2022年机电一体化大学本科方案设计书基于单片机的数字电压表的方案设计书 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 编号淮安信息职业技术学院 毕 业 论 文题目基于单片机的数字电压表的设计同学姓名学号电气工程系系部专业机电一体化班级指导老师顾问老师二一二 年十月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘要本文介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计；该设计主要由三 个模块组成： A/D 转换模块,数据处理模块及显示模块；A/D 转换主要由芯 片 ADC0809来完成,它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块；数据处理就由芯片AT89C51来完成,其负责把ADC08

2、09传送来的数字量经过肯定的数据处理,产生相应的显示码送到显示模块进行显 示；此外 , 它仍掌握着 ADC0809芯片工作；该系统的数字电压表电路简洁,所用的元件较少,成本低,且测量精度和牢靠性较高；此数字电压表可以测量0-5V 的 1 路模拟直流输入电压值,并通过一个四位一体的 7 段数码管显示出来；关键词：【单片机】【数字电压表】【A/D 转换】【 AT89C51】 【ADC0809】名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录第一章绪论 3 其次章设计背景 4 2.1 单片机 4 2.1.1单片机的简介 4 2.

3、1.2单片机的应用领域 5 2.2 数字电压表 4 2.2.1数字电压表的特点 4 第三章设计目的与功能要求 5 3.1 设计目的 5 3.2 功能要求 5 第四章总体设计 6 4.1 系统设计 6 4.2 设计方案 6 4.3 总体设计框图 7第五章设计原理图795.1 设计原理图 8 第六章硬件电路设计6.1 信号调理模块 9 6.1.1电压极性检测电路 9 6.1.2电压范畴粗测电路 9 6.1.3量程切换电路 9 6.2 单片机模块 10 6.2.1芯片的介绍和挑选 10 6.3 A/D 转换模块 136.3.1芯片的介绍和挑选 13 6.3.2原理图 15 6.4 显示模块 156.

4、4.1 LED 数码管 156.4.2 LED 数码管与单片机接口设计17第七章总体电路设计197.1 总体电路设计 19 第八章软件设计 208.1 汇编流程图 20 8.2 汇编程序 218.3 程序说明 23 第九章总结 24 参考文献 25名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 绪论电子电压表主要用于测量各种高、低频信号电压,它是电子测量中使用最广泛的仪器之一；依据测量结果的显示方式及测量原理不同,电压测量仪器可分为两大类：模拟式电压表AVM ）和数字式电压表（DVM ）；模拟式电压表是指针式的,多用磁电

5、式电流表作为指示器,并在表盘上刻以电压刻度；数字式电压表第一将模拟量经模数（A/D ）转换器变成数字量,然后用电子计数器计数,并以十进制数字显示被测电压值；众所周知,模拟电压表精度较高,曾经有很宽阔的市场,现在依旧有不 少工程师依旧在使用模拟电压表；的确模拟电压表在显示测量值方面精度校 准,然而却也存在问题；模拟电压表采纳用指针式,里面是磁电或电磁式结 构,所以其响应速度较慢；然而在高速进展的当今社会,高速信号处理的需求越来越多,由于模拟 电压表响应速度较慢已经不适用与高速信号领域,取而代之的将是数字电压 表；但数字电压表由于存在采样误差,精度不是很高；不过目前可以通过技 术手段来缩小误差；使

6、其精度达到与模拟电压表一样精确甚至更高；可见将 来数字电压表必将取代模拟电压表；现在有越来越多的数字测量仪器的显现 但原理皆与数字电压表殊途同归,因此讨论数字电压表有着很大现实意义；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 设计背景2.1 单片机2.1.1 单片机的简介单片微型运算机简称单片机,是典型的嵌入式 微掌握器（ Microcontroller Unit ）,常用英文字母的 缩写 MCU 表示单片机,单片机又称单片微掌握器,它不是完成某一个规律功能的芯片,而是把一个计 算机系统集成到一个芯片上；相当于一个微

7、型的计 算机,和运算机相比,单片机只缺少了 I/O 设备；概 括的讲：一块芯片就成了一台运算机；它的体积 小、质量轻、价格廉价、为学习、应用和开发供应 了便利条件；同时,学习使用单片机是明白运算机 原理与结构的正确挑选；它最早是被用在工业掌握 领域；由于单片机在工业掌握领域的广泛应用,单片机由芯片内仅有 CPU 的 专用处理器进展而来；最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成 在一个芯片中,使运算机系统更小,更简洁集成进复杂的而对体积要求严格 的掌握设备当中；INTEL 的 Z80 是最早依据这种思想设计出的处理器,当时的单片机都是8 位或 4 位的；其中最胜利的是INTEL 的 8

