基于单片机的数字电压表的设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的数字电压表的设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

353433323130292827262524232221（80 31）（80 51） 图 16 MCS51 系列单片机芯片引脚图 现将各引脚分别说明如下： VCC：接 +5V电源正端。 VSS：接 +5V电源地端。 XTAL1： 片内反相放大器输入端。 XTAL2： 片内反相放大器输出端。 外接晶体时， XTAL1 与 XTAL2各接 晶体的一端，借外接晶体与片内反相放大器构成振荡器。 /输出引脚 ～ ： P0口的 8 个引脚。 在不接片外存储器与不扩展 I/O 接口时，可作为准双向输入 /输出接口。 在接有片外存储器或扩展 I/O 接口时， P0 口分时复用为低 8 位地址总线和双向数据总线。 ～ ： P1 口的 8 个引脚。 可作为准双向 I/O 接口使用。 ～ ： P2口的 8 个引脚。 一般可作为准双向 I/O 接口；在接有片外存储器或扩展I/O 接口且寻址范围超过 256 个字节时， P2 口用为高 8 位地址总线。 ～ ： P3口的 8个引脚。 除作为准双向 I/O 接口使用外，还具有第二功能，见表22。 表 22: 输入 /输出引脚 引脚 第二功能 RXD (串行输入口 ) TXD (串行输出口 ) INT0 (外部中断 0 请求输入端 ) INT1 (外部中断 1 请求输入端 ) T0 (定时器 /计数器 0 计数脉冲输入端 ) T1 (定时器 /计 数器 1 计数脉冲输入端 ) WR (片外数据存储器写选通信号输入端 ) RD (片外数据存储器读选通信号输入端 ) ALE/ PROG ： 地址锁存有效信号输出端。 在访问片外程序存储器期间，每机器周期该信号出现两次，其下降沿用于控制锁存 P0 口输出的低 8 位地址。 PSEN ： 片外程序存储器读选通信号输出端，或称 片外取指信号输出端。 在向片外程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期该信号两次有效（低电平），以通过数据总线P0口读回指令或常数。 在访问片外数据存储器期间， PSEN 信号将不出现。 RST/VPD： RET 写全是 RESET，是复位端。 单片机的振荡器工作时，该引脚上出现持 续两个机器周期的高电平就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。 上电时，考虑到振荡器有一定的起振时间，该引脚上高电平必须持续 10ms 以上才能保证有效复位。 VCC 掉电期间，该引脚如接备用电源 VPD（ +5V177。 ） ,可用于保存片内 RAM 中的数据。 当 VCC 下降到某规定值以下， VPD 便向片内 RAM 供电。 EA /VDD： 片外程序存储器选用端。 该引脚有效（低电平）时只选用片外程序存储器，否则计算机上电或复位后先选用片内程序存储器。 综上所述，对 MCS51 系列单片机的引脚可归纳出下列两点： ① 单片机功能多，引脚少，许多引脚都具有第二功能。 ② 单片机对外呈三总线形式。 由 P P0组成 16 位地址总线；由 P0 分时复用为 数据总线；由 ALE、 PSEN 、 RST、 EA 、与 P3口中的 INT0 、 INT1 、 T0、 T WR 、 RD 共10 个引脚组成控制总线。 因是 16 位地址线，使片外存储器的寻址范围达到 64K 字节。 单片机在系统中的应用 在整个系统中，单片机的控制功能为：采用 T0 口对 V/F转换之后 的频率进行计数，采用 T1口进行定时，采用 、 、 ，采用 号是交流信号还是直流信号，采用 ，采用串行输入端 RXD作为移位寄存器的输入端，采用串行输出端 TXD作为移位脉冲，电路如图 17所示： 系统的控制过程为： T1 口 定时， T0口采样，E A /V P P31X T A L 119X T A L 218R S T9P 3. 