proteus课程设计--AD0809文档格式.doc
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《Proteus》课程设计报告
吴亚军学号:
0908050140
一、设计任务内容
如下列框图,当按下K1时,显示器显示模拟信号V1的测量值;
当按下K2时,显示器显示模拟信号V2的测量值。
信号源可以采用传感器或信号发生器产生。
结合Proteus完成:
1、设计的硬件电路图;
2、软件操作流程图;
3、运行的结果界面抓图;
4、附设计的程序代码。
二、设计分析
在做一个单片机系统时,常常会遇到这样那样的数据采集,在这些被采集的数据中,大部分可以通过我们的I/O口扩展接口电路直接得到,而本设计要求使用51单片机,由于51单片机大部分不带AD转换器,所以模拟量的采集就必须靠外部A/D来实现。
再者,可以利用AT89C51单片机自带外部中断INT0,INT1来实现模拟数据采集通道的转换。
三、整体设计
摘要:
以AD0808模数转换器和AT89C51单片机为核心,进行实时电压数据采集,数据处理与显示。
本设计显示采用4位数码管(共阴),利用AT89C51单片机自带外部中断INT0,INT1来实现数据采集通道的转换,使用滑动变阻器作为采集的信息源。
采用Proteus和Keiluvision3为开发工具,软件设计采用模块化编程。
关键字:
AT89C51、电压采集、ADC0808、proteus
1)系统总体设计方案及实现方框图
电源模块
AT89C51单片机
采集数据
模拟数据
显示模块
独立按键
系统设计方框图
2)硬件设计:
显示模块:
LED数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件,引线已在内部连接完成,只需引出它们的各个笔划,公共电极。
LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类,了解LED的这些特性,对编程是很重要的,因为不同类型的数码管,除了它们的硬件电路有差异外,编程方法也是不同的。
图2是共阴和共阳极数码管的内部电路,它们的发光原理是一样的,只是它们的电源极性不同而已。
引脚图
本设计采用4位共阴数码管,其内部结构原理如下图
共阴极LED数码管的内部结构原理图
LED数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数位。
共阴数码管显示数字对应的二进制电平信号如下图
A/D转换器:
1、ADC0808的逻辑结构
ADC0808是8位逐次逼近型A/D转换器。
它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成(见下图)。
多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量,当OE端为高电平时,才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
ADC0808结构图
2、ADC0808的工作原理
IN0-IN7:
8条模拟量输入通道
ADC0808对输入模拟量要求:
信号单极性,电压范围是0-5V,若信号太小,必须进行放大;
输入的模拟量在转换过程中应该保持不变,如若模拟量变化太快,则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线:
4条。
ALE为地址锁存允许输入线,高电平有效。
当ALE线为高电平时,地址锁存与译码器将A,B,C三条地址线的地址信号进行锁存,经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。
A,B和C为地址输入线,用于选通IN0-IN7上的一路模拟量输入。
通道选择表如下表所示。
C
B
A
选择的通道
IN0
1
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
数字量输出及控制线:
11条
ST为转换启动信号。
当ST上跳沿时,所有内部寄存器清零;
下跳沿时,开始进行A/D转换;
在转换期间,ST应保持低电平。
EOC为转换结束信号。
当EOC为高电平时,表明转换结束;
否则,表明正在进行A/D转换。
OE为输出允许信号,用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。
OE=1,输出转换得到的数据;
OE=0,输出数据线呈高阻状态。
D7-D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线。
因ADC0808的内部没有时钟电路,所需时钟信号必须由外界提供,通常使用频率为500KHZ,
VREF(+),VREF(-)为参考电压输入。
3、ADC0808应用说明
(1).ADC0808内部带有输出锁存器,可以与AT89C51单片机直接相连。
(2).初始化时,使ST和OE信号全为低电平。
(3).送要转换的哪一通道的地址到A,B,C端口上。
(4).在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。
(5).是否转换完毕,我们根据EOC信号来判断。
(6).
当EOC变为高电平时,这时给OE为高电平,转换的数据就输出给单片机了。
AD0808的启动方式为脉冲启动方式,启动信号START启动后开始转换,EOC信号在START的下降沿10us后才变为无效的低电平。
这要求查询程序待EOC无效后再开始查询,转换完成后,EOC输出高电平,再由OE变为高电平来输出转换数据。
我们在设计程序时可以利用EOC信号来通知单片机(查询法或中断法)读入已转换的数据,也可以在启动AD0809后经适当的延时再读入已转换的数据。
AD0808的数据输出公式为:
Vout=Vin*255/5=Vin*51,其中Vin为输入模拟电压,Vout为输出数据。
当输入电压为5V时,读得的数据为255再乘以2,得510。
我们用510*98%得499,再将百位数码管的小数点点亮,显示为4.99V,显示值与输入值基本吻合。
3)软件平台及程序流程图:
Proteus智能原理图设计(ISIS):
丰富的器件库:
超过27000种元器件,可方便地创建新元件;
智能的器件搜索:
通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件;
智能化的连线功能:
自动连线功能使连接导线简单快捷,大大缩短绘图时间;
支持总线结构:
使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰;
可输出高质量图纸:
通过个性化设置,可以生成印刷质量的BMP图纸,可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。
本次使用元器件名称截图:
Keiluvision4:
2009年2月发布KeilμVision4,KeilμVision4引入灵活的窗口管理系统,使开发人员能够使用多台监视器,并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。
新的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口,提供一个整洁,高效的环境来开发应用程序。
新版本支持更多最新的ARM芯片,还添加了一些其他新功能。
2011年3月ARM公司发布最新集成开发环境RealViewMDK开发工具中集成了最新版本的KeiluVision4,其编译器、调试工具实现与ARM器件的最完美匹配。
程序流程图:
外部中断初始化
IO口初始化
While死循环
ADC0808初始化
开始
Y
转换采集通道
N
是否有
外部中断
AD采集是否完成
读取数据
数据处理并显示
四、设计体会
本次Protues课程设计采用AT89C51单片机设计2路数据采集系统,在本次设计中,查阅了大量资料,经过多天的不断努力才完成的。
在这次课程设计中,我切身感受到了动手能力的重要性,这对我以后的学习工作将产生深远影响。
在本次课程设计和撰写报告的过程中,我查阅了许多文献资料,从中学到了很多有关系统开发和程序调试方面等的知识。
在软件开发过程中掌握了一些技术难题的解决方法和技巧,巩固和加深了所学知识的理解,能够把所学的知识与实践相结合,培养了认真严谨的学习态度,为以后开发软件积累了大量的经验,提高了分析问题和解决问题的能力。
五、参考文献
【1】张毅刚.新编MCS-51单片机应用设计.2006年10月第二版
【2】ADC0808datasheet,AT89C51datasheet
【3】侯玉宝/陈忠平/李成群基于proteus的51系列单片机设计与仿真2005
【4】郭天祥10天学会单片机和C语言编程
【5】电子技术论坛
六、附录--设计截图
Protues整体设计图
Keil编辑界面
信号源A/D转换器
8
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- 关 键 词:
- proteus 课程设计 AD0809