基于单片机的直流电压表的课程设计

基于单片机的直流电压表的课程设计内容摘要：

9 电子信息工程单片机设计报告 21 第四章 软件电路设计 初始化程序 所谓初始化，是对将要用到的 51单片机内部部件或扩展芯片进行初始化工作状态设定。 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，开中断和打开定时器等。 程序如下所示： TMOD=0x01。 //定时器 0，模式 1 TH0=TIME0H。 //定时器初值的高八位送入 TH0 TL0=TIME0L。 //定时器初值的低八位送入 TH0 TR0=1。 //启动定时器 ET0=1。 //开定时器中断 EA=1。 //开总中断 A/D转换程序 A/D转换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相应的内存单元，其中流程图如图： 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 22 运用 LCD1602 进行驱动显示，程序模块包括 LCD 初始化、 1 个字符子程序、 1 个命令子程序、 1 个数据子程序、 1 个数据子程序以及组字符写入 LCD 进行驱动显示；模式设置为： 8 位 2 行 5*7 点阵，控制指令如图下图，按照指令进行编写程序，驱动 LCD1602. 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 23 按键调节程序 为实现设置最低电压阈值，低于该值则系统报警功能，系统设置 3 个功能键，即： K1— 设置键、 K2— 数字加键、 K3— 数字减键。 通过对数字加键或数字减键操作，可以对设定上限或下限电压每次操作增加或减小 度；通过 K1 的操作次序确定当前的显示和校正内容，由S2 和 S3 进行校正，并且可以一位位进行 调节并不影响临近数值，稳定 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 24 第五章 个人负责模块 最小系统，报警程序设计 晶振电路及功能介绍 U130p FU230p FX1CRY STA L 单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。 单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。 通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。 有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。 晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。 如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。 我们采用的晶振是 12M 的石英晶振，经过两个磁片电容后分别接入 XTAL XTAL2 脚，使用单片机的内部晶振电路。 12M 晶振为单片机提供 1uS 的机器周期。 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 25 按键复位电路 C4E L E C T R O 2R110KR210KS1SW P BV C C 单片机在启动时都需要复位，以使 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。 89 系列单片机的复位信号是从 RST 引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。 当系统处于正常工作 状态时，且振荡器稳定后，如果 RST 引脚上有一个高电平并维持2 个机器周期 (24 个振荡周期 )以上，则 CPU 就可以响应并将系统复位。 单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。 上电复位 AT89S51 的上电复位电路，只要在 RST 复位输入 引脚 上接一电容至 Vcc 端，下接一个电阻到地即可。 对于 CMOS 型单片机，由于在 RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1?F。 上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电 容加给RST 端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着 Vcc 对电容的充电过程而逐渐回落，即 RST 端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。 为了保证系统能够可靠地复位， RST 端的高电平信号必须维持足够长的时间。 上电时， Vcc 的上升时间约为 10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为 10MHz，起振时间为 1ms；晶振频广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 26 率为 1MHz，起振时间则为 10ms。 在图 2 的复位电路中，当 Vcc 掉电时，必然会使 RST 端电压迅速下降到 0V 以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。 另外，在复 位期间，端口 引脚 处于随机状态，复位后，系统将端口置为全 “l” 态。 如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器 PC 将得不到一个合适的初值，因此， CPU 可能会从一个未被定义的位置开始执行程序 按键位 手动按钮复位需要人为在复位输入端 RST 上加入高电平。 一般采用的办法是在 RST 端和正电源 Vcc 之间接一个按钮。 当人为按下按钮时，则 Vcc 的 +5V 电平就会直接加到 RST 端。 手动按钮复位的电路如所示。 由于人的动作再快也会使按钮保持接通 达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。 在设计中，我们采用按键复位， 在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是 10k。 