2022年基于单片机的水位监控系统设计.docx

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1、精品学习资源水资源已成为中国当前和将来进展重要资源，因此对水资源的合理利用有重要意义；在我国很多地方都需要水位监测，如工厂蓄水池、农田浇灌用的水库、江河水位等等，因此利用现代化的通信手段对水资源进行测控以及使用运算机治理系统来实现对水位监测点现场水位等数据的采集与监测，并可在水位信息治理平台上进行水位数据的储备、显示、查询等，将是对水资源实现科学治理的一个重要手段；本文从经济性和牢靠性动身，在试验的基础上，设计了一种能够实现水位自动掌握的装置；单片机技术的测控系统以其体积小，牢靠性高而被广泛采纳；本文对该测 控系统进行了分析设计；第一，设计针对系统所使用的单片机的性能和进展情 况做了简洁介绍；

2、对超声波传感器的原理做了简洁分析，对系统使用的模/ 数转换芯片 ADC0809也做了性能方面的简洁说明；其次，论文重点对测控硬件、软件的组成进行了分项、模块化逐步分析设计；对各部分的电路一一进行了介绍，最终实现了该系统的硬件电路；绘制了电路原理图；关键词： 单片机、 ADC0809、软件系统、硬件系统Abstract欢迎下载精品学习资源The water resources has become Chinas current and future development of the important resource,It has important significance for th

3、e rational utilization of water resources. In many places of our country need to water level monitoring, such as plant reservoir, reservoirs, irrigation water level and so on, therefore the use of modern means of communication to measure and control the water resources as well as the use of computer

4、 management system to realize the acquisition and monitoring of data level monitoring in field level, and water level data storage, in the water level information management platform display, query and so on, is an important means to realize the scientific management of water resources. This paper f

5、rom the economic and reliability point of view, on the basis of experiment, a device which can realize automatic water level control is designed.Control system of single chip microcomputer technology with its small size, high reliability and is widely used in. The paper analyzes the design of the me

6、asurement and control system. First of all, the performance and the development of the design used in thesingle chip microcomputer is introduced briefly； principle of the ultrasonic sensor to doa simple analysis, the system uses the analog-to-digital conversion chip ADC0809 haalso made the simple de

7、scription of properties.Secondly, the paper focuses on the measurement and control hardware composition, software for the breakdown, modular design analysis phase. On the part of the circuit one one is introduced, the final realization of the system hardware circuit. Drawing the circuit diagramKeywo

8、rd: MCU, ADC0809, software system, hardware system第一章引言欢迎下载精品学习资源1.1 课题讨论的意义及作用中国水之源总量居世界第六位，人均占有水资源量仅为世界人均占有量的四分之一，并且在地域上分布很不平稳，长江以北的广大地区，特殊是北方 大、中城市大部分地区处于缺水状态，水资源短缺已成为制约我国经济进展的一个重要因素；合理的利用水资源已成为我国现在面临的一个重要问题；为了达到水资源的合理利用，除了要在兴修水利工程和提高全民节水意识等方面努力提高；而更重要的是应用新的技术信息，实时精确的明白和把握各种水情信息，以此依据做出正确的水资源调度和治理

9、，做到防患于未然，尽可能削减水资源的铺张；再加上长期以来水情水位测量始终是水文、水利部门的重要课题；为准时发觉事故苗头，防患于将来，经济有用、牢靠的水位无线监测系统将会发挥庞大的作用；水位是水库大坝安全、水利排灌调度、蓄水、泄洪的重要参数之一；水位的自动化监测、传输和处理为水库现代化建设供应了良好的基础资料；在工农业生产的很多领域都需要对水位进行监控；在现场可能无法靠近或无需人力来监控时，我们就可以通过远程监控，坐在监控室里对着相关的仪器就能对现场进行监控，既便利又节约人力；为了保证地区安全，需要对水库水位、拦污栅压差和尾水位进行监测；但是, 由于实际情形的不同 , 因此就有着不同的技术要求