8、031 ,此后在 8031 上进展出了MCS51 系列单片机系统；由于简洁牢靠而性能不错获得了很大的好评；尽管 2000 年以后 ARM 已经进展出了32 位的主频超过 300M 的高端单片机,直到目前基于 8031 的单片机仍在广泛的使用；在许多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了广泛的应用；事实上单片机是世界上数量最多处理器,随着单片机家族的进展壮大,单片机和专用处理器的进展便分道扬镳；现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机；手机、电话、运算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有 1-2 部单片机；汽车上一般配备 40 多部单

9、片机,复杂的工业掌握系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过 PC机和其他运算的总和,甚至比人类的数量仍要多；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.1.2 单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单 片机的踪迹；导弹的导航装置,飞机上各种外表的掌握,运算机的网络通讯 与数据传输,工业自动化过程的实时掌握和数据处理,广泛使用的各种智能 IC 卡,民用豪华轿车的安全保证系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控 制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机；更

10、不用说自动控 制领域的机器人、智能外表、医疗器械以及各种智能机械了；因此,单片机 的学习、开发与应用将造就一批运算机应用与智能化掌握的科学家、工程 师；单片机广泛应用于仪器外表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设 备的智能化治理及过程掌握等领域,大致可分如下几个范畴：智能仪器 单片机具有体积小、功耗低、掌握功能强、扩展敏捷、微型化和使用便利等优点,广泛应用于仪器外表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量；采纳单片机掌握使得仪器外表数字化、智能 化、微型化,且功能比起采纳电子或数字电路更加强大；例如精

11、密的测量设备（电压表、功率计,示波器,各种分析仪）；工业掌握 单片机具有体积小、掌握功能强、功耗低、环境适应才能强、扩展敏捷 和使用便利等优点,用单片机可以构成形式多样的掌握系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用控 制系统；例如工厂流水线的智能化治理,电梯智能化掌握、各种报警系统,与运算机联网构成二级掌握系统等；家用电器 现在的家用电器广泛采纳了单片机掌握,从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备和白色家电等；网络和通信 现代的单片机普遍具备通信接口,可以很便利地与运算机进行数据通信,为在运算机网络和通信设备间的应用供

12、应了极好的物质条件,现在的通 信设备基本上都实现了单片机灵能掌握,从手机,电话机、小型程控交换 机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移 动电话,集群移动通信,无线电对讲机等；医用设备领域 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等；模块化系统 某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各种电路中进行模块化 应用,而不要求使用人员明白其内部结构；如音乐集成单片机,看似简洁的 功能,微缩在纯电子芯片

13、中（有别于磁带机的原理）,就需要复杂的类似于 计 算 机 的 原 理 ； 如 ： 音 乐 信 号 以 数 字 的 形 式 存 于 存 储 器 中 （ 类 似 于ROM）,由微掌握器读出,转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）；在大型电路中,这种模块化应用极大地缩小了体积,简化了电路,降低 了损坏、错误率,也便利于更换；汽车电子 单片机在汽车电子中的应用特别广泛,例如汽车中的发动机掌握器,基于 CAN 总线的汽车发动机灵能电子掌握器、统、制动系统、胎压检测等；GPS 导航系统、 abs 防抱死系此外,单片机在工商、金融、科研、训练、电力、通信、物流和国防航空航天等领域都有着特别广泛的用途；2.2 数

14、字电压表2.2.1 数字电压表的特点数字电压表 DVM 是将被测的电压模拟量自动转换成开关量,然后进行 数字编码、译码,以数字形式显示出来的一种电测外表,它具有如下主要特点: 1精确度高 :目前可达到 10-6 数量级,因此用它代替直读外表,可大大 提高测量精度；2灵敏度高 :一般可做到 10 微伏至 1 微伏,目前已有 10-9 伏数量级的 外表；3输入阻抗高 :一般可达 可达 10-10 安；1000 兆欧以上,而且工作时零电流很小,一般4测量速度快 :采样速度一般每秒种为几十次到上万次,甚至可达百万 次；5读数精确 :因是数字显示,所以读数精确,可以排除人为的读数误差；6使用便利用途广

