毕业论文单片机AT89S52设计的数字万用表

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1、目 录题目1数字电压表11设计要求及技术指标11.1设计要求11.2技术指标12系统的硬件设计12.1系统的论证及选择12.1.1主控芯片12.1.2显示芯片22.2原理框图22.3单元电路设计32.3.1主控模块32.3.2显示模式53实验调试及结果83.1调试过程83.2调试结果94参考文献105元件清单116附录A 软件编程117附录B 电路原理图20题目 数字电压表1 设计要求及技术指标1.1 设计要求1、题目：数字电压表2、利用单片机AT89S52与ADC0809设计一个数字电压表，能够测量05V之间的直流电压值，电流值及电阻值，LCD液晶显示相应数据。1.2 技术指标1、单片机的定

2、时中断技术2、数字芯片A/D转换技术3、单片机的数据处理技术4、单片机控制的LCD液晶显示技术2 系统的硬件设计2.1 系统的论证及选择2.1.1 主控芯片 方案1：选用专用电压转换芯片INC7107实现电压的测量和现实。缺点是精度比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉。方案2：选用单片机AT89S52和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制，用液晶显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵。优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。基于课程设计的要求，我们优先选用了：方案2。2.1.2 显示芯片 方案1：选用4个单体的共阳数码管，将ah全部连接起来，然

3、后接到单片机口的I/O上进行控制。缺点是焊接时比较麻烦，容易出错。优点是价格比较便宜。方案2：选用译码芯片74LS47和74LS138配合一个四联的共阳数码管显示。缺点是价格较贵，焊接麻烦，单片机控制时比较麻烦。优点是有效的节约了单片机的I/O口资源，适用于单片机I/O口不够用的情况下。方案3：方案三：采用LCD液晶显示器显示。而LCD液晶显示则耗能少，能够显示万用表、电压、电流、电阻等汉字，在显示方面更加灵活，而且改变显示时只要改变软件设计就可以，不用改变硬件电路的设计，易于电路的功能扩展。电路的软件设计也很简单。另外，这种设计硬件更加简洁。采用LCD液晶显示方案的缺点是在显示位数比较少时，

4、价格略显昂贵。基于以上方案和课程设计的要求，我们优先选用了：方案3。2.2 原理框图AT89S52 ADC080912864LCD74HC74ADC0809图2-2 原理框图2.3 单元电路设计2.3.1 主控模块1、AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K在系统可编程Flash存储器，32位I/O口线，三个16位定时器/计数器，另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。2、引脚结构及作用AT89S52管脚结构VCC : 电源GND: 地P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口

5、写“1”时，引脚用作高阻抗输入，当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2

6、EX）。 P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双

7、向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存

8、储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作将无效。这一位置 “1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期

9、被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收5伏的电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。2.3.2 显示模式12864LCD工作原理在数字电路中，所有的数据都是以0和1保存的，对LCD控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。而对于中文，常用却有6000以上，于是我

10、们的DOS前辈想了一个办法，就是将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码15。那么，得到了汉字的内码后，还仅是一组数字，那又如何在屏幕上去显示呢？这就涉及到文字的字模，字模虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状。12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及12864全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示84个(1616点阵)汉字。12864LCD的引脚说明如表2-2所示。液晶显示模块的特殊寄存器说明：在使用12864

11、LCD前先必须了解以下功能器件才能进行编程。12864内部功能器件及相关功能如下：1. 指令寄存器(IR)表2-2 液晶模块12864的管脚说明管脚号管脚名称LEVER管脚功能描述1VSS0电源地2VDD+5.0V电源电压3V0-液晶显示器驱动电压4D/I(RS)H/LD/I=“H”，表示DB7DB0为显示数据D/I=“L”，表示DB7DB0为显示指令数据5R/WH/LR/W=“H”，E=“H”数据被读到DB7DB0R/W=“L”，E=“HL”数据被写到IR或DR6EH/LR/W=“L”，E信号下降沿锁存DB7DB0R/W=“H”，E=“H”DDRAM数据读到DB7DB07DB0H/L数据线8

12、DB1H/L数据线9DB2H/L数据线10DB3H/L数据线11DB4H/L数据线12DB5H/L数据线13DB6H/L数据线14DB7H/L数据线15CS1H/LH:选择芯片(右半屏)信号16CS2H/LH:选择芯片(左半屏)信号17RETH/L复位信号,低电平复位18VOUT-10VLCD驱动负电压19LED+-LED背光板电源20LED-LED背光板电源IR是用于寄存指令码，与数据寄存器数据相对应。当D/I=0时，在E信号下降沿的作用下，指令码写入IR。2数据寄存器(DR)DR是用于寄存数据的，与指令寄存器寄存指令相对应。当D/I=1时，在下降沿作用下，图形显示数据写入DR，或在E信号高