7( R D )17P 3. 6( W R )16P 3. 2( I N T 0)12P 3. 3( I N T 1)13P 3. 4( T 0)14P 3. 5( T 1)15P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78( A D 0) P 0. 039( A D 1) P 0. 138( A D 2) P 0. 237( A D 3) P 0. 336( A D 4) P 0. 435( A D 5) P 0. 534( A D 6) P 0. 633( A D 7) P 0. 732( A 8) P 2. 021( A 9) P 2. 122( A 10 ) P 2. 223( A 11 ) P 2. 324( A 12 ) P 2. 425( A 13 ) P 2. 526( A 14 ) P 2. 627( A 15 ) P 2. 728P S E N29A L E /P R O G30( T X D ) P 3. 111( R X D ) P 3. 010GND20V C C40A T 89 C 51P0P1P2P3P4P5T0T X DR X DP 0. 0D P 1D P 2D P 3510KR1510KR2510KR3P 0. 0dp1dp2dp33KR73KR63KR53KR4VDD10KR 2922uFC3VDD33pFC233pFC1Y112MA T 89 C 51P 1. 3 图 17控制部分电路图 定时时间到，采样结束，通过单片机进行计算并选择适当的量程，然后再进行采样、计算、显示。 5. 显示部分的设计 8279芯片 图 18 显示电路 8279是一种可编程的键盘 /显示器接口芯片。 它既具有按键处理功能，又具有自动显示功能，在单片机系统中应用很广泛。 8279内部有键盘 FIFO（先进先出堆栈） /传感器，双重功能的 8 8＝ 64BRAM，键盘控制部分可控制 8 8＝ 64 个按键或控制 8 8 阵列方式的传感器。 该芯片能自动消除键抖动并具有双键锁定保护功能。 显示 RAM容量为 16 8，即显示器最大配置可达 16位 LED数码显示。 8279的组成和基本工作原理 图 19为 8279内部结构框图。 由图可知， 8279由下列电路组成： 1）数据缓冲器和 I/O控制 数据缓存器为双向缓冲器，连接内、外总线，用于传送 CPU和 8279之间的命令或数据。 I/O控制线用于 CPU对 8279内部各种寄存器、缓冲器读写数据和读写状态命令的控制。 CS 是片选信号， CS =0时 8279被选通， CPU才能对其进行读、写操作； RD 、 WR 是来自 CPU的读、写控制信号； A0用于区别信息 的特性， A0＝ 1，表示数据线输入的是指令，输出的是状态字； A0＝ 0，表示输入输出的是数据。 2）控制与定时寄存器及定时控制 控制与定时寄存器用来寄存键盘和显示器的工作方式，以及由 CPU编程的其他操作方式。 这些寄存器一旦接收并锁存 CPU送来的命令，就通过译码产生相应的信号，从而完成相应的控制功能。 定时控制包含基本的计数链，首级计数器是一个可编程的 N分频计数器。 N可以在 2～31之间由软件编程，以便从外部时钟 CLK分频得到内部所需要的 100KHz时钟。 然后再经过数据缓冲器 I/O 控制 FIFO/传感器 RAM的状态寄存器 键盘去抖动与控制 8 8FIFO/传感器 RAM 控制与定时寄存器 显示地址寄存器 16 8 显示 RAM 显示寄存器 定时与控制 扫描计数器 回复 OUTA0~3 OUTB0~3 BD SL0~3 RL0~7 时钟复位 D0~D7 RD WR CS A0 IRQ 图 19 8279 内部结构框图 CNTL/STB SHIFT 分频，为键盘扫描提供适当的逐行扫描频率和显示时间。 3）扫描计数器 扫描计数器由两种工作方式：编码方式和译码方式。 