10、, 而且水位参数的测量方法和测量位置不同，对监测设备的要求亦有所不同；这样往往造成监测系统设 备专用化程度高 , 品种多, 互换性差 , 不利于设备爱护 , 亦增加了设备设计、生产、安装的复杂性；因此 , 在综合讨论水库水位监测的实际情形以及特点的基础上, 利用现代电子技术 , 特殊是单片机技术 , 设计开发一种通用性好 , 牢靠性高 ,爱护便利 , 可适用于多种监测环境的多模式水位自动监测系统具有重要的实际意义；本课题依据水库的水位测量需要 , 设计远程单片机水位监测系统，系统具有水位的自动检测，定时处理、数据 GPRS远程上传等功能 ；该监控系统的设计将欢迎下载精品学习资源会大大节约了人力

11、物力，能够低功耗的实现24 小时连续监测和上传，为更好的适应现代水位测量的需求，为水库的大坝的安全、蓄水泄洪等供应依据；1.2 课题讨论的背景及进呈现状随着我国经济社会的进展，对水文信息不断提出新要求，水文观测内容不断增加，对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求；现代电子技术、传感技术、通信技术、嵌入式技术和运算机技术的快速进展和普及，为远程监控系统的实现供应了抱负的平台，因此越来越多的水文站把基于无线通讯技术的嵌入式 arm监控系统作为水利系统自动化治理的新手段；而随着水利自动化技术不断进展，水利系统的自动化水平也在逐步提高；水文监测是水文传感器技术与采集、储备、传

12、输、处理技术的集成；其监测范畴为：江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数；监测内容为：水位、流量、流速、降雨（雪）、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等；而本次设计所涉及的水库水位远程监测只是水文监测系统中的一部分，用来监测水库水位；从水文传统的人工监测技术分析来看，主要存在以下问题：记录方式以模拟方式为主，就是数字方式记录的也很难便利的输入运算机处理；据处理基本靠人工处理判定，费时易错；水文信息的采集、传输、处理的实时性和精确性较差，无法适应现代水文的需求；目前我国水文自动测报系统建设的三个阶段：初级阶段、进展阶段以及网欢迎下载精品学习资源络化阶段；上一世纪七十岁月中期开头到八十岁月中期为初级

13、阶段；八十岁月中后期开头的十余年为（小流域）水文自动测试系统建设的进展期；九十岁月后期为适应防汛和水利调度现代化、信息化的要求，以及近代通信、嵌入式、运算机和网络技术高速进展的时代特点，水文自动测试系统的建设进入了网络化阶段；近三十年的进展历史，水文自动测报系统的建设和技术有了庞大的进步；在不同的历史时期，所建系统快速采集的数据，为防汛和水利调度的决策供应了依据和参考，发挥了相当大的社会经济效益；不少系统除常规水雨情信息外，闸门开度、大坝渗压渗流、灌区水位流量、土壤墒情、风向风速、温度湿度、地下水位乃至在线水质监视参数间续纳入遥测系统，使遥测系统的功能大为扩展，从而可为防汛、水利调度、水环境治

14、理等各应用服务供应了更多的实时数据；水文自动测报系统运用的先进技术有：牢靠的传感技术：各种类型的传感技术，声学、光学、力学和化学的传感技术；系统的可自动监测的参数不断丰富；全部可利用的通信技术：有线和无线通信技术，自建和公共通信网等；系统的实时传输越来越快捷、精确；欢迎下载精品学习资源运算机及电子技术：从单片机到个人电脑、服务器，从高牢靠的RTU 到双机冗余，系统功能和牢靠性不断提高；网络技术：从局域网到广域网，从数据库到数据共享，为预报供应了更好的数据基础；系统为地方乃至全国的防汛、水资源调度准时供应精确数据的才能越来越强；现在用于自动化监测的水位传感器主要有浮子式水位计、压力式水位计、电子

15、水尺和超声波水位计等；（1） ）采纳浮子感应原理；当水库水位变化时，浮子的移动通过钢丝绳、鼓形轮使轴上的光电编码器发生相应的移动，从而将机械位移量转换成电子数字量送给微机系统进行处理，实时显示水位信号；该测量方式是我国最早采纳的一种水位测量方式，技术相对成熟，比其其它水位测量方式，要多一套机械传动机构，简洁发生钢丝锈蚀、缠绕等故障，爱护安装相对较纷杂，九十岁月以后已不常采用；（2） ）采纳压阻式液位变送器；水库水位变化时，压阻式液位变送器将水深压力信号转换为电压信号，送给微机系统进行处理，实时显示水位信号；该水位测量方式因无机械传动部分，爱护安装便利，测量精度牢靠性不断提高，是当欢迎下载精品学

