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1、成都电子机械高等专科学校电气与电子工程系毕业论文论文题目： 多量程电压表 指导老师： 学生姓名： 张 扬 专 业： 应 用 电 子 技 术 2010年 2月20日摘 要: 为了进一步了解51单片机，在此对AT89C51单片机在对电压的测量上进行了研究;整个系统采用ADC0809作为数据采集，以AT89C51作为整个系统的控制核心，用LED进行显示；整个系统以ADC0809对电压信号进行采集，（仿真时以滑动变阻器的变化来代表电压的变化，在实际测量中，滑动变阻器调到最大阻值，将被测电压接在相应量程的接头上），将结果在LED上进行显示；按动三刀开关，就可以改变量程，关键词: AT89C51；ADC0
2、809；汇编；第1章 绪论1.1本设计的要求：(1)基于51单片机的电压表；(2) 有三个量程，2伏20伏200伏 可以软件仿真；(3) 用LED显示实时电压值；1.2 关于AT89C51单片机 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read 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存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的M
3、CS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。1.2.1 主要技术指标和特性 与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 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 1.2.2 外部引脚VCC：供电电压。
4、GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻
5、的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入
6、。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚
7、被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 1.3
8、 关于ADC0809转换器 ADC 0808和ADC 0809除精度略有差别外(前者精度为8位、后者精度为7位)，其余各方面完全相同。它们都是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。1.3.1 主要技术指标和特性（1）分辨率： 8位。（2）总的不可调误差： ADC0808为LSB,ADC 0809为1LSB。（3）转换时间： 取决于芯片时钟频率，如CLK=500kHz时，TCONV=1
9、28s。（4）单一电源： +5V。（5）模拟输入电压范围： 单极性05V；双极性5V,10V(需外加一定电路)。（6）具有可控三态输出缓存器。（7）启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D转换开始。（8）使用时不需进行零点和满刻度调节。1.3.2 内部结构和外部引脚ADC0808/0809的内部结构和外部引脚分别如图一和图二所示。内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如下： 图一 ADC0808/0809内部结构框图（1）IN0IN78路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。（2
10、）D7D0A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。（3）ADDA、ADDB、ADDC模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。地址信号与选中通道对应关系如表一所示。（4）VR(+)、VR(-)正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。在单极性输入时，VR(+)=5V，VR(-)=0V；双极性输入时，VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。图二 ADC0808/0809外部引脚图表一 地址信号与选中通道的关系地 址选中通道ADDCADDBADDA0000111100110011010
11、10101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7（5）ALE地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。（6）STARTA/D转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。（7）EOC转换结束信号，高电平有效。该信号在A/D转换过程中为低电平，其余时间为高电平。该信号可作为被CPU查询的状态信号，也可作为对CPU的中断请求信号。
12、在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC也可作为启动信号反馈接到START端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。（8）OE输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。1.3.3 工作时序与使用说明ADC 0808/0809的工作时序如图三所示。当通道选择地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随ALE之后(或与ALE同时)出现。START的上升沿将逐次逼近寄存器SAR复位，在该上升沿之后的2s加8个时钟周期内(不定)，EO
