東北大學(xué)秦皇島分校單片機(jī)課程設(shè)計

1、東北大學(xué)秦皇島分校計算機(jī)與通信工程學(xué)院單片機(jī)綜合課程設(shè)計數(shù)字電壓表設(shè)計專業(yè)名稱物工程班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計時間2014.1.42014.1.11課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程 學(xué)號：2125101 學(xué)生姓名（簽名）： 設(shè)計題目：數(shù)字電壓表設(shè)計一、設(shè)計實驗條件816實驗室二、設(shè)計任務(wù)及要求實驗任務(wù)：采用51系列單片機(jī)和ADC0808設(shè)計一個數(shù)字電壓表，輸入為05V線性模擬信號，輸出通過LED顯示，要求顯示兩位小數(shù)。實驗要求：1. 采用中斷方式，對2路05V的模擬電壓進(jìn)行循環(huán)采集；2. 采集的數(shù)據(jù)送LED顯示，并存入內(nèi)存；3. 超過界限時指示燈閃爍。三、設(shè)計報告1前言數(shù)字電壓表的基本工作原理

2、是利用A/D轉(zhuǎn)換電路將待測的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過相應(yīng)換算后將測試結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來的一種電壓表。較之于一般的模擬電壓表，數(shù)字電壓表具有精度高、測量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 電壓表的數(shù)字化測量，關(guān)鍵在于如何把隨時連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，完成這種轉(zhuǎn)換的電路叫模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）。數(shù)字電壓表的核心部件就是A/D轉(zhuǎn)換器，由于各種不同的A/D轉(zhuǎn)換原理構(gòu)成了各種不同類型的DVM。一般說來，A/D轉(zhuǎn)換的方式可分為兩類：積分式和逐次逼近式。 本設(shè)計以8051單片機(jī)為核心，以逐次比較型A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0808、數(shù)碼管顯示為主體，構(gòu)造了一款簡易的數(shù)字電壓表，能夠測

3、量2路05V直流電壓。2基本功能描述本次設(shè)計的數(shù)字電壓表可以實現(xiàn)以下功能：（1）0-5V直流電壓的獲取。 （2）采用AD轉(zhuǎn)換器ADC0808實現(xiàn)單通道直流電壓檢測。 （3）用7段數(shù)碼管顯示所測電壓值 （4）實現(xiàn)2路直流電壓檢測，在數(shù)碼管循環(huán)顯示各路電壓值。（5）設(shè)定電壓報警值，當(dāng)超過這一數(shù)值時，會出現(xiàn)二極管閃爍。 3設(shè)計主體3.1設(shè)計步驟（1）明確數(shù)字電壓表的原理。數(shù)字電壓表的基本工作原理是利用A/D轉(zhuǎn)換電路將待測的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過相應(yīng)換算后將測試結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來的一種電壓表。（2）模擬輸入&A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計本設(shè)計采用ADC0

4、808芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，ADC0808是具有8通道、8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 A/D轉(zhuǎn)換工作原理：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到

5、數(shù)據(jù)總線上。圖3-1-1 A/D轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計通過可變電阻一端接電源+5v，一端接地GND，通過改變電阻的阻值，從而改變所測電壓值，實現(xiàn)電壓的模擬信號輸入。通過輸入電路將2路輸入電壓送入ADC0808。并通過單片機(jī)P3口控制實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入單片機(jī)的P1口。(3) 單片機(jī)主控電路設(shè)計 圖3-1-2 單片機(jī)主控電路本電路用P3口來控制ADC芯片的工作和輸入電壓通道的選取。將數(shù)模轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過P1端口送入單片機(jī)，再由P0、P2端口控制將其數(shù)值顯示在數(shù)碼管上。(4) 顯示電路 圖3-1-3 顯示電路通過P0口控制6位7段共陰極數(shù)碼管段選，通過P2口的低6位控