16、习资源今用得较多的一种水位测量方式；（3） ）超声波水位测量；超声波测量水位的原理是利用超声波的反射时间来测距，传感装置向水面发射超声波，水面反射部分回波，反射波被装置探测， 波的运动时间与距离成正比，通过声速及所测时间即可求得水位；水位测量方式比较结果：水位测量方式较多，有浮子式、压阻式、超声波、激光、吹气式等；从进展前途动身，对于我们来说，选取超声波水位测量比较合适；欢迎下载精品学习资源其次章 单片机水位监控系统的分析与设计2.1 系统实现方案水库水位监控系统主要又 CPU（89C51），水位监测接口电路，液晶显示电路，报警电路，复位电路，时钟电路等部分组成；如下图所示；2.2 AT89C

17、51 单片机的性能及应用单片机是早期 Single Chip Microcomputer 的直译，它反映了早期单片机的形状和本质；然后，依据面对对象，突出掌握功能，在 片内集成了很多外围电路及外设接口，突破了传统意义上的运算机 结构，进展成 microcontroller 的体系结构，目前国外已普遍称之为微掌握器 MCU （ Microcontroller Unit ）；鉴于它完全作嵌入应用， 故又称为嵌入式微掌握器 Embedded Microcontroller；大多数单片机采纳哈佛（ Harvard）结构体系，即数据储备空间与程序储备空间相互独立的结构体系；它不同于一般通用运算机系 统结

18、构，即程序和数据共用一个空间的冯诺伊曼Von Neumann结构；AT89C51 单片机温度测控仪采纳Atmel 公司的 AT89C51 单片机，采纳双列直插封装（ DIP ），有 40 个引脚；该单片机采纳Atmel 公司的高密度非易失性储备技术制造，与美国Intel 公司生产的 MCS 51 系列单片机的指令和引脚设置兼容；其主要特点如下： 8 位 CPU内置 4K 字节可重复编程 Flash，可重复擦写 1000 次完全静态操作： 0Hz24Hz，可输出时钟信号三级加密程序储备器 128B 8 的片内数据储备器 RAM 32 根可编程 I/O 线 2 个 16 位定时/计数器中断系统有

19、6 个中断源，可编为两个优先级欢迎下载精品学习资源一个全双工可编程串行通道可编程串行 UART 通道具有两种节能模式：闲置模式和掉电模式（1）单片机的基本组成它由 CPU 、储备器（包括RAM 和 ROM ）、 I/O接口、定时/计数器、中断掌握功能等均集成在一块芯片上，片内 各功能通过内部总线相互连接起来；输入 /输出引脚P0、P1、P2、P3 的功能：图 2-1 为 AT89C51 的引脚图：图 2-1AT89C51 的引脚图P0口（ P0.0- P0.7）： P0口是一个8位漏极开路型双 向 I/O端口；在拜访片外储备器时，它分时作低8位地址 和 8位双向数据总线用；在EPROM 编程时

20、，由P0输入指令字节，而在验证程序时，就输出指令字节；验证程序时，要求外接上拉电阻；P0能以吸取电流的方式驱动 8 个 LSTTL负载；在 Flash 编程时， P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻；P1 口（ P1.0-P1.7 （ 1-8 脚） :P1 口是一上带内部上拉电阻欢迎下载精品学习资源的 8位双向I/O口；在EPROM编程和验证程序时，由它输入低 8位地址；P1能驱动4个 LSTTL负载；在 AT89C51中， P1.0仍相当于专用功能端T2，即定时器的计数触发输入端；P1.1仍相当于专用功能端T2EX，即定时器T2的外部掌握端；Flash

21、 编程和程序校验期间， P1 接收低 8 位地址；P2 口（ P2.0-P2.7 （ 21-28 脚）： P2 也是一上带内部上拉电阻的 8位双向I/O口， P2 口的输出缓冲级可驱动（吸取或输出电流） 4 个 TTL规律门电路；对端口写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平；在拜访外部储备器时，由它输出高8位地址；在对EPROM编程和程序验证时，由它输入高8位地址； P驱动 4 个 LSTTL负载；在拜访外部程序储备器或 16 位地址的外部数据储备器（例如执行 MOVX DP指TR令）时， P2 口送出高 8 位地址数据；在拜访 8 位地址的外部数据储备器（例如执行MOVX R指I 令