13、C信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后EOC再变高电平。微处理器收到变为高电平的EOC信号后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取转换结果。图三 ADC 0808/0809工作时序模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行(当然，不能在转换过程中进行)，然而通常是把通道选择和启动转换结合起来完成(因为ADC0808/0809的时间特性允许这样做)。这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。在与微机接口时，输入通道的选择可有两种方法，一种是通过地址总线选择，一种是通过数据总线选择。如用EOC信号去产生中断请求，要特别注意EOC的变低相对于启动信号有2s+8个时钟周
14、期的延迟，要设法使它不致产生虚假的中断请求。为此，最好利用EOC上升沿产生中断请求，而不是靠高电平产生中断请求。第2章 系统设计2.1系统硬件设置2.1.1 设计思路 用ADC0809转换的信号从AT89C51的P1口送入，将收集到得数据用算法处理后从AT89C51的P0口输出，在LED上的显示。用刀开关决定量程的选择。图四 系统原理图2.2系统软件设计2.1.1 设计思路 程序主要有四部分组成： 主程序：进行初始化，以及对各类子程序进行调用； 算法子程序：将外部收集的信息进行折算； 显示子程序：将折算后的结果在LED上显示； 延时子程序：是显示正常进行；2.2.2 程序框图MAIN1调用显示
15、子程序调用算法子程序进行AD转换显缓初始化开始图五 程序框图2.2.3 具体程序ORG 0000HLJMP MAINMAIN: MOV 30H,#00H ;缓存初始化 MOV 31H,#00H MOV 32H,#00H MOV 33H,#00HMAIN1: CLR P2.0 ;选择AD转换器 CLR P3.6 ;启动AD转换 SETB P3.6 SETB P3.3 ;等待AD转换HERE: JB P3.3,HERE CLR P3.7 ;将转换结果输出 MOV P1,#0FFH ;将P1写为高电平，以便外部信号写入 MOV A,P1 SETB P3.7 LCALL PROC ;调用算法子程序 L
16、CALL DISP ;调用显示子程序 LJMP MAIN1 ;返回继续执行 SJMP $DISP: MOV A,30H ;输出第一位 MOV DPTR,#SGTR MOVC A,A+DPTR JB P3.0,PORT1 ;进行小数点位置的判断 ORL A,#80H ;加小数点 PORT1: MOV P0,A MOV A,#0EFH MOV P2,A LCALL DEL ;调用延时子程序MOV P2,#0FFH ;将P2口写一，防止相互干扰MOV A,31HMOV DPTR,#SGTRMOVC A,A+DPTRJB P3.1,PORT2ORL A,#80H PORT2: MOV P0,AMOV
17、A,#0DFHMOV P2,ALCALL DELMOV P2,#0FFH MOV A,32HMOV DPTR,#SGTRMOVC A,A+DPTRJB P3.2,PORT3ORL A,#80H PORT3: MOV P0,AMOV A,#0BFHMOV P2,ALCALL DEL MOV P2,#0FFHMOV A,33HMOV DPTR,#SGTRMOVC A,A+DPTRMOV P0,AMOV A,#7FHMOV P2,ALCALL DEL MOV P2,#0FFHRETSGTR: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH DB 7DH,07H,7FH,6FH;延时子程序DEL
18、: MOV 40H,#14H D0: MOV 41H,#19HD1: DJNZ 41H,D1 DJNZ 40H,D0 RET;算法子程序PROC: MOV B,#127 ;最大结果为2，即#0FF(255)除以127 DIV AB MOV 30H,A ;将结果送入最高位显缓中 XCH A,B MOV B,#4 ;余数乘以4最大为504,高8位存B，低8位存A MUL AB JB OV,BCD1 ;有益处就跳，就算有益处，B的值也只能为一，因为乘以10后最大值才504（1 F8） MOV B,#51 ;无进位就除以51，上最大为5 DIV AB MOV 31H,A ;将商存入第二位中 XCH A
19、,B AJMP BCD2 NOP NOP NOPBCD1: MOV B,#51 DIV AB ;直接用低八位除以51，商最大为4 ADD A,#5 ;因为有溢出，溢出最大值为1，所以在此基础上加5即可，使A中最大值为9 MOV 31H,A XCH A,B ADD A,#1 ;减小误差BCD2: MOV B,#10 ;将余数乘以10，以下的算法同上 MUL AB JB OV,BCD3 MOV B,#51 DIV AB MOV 32H,A AJMP BCD4 NOP NOP NOPBCD3: MOV B,#51 DIV AB ADD A,#5 MOV 32H,A XCH A,B ADD A,#1B
20、CD4: MOV B,#10 MUL ABJB OV,BCD5MOV B,#51DIV ABMOV 33H,ASJMP EDBCD5:MOV B,#51 DIV AB ADD A,#5 MOV 33H,AED :RET END2.3仿真结果图六 仿真一（2V满量程状态）注释：为了在仿真是方便，系统以一个滑动变阻器的组织改变模拟电压的变化，但要注意的是，在实际测量中要将滑动变阻器跳到最大值，将被测电压接在相应量程的端口上即可，如图七。图七 仿真二（将1.5V的被测电压接在端口上） 图八 仿真图三注释:搬动开关，就可以设定量程，如图八所示。 图九 仿真图四注释：搬动开关，跳到200V量程，跳动滑动变阻器，得到的结果如图九所示。