15、:开机预热预调后即可使用,可配接打印机自动记数 .仍可配接相应的转换器,用来测量沟通电压、直流电流、电阻和温度等参 量；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 设计目的与功能要求3.1 设计目的通过制作简易的数字电压表,加深对所学专业学问的熟悉,提高分析,解决工程实际问题的才能,提高对单片机的应用才能,提高收集文献,资料 的才能,从而达到综合运用所学的专业学问进行电子产品设计,制作与调试 的才能；3.2 功能要求以 MCS-51 系列单片机为核心器件,组成一个简洁的直流数字电压 表；采纳 1 路模拟量输入,能够测

16、量0-5V 之间的直流电压值；电压显示用 4 位一体的 LED 数码管显示,至少能够显示两位小数；尽量使用较少的元器件；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第四章 总体设计4.1 系统设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序；硬件电路包括：单片机及外围电路,模拟信号采集电路,连接；软件的程序可采纳 路在后面介绍；4.2 设计方案A/D 转换电路,数码管显示电路,各部分电路的 C 语言或汇编,这里采纳汇编语言,具体的设计思数字电压表的设计方案许多,但采纳集成电路来设计较流行；其设计主要是由模拟电路和数字电路两大部分组成,

17、模拟部分包括 A/D 转换器,基准电源等；数字部分包括振荡器,数码显示,计数器等；其中,A/D 转换器将输入的模拟量转换成数字量,它是数字电压表的一个核心部件,对它的挑选一般有两种挑选方案：1.采纳双积分A/D 转换器 MC14433,它有多路调制的BCD 码输出端和超量程输出端,采纳动态扫描显示,便于实现自动掌握；但芯片只能完成A/D 转换功能,要实现显示功能仍需协作其它驱动芯片等,使得整部分硬件电路板布线复杂,加重了电路设计和实际焊接的工作；2.逐次靠近式 A/D 转换器；它的转换速度更快,而且精度更高,比如ADC0808、ADC0809 等,它们通常具有8 路模拟选通开关及地址译码、锁存

18、电路等,它们可以与单片机系统连接,将数字量送单片机进行分析和显示；这样电路设计简洁,电路板布线不复杂,便于焊接、调试；这里采纳这种方 案；显示部分可以采纳各类数码管或用LCD 显示器显示；在此简化采纳4 位八段共阴极数码管对A/D 转换变换后的结果加以显示；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.3 总体设计框图图 4-31 总体设计框图名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第五章 设计原理图5.1 设计原理图图 5-11 设计原理图名师归

19、纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第六章 硬件电路设计6.1 信号调理模块该部分主要实现的功能是自动量程切换和电压变换,模块主要由电压极性 检 测 电 路 、 电 压 范 围 粗 测 电 路 、 电 压 变 换 电 路 三 部 分 组 成 ；6.1.1 电压极性检测电路 电压极性检测电路采纳过零比较器检测负电压的方式实现的,运算放大器 LM324 的反向端接地,同向端通过 100K 电阻接输入信号；图 6-11 6.1.2 电压范畴粗测电路 为了粗略地得到被测量的电压范畴我们采纳多组比较器的方式,通过阶梯式比较的方法确

20、定输入电压的范畴；图 6-12 名师归纳总结 6.1.3量程切换电路电路由衰减电阻、切换继电器和运算放大器组成,第 12 页,共 28 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 对应的是衰减1/2、1/3、1/4 和无零漂放大50 倍,切换电路如下列图；电压变换到0-5V 标准信号后,再由A/D 转换进行采样,最终由单片机算法仍原；6.2 单片机模块6.2.1 芯片的介绍和挑选单片机 AT89C51 介绍AT89C51 是 一 种 带 4K 字 节 FLASH 存 储 器 （ FPEROM Flash Programmable and Erasable Re

21、ad Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8位微处理器,俗称单片机；AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读储备器的单片机；单片机的可擦除只读储备器可以反复擦除 1000 次；该器件采纳 ATMEL 高密度非易失储备器制造技术制造,与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容；由于将多功能8 位 CPU 和闪耀储备器组合在单个芯片中, ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微掌握器, AT89C2051 是 它的一种精简版本； AT89C51 单片机为许多嵌入式掌握系统供应了一种敏捷 性高且价廉的方案；形状及引脚排列如图 6-21 所示图 6-21

22、芯片引脚图1 主要特性与 MCS-51 兼容4K 字节可编程闪耀储备器寿命： 1000写/擦循环数据保留时间： 10 年全静态工作： 0Hz-24MHz 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三级程序储备器锁定1288位内部 RAM 32可编程 I/O 线两个 16 位定时器计数器5 个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路2 引脚描述VCC ：电源电压 GND ：地P0 口： P0 口是一组8 位漏极开路双向I/O 口,即地址 /数据总线复用口；作为输出口时,每一个管脚都能够驱动 口时,每个

