基于at89c51及adc0809数字电压表毕业论文

基于at89c51及adc0809数字电压表毕业论文内容摘要：

转换器逐个组模拟开关接通或断开，保证 A/D 转换正常进行。 A/D 转换结果由计数译码电路变成段码，最后驱动显示器显示出相应的数值。 此方案设计其优点是：设计成本低，能够满足一般的电压测量。 但设计不灵活，都是采用纯硬件电路，很难将其在原有的基础上进行扩展。 2．由单片机系统及 A/D 转换芯片构成这种方案是利用单片机系统与模数转换芯片、显示模块等的结合后，组成数字电压表。 由于单片机的发展已经成熟，利用单片机系统的软硬件结合，可以组装出应用电路来。 此方案的原理是模数(A/D)转换芯片的基准电压端，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。 模数(A/D)转换芯片将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号，然后通过对单片机系统进行软件编程，使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号，通过一定的算法计算出被测量电压的值，最后单片机系统将计算好了的被测电压值按一定的时序送入显示电路模块加以显示。 此方案不仅能够继承上一种方案的各种优点，还能改进上一种设计方案设计不灵活，难以在原基础上进行功能扩展等不足。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）7 方案论证方案 2 不仅能够继承方案 1 的各种优点，还能改进方案 1 设计方案设计不灵活，难于在原基础上进行功能扩展等不足。 经过以上方案设计，决定采用如图 21 所示方案。 单片机晶振电路复位电路4 位显示A/D 转换输入电路图 21 方案设计本章小结本章主要介绍了课题的设计方案，提出了两种方案。 此次毕业设计采用了方案二，本文是采用 ADC0808 芯片做 A/D 转换器。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）8第 3 章 硬件电路设计 系统主控电路单片机控制模块的作用是为控制各单元电路的运行并完成数据的换算或处理，主要由单片机、时钟电路、复位电路组成。 单片机 AT89C51单片机采用 MCS51 系列单片机 AT89C51。 它是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 128 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央微处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C51 单片机可提供多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）9图 31 AT89C51 引脚图P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址、数据总线复用口。 作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。 P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。 作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时，会输出一个电流。 P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O。 P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 作输入端时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流。 RST:复位输入。 当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE:当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的 8 位字节。 即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 EA：外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH） ，EA 端必须保持低电平（接地）。 XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 主要性能参数： MCS51 产品指令系统完全兼容； 字节可重擦写Flash 闪速存储器； 次擦写周期；：0Hz24Hz；密程序存储器；*8 字节内部 RAM； 个可编程 I/O 口； 个 16 位定时、计数器； 个中断源； UART 通道；模式。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）10 时钟电路单片机内部每个部件要想协调一致地工作，必须在统一口令——时钟信号的控制下工作。 单片机工作所需要的时钟信号有两种产生方式，即内部时钟方式和外部时钟方式。 图 32 是内部时钟方式：单片机内部有一个构成振荡器的增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端，这个放大器与作为反馈元件的片外晶振一起构成自激振荡器。 在该图中，电容 C2和 C3 取 30pF，晶体的震荡频率取 12Mhz，晶体震荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快。 实际连接如图 31 所示。 图 32 系统时钟电路 复位电路AT89C51 的复位电路如图 33 所示。 当单片机通电，立即复位。 电容 C 和电阻 R9 实现上电自动复位。 复位也是使单片机退出低功耗工作方式而进入正哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）11常状态的一种操作。 图 33 系统复位电路 A/D 转换电路A/D 转换器是 DVM 的心脏，利用它可将模拟量转换为数字量。 在 A/D 转换器中，因为输入的模拟信号在时间上是连续量，而输出的数字信号时离散量，所以进行转换时必须在一系列选定的瞬间对输入的模拟洗好取样，然后再把这些取样值转换为输出的数字量。 因此，一般的 A/D 转换过程是通过取样、保持、量化、编码这四个步骤完成的。 目前，A/D 转换器的类型多达数十种，其中常见形式见表 31。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）12图 31 常见的 A/D 转换器类型 形式积分型 双积分式，多重积分式，电荷平衡式斜坡型 斜坡（V/T）式，阶梯斜坡式，多斜式比较型 逐次比较式，跟随比较式，余数再循环比较式脉宽型 脉冲宽度调制式（PWM）复合型 积分斜坡式，两次取样式，多次取样式单片 A/D 转换器是采用 CMOS 工艺，将模拟电路与数字电路集成在同一芯片上，并且能配数显器件显示 A/D 转换结果的专用集成电路。 80 年代以来，随着 CMOS 大规模集成电路和超大规模集成电路的发展，各种新型单片 A/D 转换器竞相问世。 这类芯片集成度高，功能完善，价格较低，能以最简方式构成一块数字仪表或测试，被广泛用于新型数字仪表、智能仪器中。 其共同特点是测量准确的高、分辨力强、外围电路简单、耗电省、体积小、成本低、具有很高的性价比。 逐次逼近式 A/D 转换器属于直接型 A/D 转换器，它能把输入的模拟电压直接转换为输出的数字代码，而不需要经过中间变量，主要由比较器、环形分配器、控制门、寄存器与 D/A 转换器组成。 常用的 A/D 芯片有 ADC080AD083TLC2543C 等几种。 下面简单介绍一下这三个芯片。 ADC0808 是采样分辨率为 8 位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。 其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。 ADC0808 是 ADC0809 的简化版本，功能基本相同。 一般在硬件仿真时采用 ADC0808 进行 A/D 仿真，实际使用时采用 ADC0809 进行 A/D 转换。 AD0832 是一个 8 位 D/A 转换器芯片，单电源供电。 CMOS 工艺，低功耗。 它由一个 8 位输入寄存器、1 个 8 位 DAC 寄存器和一个 8 位 D/A 转换器组成。 可支持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择各输入通道TLC2543 是 TI 公司的 12 位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成 A/D 转换过程。 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。 它可以从主机告诉传输转换数据。 它有告诉的转换，通用的控制哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）13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。 由于是串行输入结构，能够节省 51 系列单片机 I/O 资源；且分辨率较高，因此在仪器仪表中有较为广泛的使用。 ADC0808 简介图 34 ADC0808 引脚图IN0~IN7：8 路模拟量输入。 A、B、C：3 位地址输入，2 个地址输入端的不同组合选择 8 路模拟量输入。 ALE：地址锁存启动信号。 在 ALE 的上升沿，将 A、B、C 上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。 D0~D7：8 位数据输入端。 A/D 转换结果由这 8 根线传送给单片机。 OE：允许输出信号。 当 OE=1 时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。 START：启动信号输入端。 STAR。