数字电压表的设计与制作毕业设计(编辑修改稿)

数字电压表的设计与制作毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

计的要求。 而点阵显示器件驱动显示软件程序编写麻烦，占用的引脚相对也较多。 也不是理解的显示器件。 所以在本设计中，我们考虑用液晶显示器件，虽然 12864液晶比 1602液晶的功能强，不过在价格方面却贵了好多。 而 1602液晶也足够满足本设计的需要。 因此，在本设计实验我们选择 1602液晶显示器件。 1602 液晶的参数资料 我们选择了 1602液晶做为本设计的显示 模块的显示器件。 以下是 1602液晶的各方面参数： 表 1. 1 接口信号说明 陕西理工学院毕业设计 第 7 页 共 52 页 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 2 VDD 电源正极 3 VL 液晶显示偏压信号 4 RS 数据 /命令选择端 5 R/W 读 /写选择端 6 E 使能信号 814 D0D7 Data I/O 15 BLA 背光源正极 16 BLK 背光源负极 （ 1） ．基本操作时序： 读状态：输入： RS=0， RW=1， E=1。 输出： D0D7 为状态字 写状态：输入： RS=0， RW=0， D0D7 为指令码， E 为高脉冲。 输出：无 读数据：输入： RS=1， RW=1， E=1。 输出： D0D7 为数据。 写数据：输入： RS=1， RW=0， D0D7 为数据， E 为高脉冲。 输出：无 表 1. 2 状态字说明 STA7 STA6 STA5 STA4 STA3 STA2 STA1 STA0 STA06 当前数据地址指针的数值 STA7 读写操作使能 1：禁止 0：允许 表 指令的说明。 显示模式设置 指令码 功能 0 0 1 1 1 0 0 0 设置 16*2 显示， 5*7 点阵， 8 位数据口 表 显示开 /关 及光标设置 指令码 功能 0 0 0 0 1 D C B D=1 开显示； D=0关显示 C=1 显示光标； C=0不显示关标 B=1 光标闪烁； B=0光标不显闪烁 0 0 0 0 0 1 N S N=1 当读写一个字条款后地址指针加一，且光标加一。 N=0 当读或写一个字符后地址指针减一，且光标减一。 陕西理工学院毕业设计 第 8 页 共 52 页 S=1 当写一个安条款，整屏显示左移（ N=1）或右移（ N=0），以得到光标不移动而屏幕移动的效果。 S=0 当写一个字符，整屏显示不移动。 表 数据控制 指令码 功能 80H+地址码（ 027H， 40H67H） 设置数据地址指针 01H 显示清屏： 1，数据指针清 0 2，所有显示清 0 02H 显示回车：数据指针清 0 模数（ A/D）转换芯片的选择 在本设计中，模数（ A/D）转换模块是一个重要的模块，它关系到最后数电压表电压值的精确度。 所以， A/D芯片的选择是设计过程中一个很重要的环节。 常用的 A/D 芯片简介 常用的 A/D芯片有 AD0809， AD0832， TLC2543C等几种。 下面简单介绍一下这三种芯片。 AD0809是 8位逐次逼近型 A/D转换器，它是由一个 8路的模拟 开关、一个地址锁存译码器、一个 A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。 多路开关可选通 8个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。 些 A/D转换器是的特点是 8位精度，属于并行口，如果输入的模拟量变化大快，必须在输入之前增加采样电路。 AD0832也是 8位逐次逼近型 A/D转换器，可支持致命伤个单端输入通道和一个差分输入通道。 它易于和微处理器接口或独立使用；可满量程工作；可用地址逻辑多路器选通各输入通 道。 TLC2543C是 12位开关电容逐次逼近 A/D转换，每个器件有三个控制输入端，片选，输入 /输出时钟以及地址输入端。 它可以从主机高速传输转换数据。 它有高速的转换，通用的控制能力，具有简化比率转换，刻度以及模拟电路与逻辑电路和电源噪声隔离，耐高温等特点。 综合上述几种 A/D转换芯片的特点，在本设计中，我们设计的是简易数字电压表，因此在此，我们选择精度为 8位的 ADC0809芯片。 模数（ A/D）芯片 ADC0809 的资料 综合本设计的各方面考虑，我们选了 ADC0809模数转换芯片。 下面就介绍此芯片的 各方面资料。 ADC0809的内部结构及引脚如图所示。 陕西理工学院毕业设计 第 9 页 共 52 页 ① 结构和转换原理 如图 (315)所示为 ADC0809 的内部结构框图。 ADC0809 由 3 部分组成： 8 路模拟量选通开关、 8 位 A/D 转换器和三态输出数据锁存器。 ADC0809 允许 8 路模拟信号输入，由 8路模拟开关选通其中一路信号，模拟开关受通道地址锁存和译码电路的控制。 当地址锁存信号 ALE有效时， 3 位地址 C、 B、 A 进入地 8通 道多路模拟开关5432128272625242322地址锁存器和译码器W 1W 2逐次逼近型寄存器SA R控制逻辑开关树组25 6R电阻分压器6 10V xV c7输出缓冲锁存器三态21201918815141791611 13 12模拟量输入ABCA LE地址选择地址锁存允许V cc GN D V R E F ( + ) V R E F ( )E N A B LE数字量输出转换结束（中断）E OCS T A R T C LO C KD7D6D5D4D3D2D1D0IN 7IN 6IN 5IN 4IN 3IN 2IN 1IN 0 图 ADC0809 的内部结构 图 ADC0809 的 引脚 陕西理工学院毕业设计 第 10 页 共 52 页 地址锁存器，经译码后使 8 路模拟开关选通某一路 信号。 