22、）时， P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器 SFR区中 R2寄存器的内容），在整个拜访期间不转变；Flash 编程或校验时， P2 亦接收高位地址和其它掌握信号；P3 口（ P3.0-P3.7 （ 10-17 脚）： P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口； P3 口输出缓冲级可驱动（吸取或输出电流） 4 个 TTL 规律门电路；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；此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（ IIL ）；P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的其次功能，如表 1-1 所示：口管脚P3.0备选功能RXD（

23、串行输入口）表 1-1 AT89C51 的 P3 口特殊功能欢迎下载精品学习资源P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6P3.7TXD（串行输出口）/INT0 （外部中断 0）/INT1 （外部中断 1） T0（定时 / 计数器 0 外部输入） T1（定时 / 计数器 1 外部输入）/WR（外部数据储备器写选通）/RD（外部数据储备器读选通）P3 口仍接收一些用于 Flash 闪速储备器和程序校验的掌握信号；（2） ）MCS-51 的寻址方式：（1） 、立刻寻址如： MOV A， #40H（2） 、直接寻址如： MOV A， 3AH（3） 、寄存器寻址如： MOV A， Rn（

24、4） 、寄存器间接寻址如： MOV A， Rn（5）、基址加变址寻址如： MOVC A，A+DPTR（6）、相对寻址如：SJMP 08H（7） 、位寻址MOV20H， C（3） ）指令：MOV ： 片内 RAM 传送MOVX ： 片外 RAM 传送MOVC ： ROM 传送XCH ： 交换（和A交换）SWAP ： A内半字节交换ADD ：不带进位加ADDC ：带进位加SUBB ：带进位减INC：加1DEC：减1MUL：乘法DIV：除法DAA：调整欢迎下载精品学习资源（4） ）计数初值的运算定时或计数方式下计数初值如何确定，定时器挑选不同的工作方式，不同的操作模式其计数值均不相同；如设最大计数值

25、为 M，各操作模式下的M值为：模式0：M=2 13=8192模式1：M=2 16=65536模式2：M=2 8=256模式3：M=256，定时器T0分成2个独立的 8位计数器，所以TH0、 TL0的 M均为 256；由于 AT89C51的两个定时器均为加1计数器，起初到最大值（00H或 0000H）时产生溢出，将TF位置 1，可发出溢出中断，因此计数器初值X的运算式为：X=M-计数值式中的M由操作模式确定，不同的操作模式计数器的长不相同， 故 M值也不相同；而式中的计数值与定时器的工作方式有关；（ a）计数工作方式计数工作方式时，计数脉冲由外部引入，是对外部冲进行计数，因此计数值依据要求确定；

26、其计数初值：X=M-计数值例如：某工序要求对外部脉冲信号计100次， X=M-100(b) 定时工作方式定时工作方式时，由于计数脉冲由内部供应，是对机器周期进行计数，故计数脉冲频率为fcont=fosc 1/12 式 1-1计数周期T=1/fcont=12/fosc定时工作方式的计数初值 X等于：X=M-计数值=M-t/T=M-（ fosc t） /12式 1-2式中：fosc为振荡器的振荡频率，t为要求定时的时间；定时器有两种工作方式：即定时和计数工作方式；由 TMOD 的 D6 位和 D2 位挑选，其中 D6 位挑选 T1 的工作方欢迎下载精品学习资源式， D2 位挑选 T0 的工作方式；

27、 =0 工作在定时方式， =1 工作在计数方式；并有四种操作模式：1 、模式 0 ： 13 位计数器， TLi 只用低 5 位；2 、模式 1 ： 16 位计数器；3 、模式 2 ： 8 位自动重装计数器， THi 的值在计数中不变， TLi 溢出时， THi 中的值自动装入 TLi 中；4 、模式 3 ： T0 分成 2 个独立的 8 位计数器， T1 停止计数；MCS-51 有 5 个中断源，可分为 2 个中断优先级，即高优先级和低优先级，中断自然优先级：外部中断 0 ；定时器 0 中断； 外部中断 1 ；定时器 1 中断 ；串行口中断 ；定时器 2 中断（a） ）同级或高优先级的中断正在

