基于at89c52的交流数字电压表设计

基于at89c52的交流数字电压表设计内容摘要：

它有更小的量 化单位以及更高的分辨率。 转换时间： 转换时间是指模数转换器从控制其开始转换的信号到来开始，从输出端能够输出稳定的数字信号所经过的时间。 模数转换器的转换时间与转换电路的类型有关。 不同类型的转换器的转换速度相差甚远。 其中并行比较模数转换器的转换速度最高，逐次比较型的模数转换器的转换速度次之，间接模数转换器的转换速度最慢。 、 ADC0808 的相关介绍 本次设计我选用的模数转换器是 ADC0808，它是 AD公司采用 CMOS 工艺生产的一种 8位逐次比较型模数转换器。 除了精度有差别之外， ADC0808 和 ADC0809的功能及用法基本上都相同，它的典型转换时间为 100us，分辨率为 8位，总的不可调误差在正负（ 1/2） LSB 和正负 1LSB 之间，单一 +5V 电压供电时，此时输入电压范围为 0～ 5V，片内有 8通道模拟开关，可接入 8 个模拟量输入，工作温度范围为 40。 C～ +85。 C,其内部结构框图如下图 所示： 图 ， ADC0808 内部结构 8 路 模 拟 开 关 电压 比较器 寄位器 控制与定时电路 D/A 转换器 三 态 输出 缓冲器 地址锁存 与译码器 START CLORK VREF(+) VREF() VCC GND ADDA ADDB ADDC ALE IN1 IN2 IN3 IN06 IN4 IN6 IN7 IN8 IN5 D6 D4 D7 D5 D3 D0 D2 D1 EOC OE 第一部分包括 8路模拟选择开关（ IN0～ IN7）和对应的通道地址锁存与译码电路，可以进行分时采集 8 路模拟信号， 3 个地址信号 A、 B 和 C 决定哪一路模拟信号被选中并送到内部 A/D 转换器中进行转换。 C、 B和 A 为 000～ 111 分别选择 IN0～ IN7。 第二部分为一逐次逼近式数模转换器，它是由电压比较器、定时与控制电路、三态输出锁存器、逐次逼近式 D/A 转换器构成。 ADC0808 的引脚图如下图 所示。 图 ， ADC0808 的引脚图 上图中各外部引脚作用如下： INO～ IN7： 8路模拟信号输入端。 D7～ D0： 8位数字信号输出端。 CLORK：时钟信号输入端，最高允许值为。 当 CLORK 为 640kHz 时，转换时间为 100us。 ALE：地址码锁存输入端，当输入地址码稳定后， ALE 的上升沿将地址信号锁 存于地址锁存器内。 VREF(+)、 VREF()：分别为参考电压的正、负输入端，用于为 D/A 转换器的提供其基准参考电压。 一般情况下 VREF(+)接 +5V 高精度参考电源 ,VREF()接模拟地。 START:启动信号输入端。 该信号的上升沿到来时片内寄存器被复位，在其下降沿开始 A/D 转换。 EOC：转换结束信号输入端。 当 A/D 转换结束时 EOC 立即变成高电平，同时所得的 8位转换结果被送 入三态输出缓冲器进行锁存， EOC 端的输出信号能用来向 CPU 申请中断。 OE：输出允许控制输入端。 当 OE=1 时，三态输出缓冲器的数据送到数据总线。 VCC：电压输入线，接 +5V 的电源。 GND：地线。 ADDA、 ADDB、 ADDC：地址码输入端，用来输入地址信号的，当地址码不同时，则不同通道的模拟量输入信号将会被选中进行转换，选择情况如下表 1 所示。 表 ADC0808 的通道的选择情况 ADDC ADDB ADDA 选择的通道 0 0 0 通道 IN0 0 0 1 通道 IN1 0 1 0 通道 IN2 0 1 1 通道 IN3 1 0 0 通道 IN4 1 0 1 通道 IN5 1 1 0 通道 IN6 1 1 1 通道 IN7 、 A/D 转换电路的设计 作为模拟量输入通道中的一个重要环节， A/D 转换器是可以实现把模拟信号转换成相应的数字量的器件或装置，是一种计算机与模拟系统之间的接口。 因此，它的应用范围也越来越广泛，尤其是在在数据采集和控制系统中更为显著。 