MCS51单片机简易直流数字电压表.docx
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MCS51单片机简易直流数字电压表.docx
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MCS51单片机简易直流数字电压表
MCS-51单片机简易直流数字电压表
目录
第一部分课程设计任务书1
一、课程设计题目1
二、课程设计时间1
三、课程设计提交方式1
四、设计要求1
第二部分课程设计报告2
一、单片机发展概况2
二、MCS-51单片机系统简介3
三、设计思想4
四、硬件电路设计4
五、软件设计框图5
六、实验结果7
七、程序源代码7
八、结束语9
九、参考文献10
第一部分课程设计任务书
一、课程设计题目
MCS-51单片机简易直流数字电压表
二、课程设计时间
一周
三、课程设计提交方式
提交打印课程设计报告以及发送电子版
四、设计要求
本实验要使用单片机设计一个简易直流数字电压表。
用AT89S51单片机和ADC0809组成一个数字电压表,要求能够测量0~5V的直流电压值,并用四位数码管显示,并要求所用元器件最少。
第二部分课程设计报告
一、单片机发展概况
单片机是在一片半导体硅片集成中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计算机。
主要应用于测控领域。
单片机使用时,通常是处于测控系统的核心地位并嵌入其中,所以国际上通常把单片机称为嵌入式控制器(EMCU,EmbeddedMicroControllerUnit),或微控制器(MCU,MicroControllerUnit)。
我国习惯于使用“单片机”这一名称。
单片机是计算机技术发展史上的一个重要里程碑,标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。
其发展大致分为4个阶段。
第一阶段(1974年~1976年):
单片机初级阶段。
因工艺限制,单片机采用双片的形式而且功能比较简单。
1974年12月,仙童公司推出了8位的F8单片机,实际上只包括了8位CPU、64BRAM和2个并行口。
第二阶段(1976年~1978年):
低性能单片机阶段。
1976年Intel的MCS-48单片机(8位)极大地促进了单片机的变革和发展,1977年GI公司推出了PIC1650,但这个阶段仍处于低性能阶段。
第三阶段(1978年~1983年):
高性能单片机阶段。
1978年,Zilog公司推出Z8单片机,1980年,Intel公司在MCS-48系列基础上推出MCS-51系列,Mortorola推出6801单片机。
使单片机的性能及应用跃上新的台阶。
此后,各公司的8位单片机迅速发展。
推出的单片机普遍带有串行I/O口、多级中断系统、16位定时器/计数器,片内ROM、RAM容量加大,且寻址范围可达64KB,有的片内还带有A/D转换器。
由于这类单片机的性能价格比高,所以被广泛应用,是目前应用数量最多的单片机。
第四阶段(1983年~现在):
8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。
16位典型产品Intel公司的MCS-96系列单片机。
而32位单片机除了具有更高的集成度外,其数据处理速度比16位单片机提高许多,性能比8位、16位单片机更加优越。
20世纪90年代单片机制造业大发展时期,Mortorola、Intel、ATMEL、德州仪器(TI)、三菱、日立、飞利浦、LG等公司开发一大批性能优越的单片机,极大推动单片机的应用。
近年,又有不少新型的高集成度的单片机产品涌现出来,出现了产品丰富多彩的局面。
目前,除8位单片机得到广泛应用外,16位单片机、32位单片机也得到广大用户青睐。
单片机发展趋势为:
CMOS化——单片机将具有更低的功耗、更低的电压。
高性能化——精简指令集(RISC)结构和流水线技术将得到广泛应用。
高可靠性——提高单片机的抗电磁干扰能力。
大容量化——扩大片内存储器容量。
多功能化——把众多的各种外围功能器件集成在片内,如模/数转换器、数/模转换器、液晶显示驱动器等。
串行扩展技术——SPI、I2C、Microwire、1-Wire等串行总线的引入,可以使单片机的引脚设计得更少,单片机系统结构更加简化。
二、MCS-51单片机系统简介
MCS-51是美国Intel公司的8位高档单片机系列,也是我国目前应用最为广泛的一种单片机系列。
8051/80C51是整个MCS-51系列单片机的核心,该系列其他型号的单片机都是在这一内核的基础上发展起来的。
MCS-51单片机系列分为51和52子系列,并以芯片型号的末位数字加以标识。
其中,51子系列是基本型,而52子系列是增强型。
单片机型号带有字母“C”的,表示该单片机采用的是CHMOS工艺,具有低功耗的特点。
8051的功耗为630mW,而80C51的功耗只有120mW。
8051单片机在一块芯片上集成了一个微型计算机的主要部件,它包括以下几部分:
1个8位微处理器(CPU)。
1个时钟电路。
4KB程序存储器。
256B数据存储器。
2个16位定时/计数器。
64KB扩展总线控制电路。
4个8位并行I/O接口P0~P3。
1个全双工串行I/O接口。
5个中断源,其中包括2个优先级嵌套中断。
三、设计思想
选择AT89S51作为单片机芯片,选用四位8段共阳极LED数码管实现电压显示,利用ADC0809作为数模转换芯片。
将数据采集接口电路输入电压传入ADC0809数模转换元件,经转换后通过D0至D7与单片机P0口连接,把转换完的模拟信号以数字信号的信号的形式传给单片机,信号经过单片机处理从LED数码显示管显示。
P2口接数码管位选,P1接数码管,实现数据的动态显示。
四、硬件电路设计
五、软件设计框图
六、实验结果
电路实现了从0v到8v连续动态变化。
并可通过电压表测量其误差。
七、程序源代码
C语言程序清单:
#include
sbitCLK=P3^3;
sbitOE=P3^6;
sbitST=P3^0;
sbitEOC=P3^7;
sbitP07=P0^7;
unsignedintdianya;
unsignedcharcodetable[]={
0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,
0x99,0x92,0x82,0xF8,
0x80,0x90,0x88,0x83,
0xC6,0xA1,0x86,0x8E};
/***************延时函数****************/
voiddelay(unsignedintz)
{
while(z--);
}
/***************ADC0809采集函数*************/
voidADC_0809()
{
unsignedchartemp=2;
ST=0;
OE=0;
ST=1;
ST=0;
CLK=1;
CLK=0;
CLK=1;
CLK=0;
while(!
EOC)
{
CLK=1;
CLK=0;
}
OE=1;
P1=0xff;//读取P1端口数据
temp=P1;
dianya=(unsignedint)temp*19.53;
OE=0;
}
/***************数据转换和显示函数*******************/
voidVpp_Show()
{
unsignedcharqian,bai,shi,ge;
qian=dianya/1000;
bai=dianya%1000/100;
shi=dianya%100/10;
ge=dianya%10;
P2=0x01;
P0=table[qian];
P07=0;//显示小数点
delay(50);
P2=0x02;
P0=table[bai];
delay(50);
P2=0x04;
P0=table[shi];
delay(50);
P2=0x08;
P0=table[ge];
}
voidmain()
{
while
(1)
{
ADC_0809();
Vpp_Show();
}
}
八、结束语
经过几天的单片机课程设计,终于完成了数字电压表的设计,基本达到设计要求。
对于此次课程设计,有许多的感触与体会,遇到的难题多,学习到的知识也就更多。
第一,对于ADC0809无内部时钟,需外接外部时钟的问题,我们小组进行了多次讨论,最终确定了在程序中提供时钟信号,大大降低了硬件电路的复杂度。
第二,是程序设计的问题,程序设计是一个很灵活的东西,是一个设计的灵魂所在。
因此在整个设计过程中大部分时间是用在程序上面的。
在此次编程中,我们是用C语言编程,进行调试后,成功的达到了课程设计的要求。
第三,做课程设计,必须要有耐心,要有坚持的毅力。
在整个电路的设计过程中,重要的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上,如在多种方案的选择中,我们仔细比较分析其原理以及可行的原因。
这就要求我们对硬件系统中各组件部分有充分透彻的理解和研究,并能对之灵活应用。
完成这次设计后,我们在书本理论知识的基础上又有了更深层次的理解。
最后,还要在此感谢课程设计的指导老师和同学们,他们在整个过程中都给予了我充分的帮助与支持。
九、参考文献
[1]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].1989.
[2]周立功.单片机实验与实践.北京:
北京航空航天大学出版社.
[3]吴国经.单片机应用技术.北京:
中国电力出版社,2003.
[4]徐惠民安德宁丁玉珍.单片微型计算机原理、接口及应用.北京:
北京邮电大学出版社,2007年.
[5]徐爱钧.《智能化测量控制仪表原理与设计》(第二版)[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2004.
[6]张鑫.单片机原理及应用(第二版).
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