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1、 2006 級(jí)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 學(xué)院 電子科學(xué)與技術(shù) 專業(yè) 課程設(shè)計(jì)題目 基于單片機(jī)的8路模擬量輸入數(shù)值顯示控制器的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 班 級(jí) 060832 指 導(dǎo) 教 師 日 期 2009 年 6 月 25 日 基于單片機(jī)的8路模擬量輸入數(shù)值顯示控制器的設(shè)計(jì)

2、 摘 要 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的8路模擬量輸入數(shù)值顯示控制器，隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對(duì)測(cè)量的精度和功能的要求也越來越高，此設(shè)計(jì)為電子測(cè)量的基本數(shù)據(jù)采集模塊，該電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、功能強(qiáng)大、可擴(kuò)展性強(qiáng)。 以ADC0809和AT89C51為核心，該系統(tǒng)有三個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理和顯示。具體包括控制、顯示、A/D轉(zhuǎn)換器、電平轉(zhuǎn)換接口、個(gè)人計(jì)算機(jī)等。設(shè)計(jì)中用ADC0809進(jìn)行8路數(shù)據(jù)的采樣，利用AT89C51單片機(jī)的串行口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。顯示部分由數(shù)碼顯示器構(gòu)成。硬件設(shè)計(jì)應(yīng)用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具，軟件設(shè)計(jì)采用模塊化編程方法。 　

3、 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) AT89C51 ADC0808 數(shù)據(jù)采集 目 錄 1.引言 5 1.1 國內(nèi)﹑外本課題發(fā)展概況與目前的水平 5 1.2 研究背景 5 1.3 目的 6 1.4 意義 6 2.總體設(shè)計(jì)方案 6 2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)原理 6 2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 6 2.2.1 硬件設(shè)計(jì)的基本原則 7 2.2.2 軟件設(shè)計(jì)的基本原則 7 3.硬件電路設(shè)計(jì) 8 3.1系統(tǒng)概述 8 3.2 系統(tǒng)工作原理 8 3.2.1 單片機(jī)處理核心模塊 8 3.2.2 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 11 3.2.3 數(shù)碼管

4、顯示 15 4. 軟件設(shè)計(jì) 15 4.1 主程序的設(shè)計(jì) 16 4.2 A/D轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì) 16 4.3 數(shù)據(jù)處理程序的設(shè)計(jì) 17 4.4 顯示子程序的設(shè)計(jì) 17 5.檢測(cè)與仿真 17 5.1. 利用單片機(jī)選通8路模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)值顯示仿真 17 5.2. 利用外接開關(guān)選通8路模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)值顯示仿真 19 心得體會(huì) 21 致謝 21 參考文獻(xiàn) 22 附錄一：8路模擬單片機(jī)控制程序清單 22 附錄二：8路模擬外接開關(guān)控制程序清單 24 1.引言 隨著微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)已進(jìn)入信息時(shí)代。人們?yōu)榱烁玫卣J(rèn)識(shí)世界，盡可能多地獲取自然界的各種信息，單

5、純依賴人類的感官已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的愿望。由微處理器和各種性能優(yōu)良的器件構(gòu)成的電子測(cè)量模擬量系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛為人類獲取各種信息提供了必要的手段。 1.1 國內(nèi)﹑外本課題發(fā)展概況與目前的水平 隨著時(shí)間的推移,計(jì)算機(jī)革命的完成,信息高速公路的飛速發(fā)展,我們的工業(yè)已經(jīng)和自動(dòng)化控制密不可分了.據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的單片機(jī)年容量已達(dá)1－3億片，且每年以大約16%的速度增長(zhǎng)，但相對(duì)于世界市場(chǎng)我國的占有率還不到1%。這說明單片機(jī)應(yīng)用在我國才剛剛起步，有著廣闊的前景。培養(yǎng)單片機(jī)應(yīng)用人才，特別是在工程技術(shù)人員中普及單片機(jī)知識(shí)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。單片機(jī)是二十世紀(jì)七十年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路器件.它在

6、一塊芯片內(nèi)集成了計(jì)算機(jī)的各個(gè)功能部件,構(gòu)成一種單片式的微型計(jì)算機(jī).二十世紀(jì)八十年代以來,國際上單片機(jī)的發(fā)展迅速,單片機(jī)應(yīng)用不斷深入,新技術(shù)層出不窮.單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)是一項(xiàng)新型的工程技術(shù),其內(nèi)涵隨著單片機(jī)的發(fā)展而發(fā)展。 1.2 研究背景 隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中模擬量輸入數(shù)字?jǐn)?shù)字輸出就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。 本設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的測(cè)量方式相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)量范圍廣，測(cè)量準(zhǔn)確，其輸出