为了使 A/D 转换器能够应用于不同的场合，如今已经生产出了各种各样型号的 A/D转换器，跟照它们的工作原理的差别， A/D 转换器大概可以分成四种类型，即：逐次逼近式模数转换器、双积分式模数 转换器、计数比较式模数转换器以及并行式模数转换器，但是逐次逼近式和双积分式是就目前来说应用的最多的两种模数转换器。 逐次逼近式和双积分式主要区别是逐次逼近式模数转换器拥有更快的转换速度，而且它的转换精度也能达到很高，考虑要本次设计的精度要求，所以我选择了 ADC0808,它是典型的逐次逼近式模数转换器。 它将连续的 0～ 5V 模拟直流电压信号转换成 8 位的数字量后由 AT89C52 单片机的 P1 口接收，经单片机处理后再对双四路模拟开关 CD4052 进行相应的操作后选择出最佳的量程，再将经量程选择后的模拟电压信号进行模数转换 ，单片机把此次的转换结果进行相应的计算后送到显示电路显示电压值。 A/D 转换电路如下图 所示： 图 ， A/D 转换电路 、单片机最小系统电路 、单片机的简介 在微处理器问世后不久，便出现了以一个大规模集成电路为主组成的微型计算机 —— 单片微型计算机（简称单片机）。 由于单片机面向控制性应用领域，嵌入到各种产品中，以提高产品的智能化，所以单片机又成嵌入式微控制器。 在单片机内部含有计算机的基本功能部件： CPU、存储器、各种接口电路。 给单片机配上适当的外围设备和软件，便构成单片机的应用系统。 单片机的发展历程： 一、 20 世纪 70 年代为单片机的初级阶段 这个阶段以 Intel 公司的 MCS48 系列单片机为典型代表。 因受工艺和集成度的限制，单片机中的 CPU 功能地、存贮器容量小、 IO 接口的种类和数量少。 只能用在简单场合。 二、 20 世纪 80 年代为单片机的成熟阶段 这个阶段单片机的典型代表是 Intel 的 MCS96以及 MCS51 系列。 诞生了有着更高性能的 8 位和 16 位单片机。 提高了 CPU 的功能、扩大了存贮器的容量、增加了 IO接口的种类和数量，单片机内包含了异步串行口、 A/D、多功能定时器等特殊 IO电路。 单片机应用也得到了推广。 三、 20 世纪 90 年代至今为单片机高速发展阶段 世界上著名半导体厂商不断推出各种新型的 8位、 16 位和 32 位单片机，单片机的性能不断完善，品种大量增加，在功能、功耗、体积、价格等方面能满足各种复杂的或简单的应用场合需求，单片机应用深入到各行业和消费类的电子厂品中。 单片机 AT89C52 的相关介绍： 在本次设计中我采用的是 51系列单片机 AT89C52， 它含有 8k 的闪烁程序存贮器、 3 个 16 位的可编程定时器、 4 个 8 位的双向输入 /输出口、 1 个全双工串行通信口，共包括 6 个中断源（其中有 2 个外部 中断源、 3 个定时器的中断请求源和一个串行口中断请求源），它的随机存取数据存贮器扩大到了 256k，是一个 8位单片机，具有低电压、高性能等特点。 AT89C52 总体结构框图如下图 所示 : 图 ,AT89C52 总体结构框图 CPU 8KB FLASH 256B RAM P0 口 P2 口 P1 口 定时器 T2 中断系 统 P3 口 定时器T0、 T1 串行口 UART 时钟电路 XTAL11 XTAL2 程序存贮器 数据存贮器 AT89C52 芯片为 40 引脚双列直插式封装，其引脚排列如下图 所示： 图 ,AT89C52 引脚图 AT89C52 单片机共有 40 个引脚，上图中作用引脚的作 用说明如下： XTAL1（ 19 脚 ） 和 XTAL2（ 18 脚） :振荡器的输入输出引脚，通常把 12MHz晶振接在其引脚端。 RST（ 9 脚） :复位信号输入引脚，输入高电平使其复位，低电平退出复位。 VCC（ 40 脚）和 GND（ 20 脚） ： VCC 作为供电引脚，一般接 接 +5V 电源 ， GND则一般接地。 ALE：运行方式时，该引脚为外部存贮器输出低 8 位地址锁存信号。 PSEN：外部程序存贮器的读选通信号，当 AT89C52 的 CPU 由外部程序存贮器取指令（或数据）时，在 CPU 的每个机器周期， PSEN 输出两个负脉冲作为读选通信号。 此时，如果 CPU 是对外部数据存储器进行访问，则将跳过两次 PSEN 信号。 EA/Vpp：当为运行方式时， EA 为程序存贮器的选择信号， EA 接高电平时 CPU可以从外。