读取转换结果送给LED显示出来。三硬件设计1、振荡电路2、复位电路3、单片机系统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向量两级中断构造，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。空闲方式停顿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，但震荡器停顿工作并制止其他所有工作直到下一个硬件复位。AT89C51采用PDIP封装形式，引脚配置如下图。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，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口的第一功能一样，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一样即它可以作为通用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一样，第二功能为控制功能，每个引脚并不完全一样，如下表1所示：表1P3口各位的第二功能P3口各位第二功能P3.0R*T〔串行口输入〕P3.1T*D〔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)P3.4T0〔定时器/计数器0的外部输入〕P3.5T1〔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:片外存储器选择线，可以控制89C51使用片内ROM或使用片外ROM,假设/EA=1，则允许使用片内ROM,假设/EA=0，则只使用片外ROM。/PSEN：片外ROM的选通线，在片外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。*TAL1和*TAL2：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)的定时反应回路。4、A/D转换模块按照各种A/D芯片的转化原理可分为逐次逼近型，双重积分型等等。双积分式A/D转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格廉价等优点。与双积分相比，逐次逼近式A/D转换的转换速度更快，而且精度更高，比方ADC0809、ADC0808等，它们通常具有8路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等，它们可以与单片机系统连接，将数字量送到单片机进展分析和显示。一个n位的逐次逼近型A/D转换器只需要比拟n次，转换时间只取决于位数和时钟周期，逐次逼近型A/D转换器转换速度快，因而在实际中广泛使用。ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，其引脚图如图4所示。图4、ADC0808芯片引脚图IN0～IN7为8路模拟量输入端，这里只接一路电压信号，其输入信号是由直流电源及可调电阻提供。OUT1~OUT8为8位二进制数字量输出端，其另一端连接到AT89C51单片机进展数值转换。ADDA、ADDB、ADDC为3位片选地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路，其对应关系如表2所示：表2ADC0808通道选择表地址码对应的输入通道ABC000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ALE为地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START为A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲使其启动〔脉冲上升沿使0808复位，下降沿启动A/D转换〕。EOC为A／D转换完毕信号，输出、当A／D转换完毕时，输出一高电平〔转换期间一直为低电平〕。OE为数据输出允许信号，输入、高电平有效。当A／D转换完毕时，此端由单片机输入一个高电平，才能翻开输出三态门，输出数字量。5、显示模块a、LEDLED七段数码显示器由8个发光二极管组成显示字段，其中7个长条形的发光二极管排列成“日〞字形，另一个圆点形的发光二极管在显示器的右下角作为显示小数点用，其通过不同的组合可用来显示各种数字。LED引脚排列如下列图所示:图5LED引脚排列b、LED选择在应用系统中，设计要求不同，使用的LED显示器的位数也不同，因此就生产了位数，尺寸，型号不同的LED显示器供选择，在本设计中，选择4位一体的数码型LED显示器，简称“4-LED〞。本系统中前一位显示电压的整数位，即个位，后两位显示电压的小数位。4-LED显示器引脚如图6所示，是一个共阴极接法的4位LED数码显示管，其中a，b，c，d，e，f，g为4位LED各段的公共输出端，1、2、3、4分别是每一位的位数选端，dp是小数点引出端，4位一体LED数码显示管的内部构造是由4个单独的LED组成，每个LED的段输出引脚在内部都并联后，引出到器件的外部。对于这种构造的LED显示器，它的体积和构造都符合设计要求，由于4位LED阴极的各段已经在内部连接在一起，所以必须使用动态扫描方式〔将所有数码管的段选线并联在一起，用一个I/O接口控制〕显示。c、LED译码方式表3共阴极字段码表显示字符共阴极字段码03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FHd、LED显示器与单片机接口设计为了简化数字式直流电压表的电路设计，在LED驱动电路的设计上，可以利用单片机P0口上外接的上拉电阻来实现，即将LED的A-G段显示引脚和DP小数点显示引脚并联到P0口与上拉电阻之间，这样，就可以加大P0口作为输出口驱动能力，使得LED能按照正常的亮度显示出数字，开场初始化开场初始化调用A/D转换子程序调用显示子程序完毕初始化模块，A/D转换子程序和显示子程序，2、系统子程序设计a、初始化程序所谓初始化，是对将要用到的AT89C51单片机内部部件或扩展芯片进展初始工作状态设定，初始化子程序的主要工作是设置定时器的工作模式，初值预置，开中断和翻开定时器等。b、A/D转换子程序A/D转换子程序用来控制对输入的模块电压信号的采集测量，并将对应的数值存入