7、采用數(shù)字顯示，主要用于要求測(cè)量比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用，該設(shè)計(jì)控制器可使用多種類型的單片機(jī)芯片，AD芯片，顯示器件等組合靈活設(shè)計(jì)完成要求功能，也可在基礎(chǔ)模塊上進(jìn)行多項(xiàng)所需擴(kuò)展功能。市場(chǎng)上已有很多相關(guān)類型的產(chǎn)品 1.3 目的 (1) 進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理。 (2) 掌握單片機(jī)的接口技術(shù)及AD0809芯片的特性，控制方法。 (3) 通過課程設(shè)計(jì)，掌握以單片機(jī)核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)。 (4) 通過實(shí)際程序設(shè)計(jì)和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計(jì)方法和調(diào)試技術(shù)。 1.4 意義 通過完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開發(fā)的完整過程，使學(xué)生了解開發(fā)一單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的

8、全過程，強(qiáng)化鞏固所學(xué)，為今后從事相應(yīng)打下基礎(chǔ)。 2.總體設(shè)計(jì)方案 2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)原理 本系統(tǒng)一般包括模擬信號(hào)的輸入輸出通道和數(shù)字信號(hào)的輸入輸出通道。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入又稱為數(shù)據(jù)的收集；系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出又稱為數(shù)據(jù)的分配。 本系統(tǒng)的任務(wù)，具體地說，就是采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)值顯示，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視。 由系統(tǒng)的任務(wù)可以知道，系統(tǒng)具有以下幾方面的功能:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)輸出。 2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 對(duì)于不同的采集對(duì)象，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是不相同的。但是，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是由硬件和軟件兩部分組成的，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些基本原則是大體相同的。 2.2.1 硬件

9、設(shè)計(jì)的基本原則 (1) 經(jīng)濟(jì)合理 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，一定要注意在滿足件能指標(biāo)的前提下，盡可能地降低價(jià)格，以便得到高的性能價(jià)格比，這是硬件設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮的一個(gè)主要因素，也是一個(gè)產(chǎn)品爭(zhēng)取市場(chǎng)的主要因素之一。 (2) 安全可靠 選購設(shè)備要考慮環(huán)境的溫度、濕度、壓力、振動(dòng)、粉塵等要求，以保認(rèn)在規(guī)定的下作環(huán)境下，系統(tǒng)性能穩(wěn)定、工作可靠。要有超量程和過載保護(hù)，保證輸入、輸出通道正常工作。要注意對(duì)交流市電以及電火花等的隔離。要保證連接件的接觸可靠。 (3) 足夠的抗干擾能力 有完善的抗干擾措施，是保證系統(tǒng)精度、工作正常和不產(chǎn)生錯(cuò)誤的必要條件。 2.2.2 軟件設(shè)計(jì)的基本原則 (1) 結(jié)構(gòu)合

10、理 程序應(yīng)該采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)。這不僅有利于程序的進(jìn)一步擴(kuò)充，而且也有利于程序的修改和維護(hù)。在程序編序時(shí)，要盡量使得程序的層次分明，易于閱讀和理解，同時(shí)還可以簡(jiǎn)化程序，減少程序?qū)τ趦?nèi)存的使用量。當(dāng)程序中有經(jīng)常需要加以修改或變化的參數(shù)時(shí)，應(yīng)該設(shè)計(jì)成獨(dú)立的參數(shù)傳遞群序，避免程序的頻繁修改。 (2) 操作性能好 操作件能好是指使用方便。這點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來說是很重要的。在開發(fā)程序時(shí)，應(yīng)該考慮如何降低對(duì)操作人員專業(yè)知識(shí)的要求。 (3) 系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)一定的檢測(cè)程序，例如狀態(tài)檢測(cè)利診斷程序，以便系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)容易確定故障部位，對(duì)于重要的參數(shù)要定時(shí)存儲(chǔ)，以防止因掉電而丟失數(shù)據(jù)。 (4) 提高程序的執(zhí)