28、进行中；（b） ）现在的机器周期仍不是执行指令的最终一上机器周期，即正在执行的指令仍没完成前不响应任何中断；（c） ）正在执行的是中断返回指令 RET1 或是拜访专用寄存器 IE 或 IP 的指令，换而言之，在 RETI 或者读写 IE 或 IP 之后，不会立刻响应中断恳求，至少要在执行其它一要指令之扣才会响应；(5) 中断响应的条件CPU 响应中断的条件有：（a） ）有中断源发出中断恳求；（b） ）中断总答应位 EA=1 ，即 CPU 开中断；（c） ）申请中断的中断源的中断答应位为1 ，即没有被屏蔽；(6) 串行口工作方式及帧格式MCS-51 单片机串行口可以通过软件设置四种工作方式：方式

29、 0 ：这种工作方式比较特殊，与常见的微型运算机的串行口不同，它又叫同步移位寄存器输出方式；在这种方式下，数据从 RXD 端串行输出或输入，同步信号从 TXD 端输出，波特率固定不变，为振荡率的 1/12 ；该方式是以 8 位数据为一帧，没有起始位和停止位，先发送或接收最低位；方式 2 ：采纳这种方式可接收或发送 11 位数据，以 11 位为一欢迎下载精品学习资源帧，比方式 1 增加了一个数据位，其余相同；第9 个数据即 D8 位具有特殊的用途，可以通过软件搂掌握它，再加特殊功能寄存器 SCON 中的 SM2 位的协作，可使 MCS-51 单片机串行口适用于多机通信；方式 2 的波特率固定，只

30、有两种挑选，为振荡率的 1/64 或 1/32 ，可由 PCON 的最高位挑选；方式 3 ：方式 3 与方式 2 完全类似，唯独的区分是方式 3 的小组特率是可变的；而帧格式与方式2- 样为 11 位一帧；所以方式 3 也适合于多机通信；随着大规模集成电路的显现及其进展，将运算机的CPU 、RAM 、 ROM 、定时/数器和多种 I/O 接口集成在一片芯片上，形成芯片级的运算机，因此单片机早期的含义称为单片微型运算机，直 译为单片机 ；(7) 掉电模式：在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最终 一条被执行的指令，片内 RAM 和特殊功能寄存器 SFR的内容在终止掉电模式前被冻结，

31、退出掉电模式的唯独方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不转变RAM中的内容，在 VCC复原到正常工作电平前，复位应无效，且必需保持肯定时间以使振荡重视启动并稳固工作；欢迎下载精品学习资源第 3 章 单片机水位监控系统分析与设计的硬件在其次章中已分析了系统并绘制了框图，下面将依据框图分别设计各部分电路；3.1 水位监测电路的设计由于超声波的穿透力很强，且不会影响到人们的正常工作，并且他的传播速度快，所以本设计采纳超声波测距原理来监测水位高度；超声波测距电路主要包括超声波发射电路和超声波检测接收电路两部分；使用单片机的P1.0 端口输出超声波发射器所需的40kHz 的方波信号，利用

32、外中断 0 口监测超声波接收电路输出的返回信号；超声波发射电路主要由74LS00 和超声波发射器 T-40 构成，单片机 P1.0 端口输出的 40kHz 的方波信号一路经一级与非门后送到超声波发射器的一个电极，另一路经两级与非门后送到超声波发射器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两 端，可以提精湛声波的发射强度；压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的；超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换能板；当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，假如两电极问未外加电压，当共

33、振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器；超声波检测接收电路主要是由集成电路CX20216A组成，它是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器；考虑到红外遥控常用的载波频率 38 kHz 与测距的超声波频率 40 kHz 较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路；试验证明用CX20216A接收超声波 无信号时输出高电平 ， 具有很好的灵敏度和较强的抗干扰才能；欢迎下载精品学习资源3.3 放大电路的设计在很多需要 A/D 转换和数字采集的单片机系统中，很多情形下，传感器输出的模拟信号都很柔弱，必需通过一个模拟放大器对 其进行肯