6、制位選。P0接上拉電阻，否則P0會處于高阻態(tài)。3.2硬件設(shè)計本設(shè)計數(shù)字電壓表的工作系統(tǒng)框圖。電壓采集 模數(shù)轉(zhuǎn)換 單片機(jī)處理 數(shù)碼管顯示圖3-2-1 系統(tǒng)框圖圖3-2-2 整體電路圖 3.3軟件設(shè)計開始初始化選擇通道（電路1、電路2以及自動循環(huán)顯示）啟動A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理LED顯示YES報警燈亮是否過限NO存儲圖3-3 程序流程圖程序設(shè)計如下：#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0

7、x07,0x7f,0x6f;sbit ST=P30;/AD轉(zhuǎn)換啟動輸入端sbit OE=P31;/輸出允許控制端sbit IN=P37;/通道選擇端口sbit LED=P36;/報警燈控制位sbit LLED=P35;/循環(huán)指示燈控制位sbit DOT=P07;/小數(shù)點(diǎn)控制位uint count;uint Data;uint data AD_Data2; /設(shè)置的內(nèi)存uchar flag;void DelayMS(uint ms)uchar i;while(ms-)for(i=0;i<120;i+);void Display(uint n)/顯示if(IN=0)P2=0xfe;P0=0x

8、73;DelayMS(5);P2=0xfd;P0=0x3f;DelayMS(5);elseP2=0xfe;P0=0x73;DelayMS(5);P2=0xfd;P0=0x06;DelayMS(5);n=n*1.0/254*500;P2=0xDF;P0=tablen%10;/百位DelayMS(5);P2=0xEF;P0=tablen/10%10; /十位DelayMS(5);P2=0xf7;P0=tablen/100%10;/個位DOT=1;/小數(shù)點(diǎn)DelayMS(5);void main()EA=1;EX0=1;IT0=1;EX1=1;IT1=1;/打開中斷IN=0;ET0=1;flag=0

9、;while(1)ST=0;ST=1;/啟動AD轉(zhuǎn)換ST=0; while(1);void INT() interrupt 2EX1=0;OE=1;Data=P1;OE=0;Display(Data);/顯示 if(IN=0) /若選擇通道IN0if(Data>0x96) /電壓超過3VLED=0;DelayMS(10);LED=1;elseLED=1;AD_Data0=Data;/存儲0路AD數(shù)值else /若選擇通道IN1if(Data>0xE1) /超過4.5VLED=0;DelayMS(10);LED=1;else LED=1;AD_Data1=Data;ST=0;ST=1

10、;/啟動下一次AD轉(zhuǎn)換ST=0;EX1=1;void INT_0() interrupt 0 EX0=0;TR0=0;flag+;flag=flag%3;if(flag=0) LLED=1;IN=0;if(flag=1) LLED=1;IN=1;if(flag=2) LLED=0;IN=0;TR0=1;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EX0=1;void Time_0() interrupt 1 if(flag=2)TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;if(count

11、>=100)IN=!IN;count=0;count+;4.總結(jié)體會本次課設(shè)是很好的一次實踐機(jī)會，通過平常的課堂教學(xué)能夠發(fā)現(xiàn)單片機(jī)非常注重實際的操作，在課程設(shè)計的實際操作中，能夠發(fā)現(xiàn)理想與現(xiàn)實的差距，比如在P0口接上拉電阻這一塊，雖然書本里面多次強(qiáng)調(diào)，但是實際操作的時候還是有可能忘記，因此通過本次課程設(shè)計，我更深地了解了單片機(jī)的基本原理、功能以及構(gòu)造，根據(jù)課本上所說的ADC0808/ADC0809的基本工作原理，付諸于實踐，充分利用KeilC51和Protuse這兩個軟件，尤其是proteus連接電路的時候，需要注意每一個接口的含義；同時，當(dāng)調(diào)試出現(xiàn)錯誤的時候，知道哪里出錯，改正哪里。另外，對于程序的理解也更加透徹，單片機(jī)的編程需要考慮硬件和軟件的結(jié)合，這與平時所學(xué)到的單純的編程有很大不同，需要在文件開頭定義位變量，這一點(diǎn)總是忘記。另外，對于中斷的理解也比以前深刻了一些，這對于以后的學(xué)習(xí)也是很有幫助的。同時，在這次單片機(jī)課程設(shè)計中，團(tuán)隊的分工合作也非常重要，大家各自搞好自己的一部分然后對接起來，達(dá)到事半功倍