11、行速度。 (5) 給出必要的程序說明。 3.硬件電路設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)概述 基于單片機(jī)的8路輸入模擬信號(hào)數(shù)值顯示電路，以ADC0809和AT89C51為核心，該系統(tǒng)有三個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理和顯示。 數(shù)據(jù)采集由集成電路AD0809完成。0809具有8路模擬輸入端口, 地址線(23--25腳)可決定對(duì)那一路模擬輸入做A/D轉(zhuǎn)換。第22腳為地址鎖存控制,當(dāng)輸入為高電平時(shí),對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存, 9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制,當(dāng)OE腳為高電平時(shí),A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從端口輸出;10腳為0809的時(shí)鐘輸入端。單片機(jī)的P1,P3端口做四位LED數(shù)碼管顯示控制,P0端口做A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用,P2

12、口用做0809的A/D轉(zhuǎn)換控制。其中，控制選通那一路作為模擬輸入，有兩種方案：一是利用單片機(jī)編程軟件控制實(shí)現(xiàn)；二是利用開關(guān)硬件控制實(shí)現(xiàn)。 數(shù)據(jù)處理由單片機(jī)芯片AT89C51實(shí)現(xiàn)，作為核心器件。 顯示選用八段數(shù)碼管。 3.2 系統(tǒng)工作原理 3.2.1 單片機(jī)處理核心模塊 AT89C51是一種高性能低功耗的采用CMOS工藝制造的8位微控制器，擁有8KB的可編程的閃存（Flash programmable and erasable read only memory）。它提供下列標(biāo)準(zhǔn)特征：8K字節(jié)的閃速存儲(chǔ)器，56字節(jié)的RAM，32條I/O線，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)六中斷源

13、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口，片上震蕩器和時(shí)鐘電路。其管腳圖如圖1所示： 圖1. AT89C51芯片管腳圖 引腳說明： VCC：電源電壓 GND:地 P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，作為輸出口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)0端口寫入1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。 當(dāng)P0口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。 在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。 P1口：P1口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1

14、口的輸出緩沖能接受或輸出4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)P1口寫1時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（IIL）。 P2口：P2是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P2口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P2口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。 P2口在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如MOVX ＠ DPTR）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況

15、下，P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX ＠R1），P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。 當(dāng)Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口同時(shí)接收高8位地址和一些控制信號(hào)。 P3口：P3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P3口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P3口寫1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。 P3口同時(shí)具有AT89C51的多種特殊功能，具體如下表所示： 端口引腳 第二功能 P3.0 RXD (串行輸入口) P3

16、.1 TXD（串行輸出口） P3.2 (外部中斷0) P3.3 （外部中斷1） P3.4 T0（定時(shí)器0） P3.5 T1（定時(shí)器1） P3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通） 表1. P3口的第二功能 RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低8位字節(jié)。當(dāng)在Flash編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出（）。 一般情況下，ALE是以晶振頻率的1/6輸出，可以用作外部時(shí)鐘或定時(shí)目的。但也要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將

17、跳過一個(gè)ALE脈沖。 ：程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，除了當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過兩個(gè)信號(hào)。 /VPP:外部訪問允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從0000H到FFFH單元的指令，必須同GND相連接。需要主要的是，如果加密位1被編程，復(fù)位時(shí)EA端會(huì)自動(dòng)內(nèi)部鎖存。 當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)，應(yīng)該接到VCC端。 XTAL1：振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 3.2.2 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 (1) ADC0809主要特性

18、 ADC0809 是采用CMOS 工藝制造的雙列直插式單片8 位A/D 轉(zhuǎn)換器。分辨率8 位，精度7 位，帶8 個(gè)模擬量輸入通道，有通道地址譯碼鎖存器，輸出帶三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器。啟動(dòng)信號(hào)為脈沖啟動(dòng)方式，最大可調(diào)節(jié)誤差為1LSB，ADC0809 內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路，故CLK 時(shí)鐘需由外部輸入，fclk 允許范圍為500kHz~1MHz，典型值為640kHz。每通道的轉(zhuǎn)換需66~73 個(gè)時(shí)鐘脈沖，大約100~110μs。工作溫度范圍為-40℃~+85℃。功耗為15mW，輸入電壓范圍為0~5V，單一+5V 電源供電。它可以接與Z80、8085、8080、8031 等CPU 相連，也可以獨(dú)立使用。 (2)