23、管脚都能够作为高阻抗输入端；8 个 TTL 电路；当 “ 1”被写入 P0 P0 口仍能够在拜访外部数据储备器或程序储备器时,转换地址和数据总线复用,并在这时激活内部的上拉电 阻；P0 口在闪耀编程时, P0 口接收指令,在程序校验时,输出指令,需要 接电阻；P1 口： P1 口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 4 个 TTL 电路；对端口写 “ 1”,通过内部的电阻把端口拉到高电平,此时可作为输入口；由于内部有电阻,某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流；闪耀编程时和程序校验时,P1口接收低 8 位地址；P2 口： P2 口是一个内部带有上拉电阻的 8 位

24、双向 I/O 口, P2 的输出缓冲级可驱动 4 个 TTL 电路；对端口写 “ 1”,通过内部的电阻把端口拉到高电平,此时,可作为输入口；由于内部有电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流；在拜访外部程序储备器或16 位地址的外部数据储备器时,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时,P2口线上的内容在整个运行期间不变；闪耀编程或校验时,掌握信号；P2 口接收高位地址和其它P3 口： P3 口是一组带有内部电阻的 8 位双向 I/O 口, P3 口输出缓冲故可驱动 4 个 TTL 电路；对 P3 口写如 “ 1”时,它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时,被外部

25、拉低的P3 口将用电阻输出电流；P3 口除了作为一般的 I/O 口外,更重要的用途是它的其次功能,如下表所示：名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 端口引脚 其次功能P3.0 RXD P3.1 TXD P3.2 INT0 P3.3 INT1 P3.4 T0 P3.5 T1 P3.6 WR P3.7 RD P3口仍接收一些用于闪耀储备器编程和程序校验的掌握信号；RST：复位输入；当震荡器工作时,高电平将使单片机复位；RET 引脚显现两个机器周期以上的ALE/ PROG：当拜访外部程序储备器或数据储备器时,ALE 输出脉

26、冲用于锁存地址的低 8 位字节；即使不拜访外部储备器,ALE 以时钟震荡频率的 1/16 输出固定的正脉冲信号,因此它可对输出时钟或用于定时目的；要注意的是：每当拜访外部数据储备器时将跳过一个ALE 脉冲时,闪耀储备器编程时,这个引脚仍用于输入编程脉冲；假如必要,可对特别寄存器区中的 8EH 单元的 D0 位置禁止 ALE 操作；这个位置后只有一条 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才会被应用；此外,这个引脚会柔弱拉高,单片机执行外部程序 时,应设置 ALE 无效；PSEN ： 程 序 储 存 允 许 输 出 是 外 部 程 序 存 储 器 的 读 选 通 信 号 , 当 AT89C51

27、由外部程序储备器读取指令时,每个机器周期两次 PSEN 有效,即 输出两个脉冲；在此期间,当拜访外部数据储备器时,这两次有效的 PSEN 信号不显现；EA/VPP ：外部拜访答应；欲使中心处理器仅拜访外部程序储备器,EA端必需保持低电平；需要留意的是：假如加密位LBI 被编程,复位时内部会名师归纳总结 锁存 EA 端状态；如EA 端为高电平, CPU 就执行内部程序储备器中的指第 15 页,共 28 页令；闪耀储备器编程时,该引脚加上+12V 的编程答应电压VPP,当然这必须是该器件是使用12V 编程电压 VPP；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - XT

28、AL1 ：震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端；XTAL2 ：震荡器反相放大器的输出端；时钟震荡器 :AT89C51 中有一个用于构成内部震荡器的高增益反相放大 器,引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是该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石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自然震荡器；外接石英晶体及电容 C1,C2 接在放大器的反馈回路中构成并联震荡电路；对外接电容 C1,C2 虽然没有特别严格的要求,但电容容量的大小会稍微影响震荡 频率的高低、震荡器工作的稳固性、起振的难易程序及温度稳固性；假如使用石英晶体,我们举荐电容使用30PF 10PF,而假如使用陶瓷振荡器建议选