34、定倍数的放大，才能满意A/D 转换器对输入信号电平的要求，这种情形下，就必需挑选一种符合要求的放大器；外表器的选 型很多，在这里介绍一种用途特别广泛的外表放大器，其实就是典 型的差动放大器；它只需三个廉价的一般运算放大器和几只电阻器，即可构成性能优越的外表用放大器；广泛应用于工业自动控制、仪器外表、电气测量、医疗器械及其它数字采集的系统中；电路原理并不复杂；要使电路满意平稳，就R1=R2、R3=R4、R5=R6，由于每个运放的特性不行能完全一样，在A 和 A2 的Pin1、Pin8 增设了调零电位器 VR1 和 VR2，这在实际的应用中是特别有用的；假设 A1、A2 的失配、失调电压和电流均为

35、零的情形下，其差模电压增益为： 整个电路采纳正负两组电源供电，这样可对正或负输入电压进行放大；电源电压一般可取5 15V ，但对其稳固度有肯定的要求；图 3-1 中的电容 C 用于除抖动和抗干扰， 其取值应以实际的用途，依据放大的信号特性打算；可选用的运算放大器相当多，如OP-07， OP-725，假如要求不高，甚至可选价廉的 uA741 等通用运算放大器；本设计的放大电路采纳高精度集成运放OP-07 做放大元件 ,OP- 07 为一种具有低失调电压、低失调电流和低温漂的超低失调运算放大器，其广泛地应用于稳固积分、精密加法、比较、阖值电压检测、柔弱信号精确放大等场合，是一种通用性极强的运算放大

36、器；OP-07 的电源电压范畴 3 18V，输入电压范畴为 0 14V，其引线图如图 3- 2；OP07 是高精度低失调电压的精密运放集成电路，用于柔弱信号的放大；假如使用双电源，能达到最好的放大成效；OP07 的主要参数1) 低的输入噪声电压幅度 0.35 V-PP 0.1Hz 10Hz欢迎下载精品学习资源2) 极低的输入失调电压 10 V3) 极低的输入失调电压温漂 0.2 V/4) 具有长期的稳固性 0.2 V/MO5) 低的输入偏置电流 1nA6) 高的共模抑制比 126dB7) 宽的共模输入电压范畴 14V8) 宽的电源电压范畴 3V 22V9) 可替代 725、108A、741、A

37、D510 等电路3.4 ADC0809与 AT89C51接口电路的设计ADC0809 是美国国家半导体公司（ National Semiconductor Corporation）产品；是逐次靠近型芯片，片内带有锁存功能的8 路模拟多路开关，可对 8 路 05V 的输入模拟电压信号分时进行转换，片内具有多路开关的地址译码和锁存电路、比较器、256R电阻T 型网络、树状电子开关、逐次靠近寄存器SAR，掌握与时序电路欢迎下载精品学习资源等；输出具有 TTL 三态锁存缓冲器，可直接连到单片机数据总线；ADC0809是采样频率为 8 位的、以逐次靠近原理进行模 数转换的器件；其内部有一个8 通道多路开

38、关，它可以依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；1. 主要特性1） 8 路 8 位 A D 转换器，即辨论率 8 位；2） 具有转换起停掌握端；3） 转换时间为 100s4） 单个 5V 电源供电5） 模拟输入电压范畴 0 5V ，不需零点和满刻度校准；6） 工作温度范畴为 -40 85 摄氏度7） 低功耗，约 15mW ；2. 内部结构ADC0809是 CMOS 单片型逐次靠近式 A D 转换器，内部结构如图 13 22 所示，它由 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、 8 位开关树型 D A 转换器、逐次靠近3. 外部特性（引脚功能）ADC080

39、9芯片有 28 条引脚，采纳双列直插式封装，如图3-3 所示；欢迎下载精品学习资源图 3-3 ADC0809的内部结构及引脚图下面说明各引脚功能；IN0 IN7 ： 8 路模拟量输入端；2-1 2-8 ： 8 位数字量输出端；ADDA 、ADDB 、ADDC ： 3 位地址输入线，用于选通8 路模拟输入中的一路ALE ：地址锁存答应信号，输入，高电平有效；START ： A D 转换启动信号，输入，高电平有效；EOC ： A D 转换终止信号，输出，当AD 转换终止时，此端输出一个高电平（转换期间始终为低电平）；OE ：数据输出答应信号，输入，高电平有效；当A D 转换终止时，此端输入一个高电