所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的 倍（单片机的电源是 5V，所以充电到 倍即为 ），需要的 时间 是 10K*10UF=。 在单片机启动 后，电容 C 两端的电压持续充电为 5V，这是时候 10K 电阻两端的电压接近于 0V， RST处于低电平所以系统正常工作。 当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容 开始释放之前充的电量。 随着时间的推移，电容的电压在 内，从 5V 释放到变为了 ，甚至更小。 根据串联电路电压为各处之和，这个时候 10K 电阻两端的电压为 ，甚至更大，广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 27 所以 RST 引脚又接收到高电平。 单片机系统自动复位。 报警程序设计 的驱动程序编写及详细分析 void vShowVoltage (uint uiNumber,uchar cNumber[]) { uchar ucaNumber[3]。 uchar ucCount。 if((uiNumber255)amp。 amp。 (uiNumber0)) { ucaNumber[0]=cNumber[0]。 ucaNumber[1]=cNumber[1]。 ucaNumber[2]=cNumber[2]。 for(ucCount=0。 ucCount3。 ucCount++) { Show_1_Char(ucaNumber[ucCount]+48)。 if(ucCount==0) Show_1_Char(39。 .39。 )。 } } else {Show_Char()。 } 适应一般的模拟量转换要求。 其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在 0~5V之间。 芯片转换时间仅为 32μS ，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。 独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 28 的更加方便。 通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择 . AD0832的工作原理 ADC0832 的特点 8 位分辨率；双通道 A/D 转换； 输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容； 5V 电源供电时输入电压在 0~5V 之间； 工作频率为 250KHZ，转换时间为 32μ S； 一般功耗仅为 15mW； 8P、 14P— DIP（双列直插）、PICC 多种封装； 商用级芯片温宽为 0176。 C to +70176。 C，工业级芯片温宽为 −40176。 C to +85176。 C； ADC0832 的优点 ADC0832A/D 转换芯片 0—— 255 级，可以适应一般的模拟量转换要求其内部电源输入与参考电压的复用，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。 独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。 通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选 择。 ADC0832 的工作模式 只用一通道 DO 端与 DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用。 ADC0832 的工作时序 当 ADC0832 未工作时其 CS输入端应为高电平，此时芯片禁用， CLK和 DO/DI 的电平可任意。 当要进行 A/D 转换时，须先将 CS 使能端广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 29 置于低电平并 且保持低电平直到转换完全结束。 此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端 CLK 输入时钟脉冲， DO/DI 端则使用 DI 端输入通道功能选择的数据信号 . 2 位数据为 1,0 时，只对 CH0 进行单通道转换 (本程序用通道 0) 为 1,1 时，只对 CH1 进行单通道转换 ； 为 0,0 时，将 CH0 作为正输入端 IN+， CH1 作为负输入端 IN进行输入 ； 为 0,1 时，将 CH0 作为负输入端 IN， CH1 作为正输入端 IN+进行输入。 从第 4 个脉冲下沉开始由 DO 端输出转换数据最高位 DATA7，随后每一个脉冲下沉 DO 端输出下一位数据。 直到第 11 个脉冲时发出最低位数据 DATA0，一个字节的数据输出完成。 也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第 11 个字节的下沉输出 DATD0。 随后输出 8 位数据，到第 19 个脉冲时数据输出完成，也标志着一次 A/D 转换的结束。 0832 的工作时序图 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 广西师范大学职业技术师范学院 09 电子信息工程单片机设计报告 30 0832 的驱动程序编写及详细分析 单片机串行口方式 0 与 ADC0832 的接口 ,单片机 P2^5接 ADC0832的 CS, TXD (接 0832的 CLK)作为时钟信号输出端 , RXD (接 0832的 DO和 D I)作为启动位、配置位的发送端以及 A /D转换后输出数据的接收端。 由于 ADC0832在 CS变低后的前 3个周期内 ,DO端为高阻态。 转换开始后 ,D I线禁止 ,因此 ,D I端和 DO端可连接在一起 .ADC0832的时钟频率最高为 400kHz,单片机晶振可选用 4MHz,在 TXD的输出频率为 4MHz/12 = 333. 3kHz,符合要求。 ADC0832输出的串行数据共 15位 ,由两段 8位 数据组成 ,前一段是最高位在先 ,后一段是最高在后 ,两段数据的最低位共用。 只有在时钟的下降沿 ,ADC0832的串行数据才移出一位。 由单片机控制时钟信号的发送 , 并由 TXD 发出 , 以达到控制 ADC0832输出数据位的目的。 为了得到一列完整的 8位数据 ,单片机分两次采集含有不同位的数据 ,再合成一列完整的 8位数据 .由上面的 0832的工作时序，及硬件设计编写了下面的 0832的驱动程。