单片机数字电压表设计LED显示含C源代码Word文档格式.docx
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1)8位微处理器(CPU)。
2)数据存储器(128BRAM)。
3)程序存储器(ROM/EPROM)。
4)4个8位可编程并行I/O口(P0口,P1口,P2口,P3口)。
5)1个全双工的异步串行口。
6)2个16定时器/计数器。
7)中断系统。
8)特殊功能寄存器(SFR)。
图2
单片机片结构如(图2)所示:
2.1.2ADC0832转换器简介
ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。
由于它体积小,兼容性强,性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎,其目前已经有很高的普及率。
学习并使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器的原理,有助于我们单片机技术水平的提高。
芯片如下(图3)所示:
图3
芯片接口说明如下:
CS_片选使能,低电平芯片使能。
CH0模拟输入通道0,或作为IN+/-使用。
CH1模拟输入通道1,或作为IN+/-使用。
GND芯片参考0电位(地)。
DI数据信号输入,选择通道控制。
DO数据信号输出,转换数据输出。
CLK芯片时钟输入。
Vcc/REF电源输入及参考电压输入(复用)。
工作原理如下:
正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线,分别是CS、CLK、DO、DI。
但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的,所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。
当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平,此时芯片禁用,CLK和DO/DI的电平可任意。
当要进行A/D转换时,须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。
此时芯片开始转换工作,同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲,DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。
在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平,表示启始信号。
在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能。
当此2位数据为“1”、“0”时,只对CH0进行单通道转换。
当2位数据为“1”、“1”时,只对CH1进行单通道转换。
当2位数据为“0”、“0”时,将CH0作为正输入端IN+,CH1作为负输入端IN-进行输入。
当2位数据为“0”、“1”时,将CH0作为负输入端IN-,CH1作为正输入端IN+进行输入。
到第3个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用,此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。
从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7,随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。
直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0,一个字节的数据输出完成。
也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据,即从第11个字节的下沉输出DATD0。
随后输出8位数据,到第19个脉冲时数据输出完成,也标志着一次A/D转换的结束。
最后将CS置高电平禁用芯片,直接将转换后的数据进行处理就可以了。
2.1.3时钟电路
XTAL1是片振荡器的反相放大器输入端,XTAL2则是输出端,使用外部振荡器时,外部振荡信号应直接加到XTAL1,而XTAL2悬空。
部方式时,时钟发生器对振荡脉冲二分频,如晶振为12MHz,时钟频率就为6MHz。
晶振的频率可以在1MHz-24MHz选择。
电容取30PF左右。
系统的时钟电路设计是采用的部方式,即利用芯片部的振荡电路如下(图4)所示:
2.1.4复位电路
由电容串联电阻构成,由图并结合"
电容电压不能突变"
的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍.复位电路如下(图5)所示。
图5
2.1.5LED显示电路
本项目所用显示屏为4位LED显示屏。
本LED显示器为8段(DP为小数点段),每一段为一个发光二极管。
发光二极管有共阳极和共阴极两种。
本显示器的发光二极管为共阳极数码管。
发光二极管的阳极连接在一起,通常在此共阳极接正电压,当某个发光二极管的阴极接低电平时,发光二极管被点亮,相应的段被显示。
通过给LED显示器提供不同的代码,是这些不同的LED显示器相应的段发光显示不同的字型,这些代码称为段码。
本项目所用段码值如下(表1)所示:
显示字符
1
2
3
4
5
6
7
8
9
共阳极段码
0x03
0x9f
0x25
0x0d
0x99
0x49
0x41
0x1f
0x01
09
表1
3.软件单元电路设计
3.1主程序流程图
主程序流程图如下(图6)所示:
图6
3.2显示子程序流程图
显示子程序流程图如下(图7)所示:
图7
3.3A/D转换子程序流程图
A/D转换子程序流程图如下(图8)所示:
图8
3.4数据处理子程序流程图
数据处理子程序流程图,如下(图9)所示:
图9
4.数字电压表仿真设计图与实物图
4.1仿真图
如下(图10)所示:
图10
4.2器件清单
表2
如下(表2)所示
所用器件名称
型号及大小
个数
单片机开发板
AT89C51
一个
滑动变阻器
10K
两个
A\D转换器
ADC0832
LED
共阳
跳线插口
--
若干
跳线
4.3硬件电路实物图
图11
电路实物图如下(图11)所示:
电路实物图如下(图12)所示:
5.程序代码
#include<
reg51.h>
intrins.h>
/*********************************端口定义**********************************/
sbitCS=P3^5;
sbitClk=P3^3;
sbitDATI=P3^4;
sbitDATO=P3^4;
sbitP20=P2^4;
/*******************************定义全局变量********************************/
unsignedchardat=0x00;
//AD值
unsignedcharcount=0x00;
//定时器计数
unsignedcharCH;
//通道变量
unsignedchardis[]={0x00,0x00,0x00};
//显示数值
/*******************************共阳LED段码表*******************************/
unsignedcharcodetab[]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09};
charcodetablewe[]={0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xfe};
/****************************************************************************
函数功能:
AD转换子程序
入口参数:
CH
出口参数:
dat
****************************************************************************/
unsignedcharadc0832(unsignedcharCH)
{
unsignedchari,test,adval;
adval=0x00;
test=0x00;
Clk=0;
//初始化
DATI=1;
_nop_();
CS=0;
Clk=1;
if(CH==0x00)//通道选择
{
//通道0的第一位
DATI=0;
//通道0的第二位
}
else
//通道1的第一位
//通道1的第二位
}
for(i=0;
i<
8;
i++)//读取前8位的值
adval<
<
=1;
if(DATO)
adval|=0x01;
adval|=0x00;
for(i=0;
i<
i++)//读取后8位的值
test>
>
test|=0x80;
else
test|=0x00;
if(adval==test)//比较前8位与后8位的值,如果不相同舍去。
若一直出现显示为零,请将该行去掉
dat=test;
nop_();
CS=1;
//释放ADC0832
DATO=1;
returndat;
}
/*****************
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