40、平，才能打开输出三态门，输出数字量；CLK ：时钟脉冲输入端；要求时钟频率不高于640KHZ ；REF （ +）、 REF （-）：基准电压；Vcc ：电源，单一 5V ；GND ：地；ADC0809的工作过程是：第一输入3 位地址，并使ALE=1 ，将地址存入地址锁存器中；此地址经译码选通8 路模拟输入之一到比较器； START 上升沿将逐次靠近寄存器复位；下降欢迎下载精品学习资源沿启动 A D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行；直到 A D 转换完成， EOC 变为高电平，指示 A D 转换终止，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请；当OE 输入高电平 时，输出三

41、态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上；不必进行零点和满刻度调整，外部时钟频率范畴为10KHz1280KHz, ADC0809 和AT89C51 的硬件接口有三种方式：查询方式，中断方式，等待延时方式；此测量仪采纳中断方式；虽然ADC0809 走过了自己的辉煌时期，已经不是目前功能最好的模数转换器件，但是他的廉价和品质在很多领域被广泛使用；A D 转换器 ADC0809 与单片机的连接如图 3-4 所示；ADC0809 的 8 个模拟量输入都用了，分别连接温度传感器的测欢迎下载精品学习资源量和放大电路的输出； ADC0809 的时钟由 AT89C51 的 ALE 图 3-4 ADC0809

42、 与 AT89C51 的接口线路信号供应，依据 ACD0809 对工作时钟的要求和掌握器对漏电和短路信号的反应速度的要求， ADC0809 时钟频率通过 4024 分频器分频，这样，如 A D 转换的时间为 01ms，就掌握器循环采样完8 个仿真输入信号需要0 8ms 时间；这样的采样速度足够满意漏电和短路的爱护要求；3.5 显示电路的设计3.4.1 四位 LED 数码管驱动电路的设计在单片机系统中，常用的显示器有：发光二极管显示器，简称LEDLightEmittingDiode ，液晶显示器，简称LCDLiquidCrystalDisplay ；荧光管显示器；近年来也开头使用简易的 CRT

43、接口，显示一些汉字及图形；前三种显示器都有两种显示结构；段显示 7 段，“ M ”字型等 和点阵显示 5X.，5X8， 8X8 点阵等；而发光二极管显示又分为固定段显示和可以拼装的大型字段显 示，此外仍有共阳极和共阴极之分等；三种显示器中，以荧光管显示器亮度最高，发光二极管次之，而液晶显示器最弱，为被动显示器，必需有外光源；LED 显示块是由发光二极管显示字段组成的显示器，有8 字段和“ M”字段之分；显示块都有 dp 显示段，用于显示小数点； 7 段LED 的字型码，由于只有 7 个段发光二极管，所以字型码为一个字节；“ M”字段 LED 的字型码由于有 15 个段发光二极管，所以字型码为两

44、个字节；这种显示块有共阳极和共阴极两种；共阴极LED 显示块的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，当某个发光二极管的阳极为高电平常，发光二极管点亮，相应的段被 显示；同样，共阳板 LED 显示块的发光二极管的阳极连接在一起， 通常此公共阳极接正电压；由 N 片 LED 显示块可拼接成 N 位 LED 显示器；本设计是 4 位LED 显示器的结构；欢迎下载精品学习资源N 位 LED 显示器有 N 根位选线和 8XN 或 16XN 根段选线；依据显示方式的不同，位选线和段选线的连接方法也各不相同；段选 线掌握显示字符的字型，而位选线就掌握显示位的亮、暗；LED 显示器有静态显示和动态显

45、示两种显示方式，一是LED 静态显示方式、二是动态显示；LED 显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极或共阳极 连接在一起并接地 或+5v，每位的段选线 a dp分别与一 8 位的锁存输出相连；之所以称为静态显示，是由于显示器中的各位相互独立，而且各位的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将爱护不 变，直到显示另一个字符为止；也正由于如此，静态显示器的亮度都较高；本设计用的是阳极驱动；图 3-5 所示为一个四位动态态LED 显示器电路；该电路各位可独立显示，只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持 相应的显示字符；由于各位分别由一个8 位输出口掌握段选码，故在同一时间里，每一位显示的字符可以各不相同；这种显示方式接