29、择 40PF 10PF；用户也可以采纳外部时钟；采纳外部时钟的电路如图示；这种情形下,外部时钟脉冲接到XTAL1端,即内部时钟发生器的输入端,XTAL2 就悬空；由于外部时钟信号是通过一个2 分频触发器后作为内部时钟信号的,所以对外部时钟信号的占空比没有特别要求,但最小高电平连续时 间和最大的低电平连续时间应符合产品技术条件的要求；电路内部振荡外部振荡电路图 6-226.3 A/D 转换模块6.3.1 芯片的介绍和挑选ADC0809 芯片ADC0809 是美国国家半导体公司生产的CMOS 工艺 8 通道, 8 位逐次逼名师归纳总结 近式 A/D 模数转换器；其内部有一个8 通道多路开关,它可以

30、依据地址码锁第 16 页,共 28 页存译码后的信号,只选通8 路模拟输入信号中的一个进行A/D 转换；是目前- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 国内应用最广泛的 8 位通用 A/D 芯片；图 6-31 引脚图1 主要特性1）8 路输入通道, 8 位 AD 转换器,即辨论率为 8 位；2）具有转换起停掌握端；3）转换时间为 100 s时钟为 640kHz 时,130 s（时钟为 500kHz）4）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 外部特性（引脚功能）

31、IN0 IN7 ：8 路模拟量输入端；DB0-DB7：8 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 转换启动脉冲输入端,输入一个正脉冲（至少 100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使 0809 复位,下降沿启动 A/D 转换）；EOC ：AD 转换终止信号,输出,当 个高电平（转换期间始终为低电平）；AD 转换终止时,此端输出一名师归纳总结 OE：数据输出答应信号,输入,高电平有效；当AD 转换终止时,此第 17 页,共 28 页- - - - - - -精选学习资料 -

32、 - - - - - - - - 端输入一个高电平,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 ：接地；6.3.2 原理图图 6-32 6.4 显示模块6.4.1 LED 数码管LED基本结构LED 是发光二极管显示器的缩写；LED 由于结构简洁、价格廉价、与单片机接口便利等优点而得到广泛应用；LED 显示器是由如干个发光二极管组成显示字段的显示器件 6 ；在单片机中使用最多的是七段数码显示器；LED七段数码显示器由 8 个发光二极管组成显示字段,其中 7 个长条形的

33、发光二极管排列成“ 日” 字形,另一个圆点形的发光二极管在显示器的右下角作为显示小数点用,其通过不同的组合可用来显示各种数字；LED 引脚排列如下图 6-41 所示 : 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 6-41LED 引脚排列LED数码管的挑选在应用系统中,设计要求不同,使用的LED 显示器的位数也不同,因此就生产了位数,尺寸,型号不同的 LED 显示器供挑选,在本设计中,挑选 4位一体的数码型 LED 显示器,简称“4-LED” ；本系统中前一位显示电压的整数位,即个位,后两位显示电压的小数位；4-LED

34、 显示器引脚如下列图,是一个共阴极接法的4 位 LED 数码显示管,其中 a,b,c,e,f,g 为 4 位 LED 各段的公共输出端, 1、2、3、4 分 别是每一位的位数选端, dp 是小数点引出端, 4 位一体 LED 数码显示管的内部结构是由4 个单独的LED 组成,每个LED 的段输出引脚在内部都并联后,引出到器件的外部；图 6-42 4 位 LED引脚对于这种结构的LED 显示器,它的体积和结构都符合设计要求,由于4位 LED 阴极的各段已经在内部连接在一起,所以必需使用动态扫描方式（将全部数码管的段选线并联在一起,用一个 LED译码方式I/O 接口掌握）显示；译码方式是指由显示字

35、符转换得到对应的字段码的方式,对于 LED 数码管显示器,通常的译码方式有硬件译码和软件译码方式两种；名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 硬件译码是指利用特地的硬件电路来实现显示字符码的转换；软件译码就是编写软件译码程序,通过译码程序来得到要显示的字符的字段码,译码程序通常为查表程序 3 ；本设计系统中为了简化硬件线路设计,LED 译码采纳软件编程来实现；由于本设计采纳的是共阴极 LED,其对应的字符和字段码如下表所示；共阴极字段码表显示字符 共阴极字段码0 3FH 1 06H 2 5BH 3 4FH 4 66H

36、5 6DH 6 7DH 7 07H 8 7FH 9 6FH 6.4.2LED 数码管与单片机接口设计由于单片机的并行口不能直接驱动LED 显示器,所以,在一般情形下,必需采纳专用的驱动电路芯片,使之产生足够大的电流,显示器才能正常工 作 7；假如驱动电路才能差,即负载才能不够时,显示器亮度就低,而且驱动电路长期在超负荷下运行简洁损坏,因此,一个特别重要的问题；为了简化数字式直流电压表的电路设计,在LED 显示器的驱动电路设计是LED 驱动电路的设计上,可以利用单片机 P0 口上外接的上拉电阻来实现,即将 LED 的 A-G 段显示引脚和 DP 小数点显示引脚并联到 P0 口与上拉电阻之间,这样

