简易数字电压表的设计

简易数字电压表的设计内容摘要：

引脚双列直插式封装，其引脚排列如图 36所示。 口： P2 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口的输出缓冲器可驱动 4个 TTL 逻辑门电路。 对 P2 口管脚写入 “1” 后，被内部上拉电阻拉高，可用作输入。 P2口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部接有上拉电阻的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2口输 出地址的高八位。 在访问 8 位地址外部数据存储器时， P2 口线上的内容，在整个访问期间不改变。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 口： P3 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P3 口的输出缓冲器可驱动 4个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口管脚写入 “1” 后，被内部上拉电阻拉高，可用作输入。 P3口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部接有上拉电阻的缘故。 P3口除了一般 I/O 线的功能外，还具有更为重要的第二功能，如表 32 所示。 P3 口同时为FLASH 编程和编程校验接收一些控制信号。 表 32 P1 口的第二功能 端口引脚 第二功能 MOSI(用于 ISP 编程 ) MISO(用于 ISP 编程 ) SCK(用于 ISP 编程 ) RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INTO（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（定时器 0 外部输入） T1（定时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） （ 1） VCC：电源电压； （ 2） GND：接地； （ 3） P0 口： P0 口是一组 8 位漏极开路双向 I/O 口，每位引脚可驱动 8 个 TTL 逻辑门路。 对 P0 口的管脚写 “1” 时，被定义为高阻抗输入。 在访问外部数据存储器或程序 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 10 页 共 28 页 存储器时，它可以被定义为数据总线和地址总线的低八位。 在 FLASH 编程时， P0 口作为原码输入口；当 FLASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须接上拉电阻。 （ 4） P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1口的输出缓冲器可驱动 4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P1 口管脚写入 “1” 后，被内部上拉电阻拉高，可用作输入。 P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部接有上拉电阻的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为低八位地址接收。 P1 口还具有第二功能，如表 32所示。 （ 5） RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 （ 6） ALE//RPOG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 （ 7） /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。 （ 8） /EA/VPP：当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 （ 9） XTAL1：片内高增益反向放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 （ 10） XTAL2：片内高增益反向放大器的输出端。 AT89S51 的复位电路 AT89S51 的复 位电路如图 37所示。 当单片机一上电，立即复位；另外，如果在运行中，外界干扰等因素使单片机的程序陷入死循环状态或 “ 跑飞 ” ，就可以通过按键使其复位。 复位也是使单片机退出低功耗工作方式而进入正常状态的一种操作。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 11 页 共 28 页 图 37 复位电路 电容 C和电阻 R1 实现上电自动复位。 增 加按键开关 S 和电阻 R2 又可实现按键复位功能。 R2 的作用是在 S 按下的时候，防止电容 C放电电流过大烧坏开关 S的触点。 因保证 R1/R2 10。 一般取 C=10uF,R2=100Ω ， R1=。 AT89S51 与 ADC0809 的连接 图 38 AT89S51 与 ADC0809 的连接电路 AT89S51 与 ADC0809 的连接电路如图 38 所示。 AT89S51 与 ADC0809 的连接必须注意处理好 3 个问题： START 端送一个 100ns 宽的启动正脉冲； EOC 端上的状态信息，因为它是 A/D转换的结束标志； 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 12 页 共 28 页 “ 三态输出锁存器 ” 分配一个端口地址，也就是给 OE 端送一个地址译码器的输出信号。 4 位 一体 7 段 LED 数码管 本 设计 的显示模块主要由一个 4位一体的 7段 LED 数码管 (SM410564)构成，用于显示测量到的电压值。 它是一个共阳极的数码管，每一位数码管的原理图如图 113 所示。 每一位数码管的 a,b,c,d,e,f,g 和 dp 端都各自连接在一起，用于接收 AT89S51 的 P1 口产生的显示段码。 1， 2， 3， 4 引脚端为其位选端，用于接收 AT89S51 的 P3 口产生的位选码。 图 310和图 39 分别为其实物图和引脚图。 图 39 一位数码管的原理图 图 310 SM410564 数码管实物图 整机 电路 及工作原理 本设计采用 AT89S51 单片机芯片配合 ADC0809 模 /数转换芯片构成一个简易的数字电压表。 设计的硬件电路由主控部分 (单片机 AT89S51)、采集模拟量部分（ A/D 转换一路 ADC0804）、显示部分（四位八段数码管）、报警电路（蜂鸣器） 4 个部分组成。 各部分之间相互协作，构成一个统一的有机整体，实现数字电压表的功能。 该电路通过 ADC0809 芯片采样输入口 IN0 输入的 0～ 5 V 的模拟量电压，经过模 /数 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 13 页 共 28 页 转换后，产生相应的数字量经过其输出通道 D0～ D7传送给 AT89S51芯片的 P0口。 AT89S51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，并通过其 P1口经驱动芯片 74HC245 驱动，再传送给数码管。 同时它还通过其三位 I/O 口 、 、 产生位选信号，控制数码管的亮灭。 另外， AT89S51 还控制着 ADC0809 的工作。 其ALE 管脚为 ADC0809 提供了 1MHz 工作的时钟脉冲； 控制 ADC0809 的地址锁存端(ALE)； 控制 ADC0809 的启动端 (START)； 控制 ADC0809 的输出允许端 (OE)； 控制 ADC0809 的转换结束信号 (EOC)。 各部分的硬件电路设计 详见附录一。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 14 页 共 28 页 第 4 章 软件设计 主程序设计 初始化中主要对 AT89S51， ADC0809 的管脚和数码管的位选及所用到的内存单元70H,78H,79H,7AH 进行初始化设置。 准备工作做好后便启动 ADC0809对 IN0脚输入进的 0～ 5V电压模拟信号进行数据采集并转换成相对应的 0～ 255 十进制。