8 位 A/D 转换器为逐次逼近式，由 256R 电阻分压器、树状模拟开关（这两部分组成一个D/A 变换器）、电压比较器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 三态门输出锁存器用来保存 A/D 转换结果，当输出允许信号 OE 有效时，打开三态门，输出 A/D 转换结果。 因输出有三态门，便于与单片机总线连接。 表 ADC0809 通道地址选择表 ② 引脚功能 由引脚图 (315) b 所示， ADC0809 共有 28 个引脚， 采用双列直插式封装。 ADC0809 虽然有 8 路模拟 通道可以同时输入 8 路模拟信号，但每个瞬间只能 转换一路，各路之间的切换由软件变换通道地址来 实现。 其主要引脚功能如下所示。 IN0～ IN7： 8路模拟量输入端。 D7～ D0： 8位数字量输出端。 A、 B、 C： 3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一路。 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D 转换启动信号，输入，高电平有效。 EOC： A/D 转换结束信号，输出，当 A/D 转换结束时，此端输出一 个高电平（转换期间 一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。 当 A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。 要求时钟频率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基准电压。 Vcc：电源，单一＋ 5V。 GND：地。 ADC0809 工作过程 陕西理工学院毕业设计 第 11 页 共 52 页 图 ADC0809 的时序图 ADC0809 的工作过程分为如下几步。 第一步：首先确定 A、 B、 C 三位地址，决定选择哪一路模拟信号。 第 二步：使 ALE 端接收一正脉冲信号，使该路模拟信号经选择开关达到比较器的输入端。 第三步：使 START 端接收一正脉冲信号， START 的上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动 A/D转换。 第四步： EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。 第五步： A/D 转换结束， EOC 变为高电平，指示 A∕ D 转换结束。 此时，数据已保存到 8位锁存器中。 第六步： OE 信号变为高电平，则 8 位三态锁存缓冲器的三态门被打开，转换好的 8 位数字量数据被输出到数据线上。 如上所述， EOC 信号变为高电平表示 A/D 转换完成， EOC 可作为中断申请信号，通 知 89C51取走数据。 在查询传送方式中， EOC 可以作为 89C51 查询外设（ ADC）的状态信号。 ADC0809 与单片机的接口 ADC0809 与单片机的连接主要考虑三方面：与单片机的数据总线、地址总线和控制总线的连接。 ＊数据总线。 由于 ADC0809 的输出 D7~D0 具有三态输出锁存缓冲器，因此 ADC0809 可以直接和单片机的数据总线 ~ 相连。 ＊地址总线。 地址总线的 、 和 可以对应连接 ADC0809 的 A、 B、 C 三位地A LE地址总线 稳定模拟输入S T A R TE OCD A T AO U TP U T E N EB L E稳定输出允许 陕西理工学院毕业设计 第 12 页 共 52 页 址信号输入线，用以控制 8 路模拟输入中哪一路被 选中输入。 ＊控制总线。 有启动转换信号 START、输出允许信号 OE、转换结束信号 EOC 以及 ALE 等信号线的连接。 START 要求是一个正脉冲信号，由单片机控制发出，输出允许信号 OE 也需要单片机提供一个正脉冲信号。 在 A/D 转换结束时， ADC0809 会发出转换结束信号 EOC，通知89C51 可以读取转换数据。 A/D 转换后得到的是数据，这些数据应传送给 89C51 单片机进行处理。 数据传送的关键问题是如何确认 A/D 转换完成，因为只有确认数据转换完成后，才能进行传送。 为此可采用下述三种方式。 1. 定时传送方式 对于一种 A/D 转换器来说，转换时间作为一个主要技术指标是已知的和固定的。 例如，若 ADC0809 转换时间为 128μs ，相当于 6MHz 的 89C51 单片机的 64 个机器周期。 可据此设计一个延时子程序， A/D 转换启动后即调用这个延时子程序，延迟时间一到，转换肯定完成了，接着就可以进行数据传送。 2. 查询传送方式 由于 ADC0809 片内无时钟，利用 AT89C51 提供的地址锁存信号 ALE 经过分频后可保证 ADC0809 可靠的工作。 由于 ADC0809 的输出 D7~D0 具有三态输出锁存缓冲器，因此ADC0809 可以直接和单片机的数据总线相连。 由于 此种方式下 ALE 和 START 连接在一起，因此 0809 在锁存通道地址的同时也启动转换。 在读取转换结果时，用单片机的读信号和片选信号引脚经或非门后产生的正脉冲信号作为 OE 信号，用以打开三态输出锁存器。 3. 中断传送方式 采用中断方式可大大节省单片机的时间。 当转换结束时， EOC 向单片机发出中断请求信号，由中断服务子程序读取 A/D 转换结果并存储到 RAM 中，然后启动 ADC0809 的下一次转换。 三种典型连接电路 大体上说， ADC0809 在整个 51单片机系统中是作为外部 RAM 的一个单元定位的。 但具体到某一个连接方式， ADC0809 在整个 51 单片机系统中的定位又有一些差别。 1. 第一种典型连接 这是一种数据线对数据线、地址线对地址线的标准连接方式，如 图 (317)。 但是。