编码工作方式时，计数器作二进制计数， 4 位计数状态从扫描线 SL0～ SL3 输出。 外接4/16译码器，能提供 16位 LED的字位控制；外接 3/8译码器，能为行列式键盘提供 8列扫描信号，与 RL0～ RL7构成 8 8键盘的行列扫描。 译码方式工作时，扫描计数器的最低二位被译码后，从 SL0～ SL3输出一位低电平，可接 4位 LED或 4 8键盘。 4）回复缓冲器、键盘去抖动及控制、回复缓冲器用来接收并锁存来自回复线 RL0～ RL7的 8个回复信号。 （ 1）在键盘工 作方式中，回复线为行列式键盘的行（列）输入线。 在逐行逐列扫描时，回复线用来搜寻每一行（列）中闭合的键。 当某一键闭合时，去抖电路被置位，延时 10ms后，再检验该键是否继续闭合，并将该键的地址和附加的移位、控制状态一起形成键盘数据，送入 8279内部 FIFO RAM（先入先出存储器）。 键盘数据格式如表 33所示： 表 33 键盘数据格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 控制 移位 扫描 回复 控制（ D7）和移位（ D6）的状态由 CNTL、 SHIFT端外接的两个附加按键决定； 扫描（ D D D3）来自扫描计数器，是闭合键所在列的编号，由 SL0～ SL3确定； 回复（ D D D0）是闭合键所在行的编号，由 RL0～ RL7确定。 （ 2）在传感器开关状态矩阵方式中，回复线的内容直接被送往相应的传感器 RAM（即FIFO存储器）。 （ 3）在选通输入方式工作时，回复线的内容在 CNTL/STB信号的脉冲上升沿被送入 FIFO RAM。 5） FIFO/传感器 RAM及其状态寄存器 FIFO/传感器 RAM是一个双重功能的 8 8位 RAM。 在键盘或选通方式工作时，它是 FIFO RAM，其写入或读出遵循先入先出的原则。 FIFO状态寄存器用来存放 FIFO RAM的状态，如 RAM 是满还是空，其中存有多少数据，是否操作 出错等。 若 FIFO RAM不空，例如已存有闭合键的键值，状态逻辑将产生 IRQ=1信号，向 CPU申请中断。 在传感器矩阵方式工作时，这个存储器又是传感器存储器，它存放着传感器矩阵中的每一个传感器状态。 在此方式中，若检索出传感器的变化， IRQ信号变为高电平，向 CPU申请中断。 6）显示 RAM和显示地址寄存器 显示 RAM用来存储显示数据，容量为 16 8 位。 在显示过程中，存储的显示数据轮流从显示寄存器输出。 显示寄存器 分为 A、 B两组， OUTA3～ 0和 OUTB3～ 0可以单独送数，也可以组成一个 8位的字。 显示寄存器的输出与显示扫描配合，不断从显示 RAM中读出显示数据，同时轮流驱动被选中的显示器件，以达到多路复用的目的，使显示器件呈现稳定的显示状态。 显示地址寄存器用来寄存 CPU 读 /写显示 RAM的地址，它可以由命令设定，也可以设置成在每次读出或写入之后自动递增。 8279引脚及功能 8279是具有 40个引脚的双列直插式封装的芯片，其引脚及功能如图 110所示。 下面介绍各引脚功能。 1）数据线 D0~D7是双向三态数据 总线，在接口电路中与系统数据总线相连，用以传送 CPU与 8279之间的数据和命令。 2）地址线 CS ＝ 0选中 8279，当 A0＝ 1为命令字及状态字地址。 A0＝ 0为片内数据地址，故 8279芯片占用两个端口地址。 3）控制线 VCC RL1 RL0 CNTL/STB SHIFT SL3 SL2 SL1 SL0 OUTB0 OUTB1 RL2 RL3 CLK IRQ RL4 RL5 RL6 RL7 RESET RD WR 1 40 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 31 10 8279 30 8279 有较多的控制线。 （ 1） CLK：时钟输入线 8279 所需时钟频率为 100kHz,该频率通常由 8051 单片机 ALE端分频得来。 ALE的频率为单片机系统。