19、 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳 ADC0809A/D 轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。包括一個(gè)高阻抗斬波比較器；一個(gè)帶有256個(gè)電阻分壓器的樹狀開關(guān)網(wǎng)絡(luò)；一個(gè)邏輯控制環(huán)節(jié)和8 位逐次比較寄存器(SAR)；一個(gè)8 位三態(tài)輸出緩沖器。引腳功能介紹如下： 圖2. ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳圖 A、 IN0~IN8：8 路輸入通道的模擬量輸入端，輸入； B、 2-1~2-8：8 位數(shù)字量輸出端；2-1 為最低位(LSB)，2-8 為最高位(MSB)，輸出，三態(tài)； C、ALE：地址鎖存控制信號(hào)，輸入，上升沿有效。將地址選擇信號(hào)A、B、C 鎖入地址寄存器； D、S

20、TART：?jiǎn)?dòng)A/D 轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，輸入，上升沿有效。當(dāng)輸入一個(gè)正脈沖，便立即啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)使EOC 變?yōu)榈碗娖剑? E、 EOC：A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，高電平有效。EOC 由低電平變?yōu)楦唠娖?，表明本次A/D 轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束； F、OE：輸出允許控制信號(hào)，輸入，高電平有效。OE 由低電平變?yōu)楦唠娖?，打開三態(tài)輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換的結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線上； G、VREF(-)、VREF(+)：片內(nèi)D/A 轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入端。VREF(-)不能為負(fù)值，VREF(+)不能高于VCC， 且1/2[VREF(-)+VREF(+)]與1/2VCC 之差不得大于0.1V； H、CLOCK：時(shí)

21、鐘輸入端。500kHz~1MHz，典型值為640kHz。 I、 A、B、C：8 路模擬開關(guān)的3 位地址選通輸入端，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-2 所示。 表2. 8路模擬開關(guān)地址選通輸入端 ADC0809 時(shí)序圖如圖3所示。其中， tWS：最小起動(dòng)脈寬，典型值為100ns，最大值為200ns； tWE：最小ALE 脈寬，典型值為100ns，最大值為200ns； tD：模擬開關(guān)延時(shí)，典型值為1μs，最大值為2.5μs； tC：轉(zhuǎn)換時(shí)間，當(dāng)fclk=640kHz 時(shí)，典型值為100μs，最大值為116μs； tEOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束延時(shí)，最大位8 個(gè)時(shí)鐘周期加2μs。 本系統(tǒng)采用中斷連

22、接方式，當(dāng)傳感器獲取的信號(hào)經(jīng)過放大器放大和濾波后再AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理。通過對(duì)其模擬通道控制線ADDA、ADDB、ADDC的設(shè)值可以對(duì)通道進(jìn)行選擇。將ADDA、ADDB、ADDC分別接P3.4-P3.6，只要把三位位地址寫入0809中的地址鎖存器，就實(shí)現(xiàn)了通道的選擇。將ADC0809的ALE和START信號(hào)連在一起，然后將AT89C51中的P3.2作為片選信號(hào)，接ALE信號(hào)，P3.0連ADC0809的OE信號(hào)，同時(shí)將ADC的EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)連接AT89C51的P3.1.該模塊的原理圖如圖3-6。 也可利用外接開關(guān)控制ADDA、ADDB、ADDC，該模塊的原理圖如圖4，5。 圖3. A

23、DC0809 時(shí)序圖 圖4. 利用單片機(jī)選通控制原理圖 圖5. 利用外接開關(guān)選通控制原理圖 3.2.3 數(shù)碼管顯示 本系統(tǒng)的顯示部分采用八段數(shù)碼管共陽極顯示，需接上拉電阻。 4. 軟件設(shè)計(jì) 匯編語言是一種用文字助記符來表示機(jī)器指令的符號(hào)語言，是最接近機(jī)器碼的一種語言。其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同的CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。 KEIL uVISION2 是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的MCS51 架構(gòu)的芯片，它集編輯，編譯，仿真等于一體，同時(shí)還支持，PLM，匯編和C

24、語言的程序設(shè)計(jì)，它的界面和常用的微軟VC++的界面相似，界面友好，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。因此本系統(tǒng)采用KEIL uVISION2進(jìn)行軟件的編寫和調(diào)試。 4.1 主程序的設(shè)計(jì) 開始 初始化 調(diào)用AD轉(zhuǎn)換子程序 調(diào)用顯示子程序 圖6.主程序流程圖 4.2 A/D轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì) 在8路模擬單片機(jī)控制程序中由P3.0，P3.1和P3.2控制A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)和數(shù)據(jù)的輸出，用CLR P3.2，SETB P3.2和CLR P3.2指令啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，用JNB P