37、,就可以加大 P0口作为输出口德驱动才能,使得LED 能依据正常的亮度显示出数字,如图名师归纳总结 6-43所示；第 20 页,共 28 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 6-43 LED 与单片机接口间的设计名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第七章 总体电路7.1 总体电路经过以上的设计过程,可设计出基于单片机的简易数字直流电压表硬件电路原理图如图 7-11 所示；图 7-11 简易数字电压表电路图此电路的工作原理是：+5V 模拟电压信号通过变阻器 VR1 分压后

38、由ADC0809 的 IN0 通 道 进 入 （ 由 于 使 用 的 IN0 通 道 , 所 以ADDA,ADDB,ADDC 均接低电平）,经过模 /数转换后,产生相应的数字量经过其输出通道 D0-D7 传送给 AT89C51 芯片的 P1 口, AT89C51 负责把接收到的数字量经过数据处理,产生正确的7 段数码管的显示段码传送给四位LED,同时它仍通过其四位 I/O 口 P2.0、P2.1、P2.2、P2.3产生位选信号掌握数码管的亮灭；此外,AT89C51 仍掌握 ADC0809 的工作；其中,单片机AT89C51 通过定时器中断从 P2.4 输出方波,接到 ADC0809 的 CLO

39、CK,P2.6发正脉冲启动 A/D 转换, P2.5检测 A/D 转换是否完成,转换完成后,P2.7置高从 P1口读取转换结果送给 LED 显示出来 3 ；简易数字直流电压表的硬件电路已经设计完成,就可以选取相应的芯片和元器件,利用 Proteus 软件绘制出硬件的原理,并认真地检查修改,直至形成完善的硬件原理图；但要真正实现电路对电压的测量和显示的功能,仍需要有相应的软件协作,才能达到设计要求；名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第八章 软件设计8.1 汇编流程图开头系统初始化启动 A/D 转换采集 A/D 转换

40、值数据转换N 转换终止？Y 调用显示 Y N 三位是否显示完？完？Y 读电压值END 程序流程图名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 8.2 汇编程序；初始化定义LED1 EQU 30H LED2 EQU 31H LED3 EQU 32H；存放三个数码管的段码 ADC EQU 35H ；存放转换后的数据 ST BIT P3.2 OE BIT P3.0 EOC BIT P3.1；定义 ADC0809 的功能掌握引脚 ORG 0000H LJMP MAIN ；跳转到主程序执行 ORG 0030H ；主程序,各寄存器初始化

41、,MAIN: MOV LED1,#00H MOV LED2,#00H ADC0809 采集数据和调用显示主程序；MOV LED3,#00H ；寄存器初始化 CLR P3.4 SETB P3.5 CLR P3.6；挑选 ADC0809 的通道 2 WAIT: CLR ST SETB ST CLR ST；在脉冲下降沿启动转换 JNB EOC,$；等待转换终止 SETB OE；答应输出信号 MOV ADC,P1 ；暂存 A/D 转换结果 CLR OE；关闭输出 MOV A,ADC ；将转换结果放入A 中,预备个位数据转换MOV B,#50 ；变换个位调整值 50 送 B DIV AB MOV LED

42、1,A ；将变换后的个位值送显示缓冲区 LED1 MOV A,B ；将变换结果的余数放入A 中,预备特别位变换MOV B,#5 ；变换特别位调整值 5 送 B DIV AB 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - MOV LED2,A ；将变换后的特别位值送 LED2 MOV LED3,B ；最终的余数作百分位值送 LED3 LCALL DISP ；调用显示程序 AJMP WAIT ；显示子程序：DISP:MOV R1,#LED1 CJNE R1,#5,GO；R1=5V.是往下执行,否,就到 GO MOV LED2,#0H ；是 5V,即最高值,将小数的特别位清零 MOV LED3,#0H ；将小数的百分位清零 GO:MOV R2,#3 ；显示位数赋初值,用到 3 位数码管 MOV R3,#0FDH ；扫描初值送 R3 DISP1:MOV P2,#0FFH；关闭显示 ,目的防止乱码 MOV A,R1 ；显示值送 A MOV DPTR,#TAB ；送表