25、3.1,$等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，用CLR P3.0關(guān)閉輸出,轉(zhuǎn)換結(jié)果暫存在35H中。 在8路模擬外接開關(guān)控制程序中由P2.5，P2.6和P2.7控制A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)和數(shù)據(jù)的輸出，用CLR P2.5，SETB P2.5和CLR P2.5指令啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，用JNB P2.6,$等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，用CLR P2.7關(guān)閉輸出,轉(zhuǎn)換結(jié)果暫存在35H中。 4.3 數(shù)據(jù)處理程序的設(shè)計(jì) 將AD轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼并依次將百位、十位和個(gè)位分別存在30H,31H和32H中，而在8路模擬單片機(jī)控制程序中，33H則存放被選通的通道號(hào)。 4.4 顯示子程序的設(shè)計(jì) 用查表的方式實(shí)現(xiàn)每一位數(shù)值及通

26、道號(hào)的顯示，并且將每次顯示的時(shí)間控制在5毫秒以方便觀察。 5.檢測(cè)與仿真 5.1. 利用單片機(jī)選通8路模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)值顯示仿真 首先在程序中將ADC0809的顯示通道設(shè)置為第5通道，即 使用SETB P3.4, CLR P3.5, SETB P3.6這三條指令。由于PROTEUS仿真軟件中沒有ADC0809芯片的仿真模型因此我們用ADC0808代替。仿真結(jié)果如下： 圖7.模擬信號(hào)輸入端的滑動(dòng)變阻器為最小時(shí)的數(shù)值顯示結(jié)果 圖8.模擬信號(hào)輸入端的滑動(dòng)變阻器為50%時(shí)的數(shù)值顯示結(jié)果 圖9.模擬信號(hào)輸入端的滑動(dòng)變阻器為最大時(shí)的數(shù)值顯示結(jié)果 由仿真結(jié)果可得，該系

27、統(tǒng)的最小分辨率為0.02V，最大顯示數(shù)值為255（輸入為5V時(shí)），模擬輸入最大值為5V，可作為數(shù)字電壓表使用。 5.2. 利用外接開關(guān)選通8路模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)值顯示仿真 首先將開關(guān)接地，此時(shí)選通0號(hào)通道，由于0號(hào)通道輸入端接滑動(dòng)變阻器，顯示數(shù)值為033；再將開關(guān)接到+5V，此時(shí)選通1號(hào)通道，由于1號(hào)通道輸入端接地，故顯示數(shù)值為000。用PROTEUS軟件仿真結(jié)果如下： 圖10. 利用外接開關(guān)選通0號(hào)通道 圖11. 利用外接開關(guān)選通1號(hào)通道 由仿真結(jié)果可得，在該系統(tǒng)中由于顯示通道是由外接開關(guān)控制，故無法用單片機(jī)控制LED數(shù)碼管顯示通道的數(shù)值，優(yōu)點(diǎn)是可不用修改程序而控制

28、通道的選擇。 心得體會(huì) 經(jīng)過兩個(gè)星期的努力，課程設(shè)計(jì)終于大告成功了。整個(gè)設(shè)計(jì)通過了軟件和硬件上的調(diào)試、仿真。我想這對(duì)于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助。在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。一切問題必須要靠自己一點(diǎn)一滴的解決，而在解決的過程當(dāng)中你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。對(duì)于單片機(jī)設(shè)計(jì)，其硬件電路是比較簡(jiǎn)單的，主要是解決程序設(shè)計(jì)中的問題，而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中

29、大部分時(shí)間是用在程序上面的。很多子程序是可以借鑒書本上的，但怎樣銜接各個(gè)子程序才是關(guān)鍵的問題所在，這需要對(duì)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)很熟悉。因此可以說單片機(jī)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。 通過這次課程設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運(yùn)用到實(shí)踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。我也充分認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，只有分工協(xié)作才能保證整個(gè)項(xiàng)目的有條不絮。通過這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。 致謝 這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很

30、多問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，組員和其他同學(xué)的幫助，終于迎刃而解。這次，對(duì)于與我搭檔的同學(xué)和指導(dǎo)老師表示忠心的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1].張友德主編. 單片微型機(jī)原理，應(yīng)用與實(shí)驗(yàn). 復(fù)旦大學(xué)出版社, 2006.10 [2].周潤(rùn)景，張麗娜，劉映群編.PROTEUS入門實(shí)用教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.9 [3].張疑坤 陳善久 裘雪紅. 《單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版, 2003 [5].謝筑森編著. 單片機(jī)開發(fā)與典型應(yīng)用設(shè)計(jì)[M]. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社, 1997. [6].張積東主編. 單片機(jī)51/98開發(fā)與應(yīng)用

31、[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,1994. [7].全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì). 《全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽獲獎(jiǎng)作品精選（2001）》[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社．2003. 附錄一：8路模擬單片機(jī)控制程序清單 LED_0 EQU 30H ;存放三個(gè)數(shù)碼管的段碼 LED_1 EQU 31H LED_2 EQU 32H LED_3 EQU 33H ADC EQU 35H ;存放轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù) ST BIT P3.2 OE BI

32、T P3.0 EOC BIT P3.1 ORG 00H START: MOV LED_0,#00H MOV LED_1,#00H MOV LED_2,#00H MOV LED_3,#00H MOV DPTR,#TABLE ;送段碼表首地址 SETB P3.4 CLR P3.5 SETB P3.6 ;選擇ADC0808的通道5,可自由選擇 WAIT: CLR ST SETB ST CLR ST

33、 ;啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 JNB EOC,$ ;等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 SETB OE ;允許輸出 MOV ADC,P1 ;暫存轉(zhuǎn)換結(jié)果 CLR OE ;關(guān)閉輸出 MOV A,ADC ;將AD轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼 MOV B,#100 DIV AB MOV LED_2,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV LED_1,A MOV LED_0,B MOV A, P3 SWAP

34、 A ANL A,#07H MOV LED_3,A LCALL DISP ;顯示AD轉(zhuǎn)換結(jié)果 DISP: MOV A, LED_3 MOVC A, @A+DPTR CLR P2.0 MOV P0, A LCALL DELAY SETB P2.0 MOV A,LED_0 ;數(shù)碼顯示子程序

35、 MOVC A,@A+DPTR CLR P2.3 MOV P0,A LCALL DELAY SETB P2.3 MOV A,LED_1 MOVC A,@A+DPTR CLR P2.2 MOV P0,A LCALL DELAY SETB P2.2 MOV A,LED_2 MOVC A,@A+DPTR CLR P2.1 MOV P0,A LCALL DELAY SETB P2.1 RET DELAY: MOV R6,#10 ;延時(shí)5毫秒 D1: MOV

36、 R7,#250 D2: DJNZ R7,D2 DJNZ R6,D1 RET TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH END 附錄二：8路模擬外接開關(guān)控制程序清單 LED_0 EQU 30H LED_1 EQU 31H LED_2 EQU 32H ;存放段碼 ADC EQU 35H CLOCK BIT P2.4 ;定義ADC0808時(shí)鐘位 ST BIT P2.5 EOC BIT P2.6 OE BIT P2.7

37、 ORG 00H SJMP START ORG 0BH LJMP INT_T0 START: MOV LED_0,#00H MOV LED_1,#00H MOV LED_2,#00H MOV DPTR,#TABLE ;段碼表首地址 MOV TMOD,#02H MOV TH0,#245 MOV TL0,#00H MOV IE,#82H SETB TR0 WAIT: CLR ST SETB ST CLR ST ;啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換 JNB EOC,

38、$ ;等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 SETB OE MOV ADC,P1 ;讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果 CLR OE MOV A,ADC MOV B,#100 ;AD轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼 DIV AB MOV LED_2,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV LED_1,A MOV LED_0,B LCALL DISP SJMP WAIT INT_T0: CPL CLOCK ;提供ADC0808時(shí)鐘信號(hào) RETI DISP: MOV A,L

39、ED_0 ;顯示子程序 MOVC A,@A+DPTR CLR P2.3 MOV P0,A LCALL DELAY SETB P2.3 MOV A,LED_1 MOVC A,@A+DPTR CLR P2.2 MOV P0,A LCALL DELAY SETB P2.2 MOV A,LED_2 MOVC A,@A+DPTR CLR P2.1 MOV P0,A LCALL DELAY SETB P2.1 RET DELAY: MOV R6,#10 ;延時(shí)5毫秒 D1: MOV R7,#250 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RET TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH END 25