13、电平作用下由DR读到DB7DB0数据总线。DR和DDRAM之间的数据传输是模块内部自动执行的。3忙标志：BFBF标志提供内部工作情况。BF=1表示模块在内部操作，此时模块不接受外部指令和数据。BF=0时，模块为准备状态，随时可接受外部指令和数据。利用STATUS READ指令，可以将BF读到DB7总线，从检验模块之工作状态。4显示控制触发器DFF此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。DFF=1为开显示（DISPLAY OFF），DDRAM的内容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示（DISPLAY OFF）。DDF的状态是指令DISPLAY ON/OFF和RST信号控制的。5XY地址计数器XY地

14、址计数器是一个9位计数器。高3位是X地址计数器，低6位为Y地址计数器，XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针，X地址计数器为DDRAM的页指针，Y地址计数器为DDRAM的Y地址指针。X地址计数器是没有记数功能的，只能用指令设置。Y地址计数器具有循环记数功能，各显示数据写入后，Y地址自动加1，Y地址指针从0到63。6显示数据RAM（DDRAM）DDRAM是存储图形显示数据的。数据为1表示显示选择，数据为0表示显示非选择。DDRAM与地址和显示位置的关系见DDRAM地址表。7Z地址计数器Z地址计数器是一个6位计数器，此计数器具备循环记数功能，它是用于显示行扫描同步。当一行扫描完成，此地址计

15、数器自动加1，指向下一行扫描数据，RST复位后Z地址计数器为0。Z地址计数器可以用指令DISPLAY START LINE预置。因此，显示屏幕的起始行就由此指令控制，即DDRAM的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行。此模块的DDRAM共64行，屏幕可以循环滚动显示64行。8. 字符显示FYD12864-0402B每屏可显示4行8列共32个1616点阵的汉字，每个显示RAM可显示1个中文字符或2个168点阵全高ASCII码字符，即每屏最多可实现32个中文字符或64个ASCII码字符的显示。FYD12864-0402B内部提供1282字节的字符显示RAM缓冲区（DDRAM）。字符显示是通过将字符显

16、示编码写入该字符显示RAM实现的。根据写入内容的不同，可分别在液晶屏上显示CGROM（中文字库）、HCGROM（ASCII码字库）及CGRAM（自定义字形）的内容。三种不同字符/字型的选择编码范围为：00000006H（其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个）显示自定义字型，02H7FH显示半宽ASCII码字符，A1A0HF7FFH显示8192种GB2312中文字库字形。字符显示RAM在液晶模块中的地址80H9FH。字符显示的RAM的地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系，其对应关系如表2-3所示。表2-3 字符显示RAM在液晶模块中的地址表80H81H82H83H84H

17、85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH3 实验调试及结果3.1 调试过程首先根据电路原理图焊接出实际电路，然后编写简单的程序进行电路的调试，在实际的电路中，P2.0P2.3接液晶显示器的位进行控制，ADC0809的数据输出端接单片机P0口，ADC0809的ST、OE、EOC、CLK分别由P3.3P3.6经过或非门进行控制。现在将在调试过程中的问题总结如下：问题1：在进行液晶显示调节时，发现液晶不正常显示，在确定程序正确的情况下，判定问题出在硬件电路中，仔细检查后发现，电路

18、存在虚焊，用电烙铁焊接后，通电测试，该液晶显示正常。问题2：编写好ADC0809的程序，写入单片机，发现显示不对，怀疑是数据输入错误或者数据处理错误，仔细检查程序，发现定义的值太小，改正后，整机电路工作正常，可以实现从0V5V的显示。数字万用表完成的功能主要是对电压、电流、电阻的测量，它主要由分流电阻、分压电阻、51单片机最小系统、显示部分、AD转换和控制部分组成。物理量采集流程：开始被测物理量选择电压，电流，电阻的选择信号转换A/D信号采集转换处理采集信号显示数据返回数据。数字万用表完成的功能主要是对电压、电流、电阻的测量，它主要由分流电阻、分压电阻、51单片机最小系统、显示部分、AD转换和

19、控制部分组，。其它量的测量则要添加扩展功能。图3-1 实物图3.2 调试结果通过以上软硬件电路调试，最终达到了题目的要求，实现了从0V5V的显示，并且精度比较高。电阻是几到几K的测量，电流为1A一下的测量。显示结果如下：图3-2-1显示单片机驱动电压：图3-2-1图3-2-2显示2.7K电阻值：图3-2-2图3-2-3显示电流值：图3-2-34 参考文献1、单片机原理及应用 张毅刚、刘杰 哈尔宾工业大学2、单片机基础第三版 李广弟、朱月秀、冷祖祁 人民邮电3、单片机的C语言应用程序设计 马忠梅、张凯北航大学4、51单片机应用开发案例精选 王为青 人民邮电5、51系列单片机 楼然苗、李光飞 北京

20、航空航天大学5 元件清单元器件名称参数备注单片机AT89S52（12MHZ）1晶体DRYSTAL 12MHZ1A/D转换ADC08091或非门74HC01分频器74HC741LCD显示模块LCD128641电阻1001电容47F5电容20pF2电容30F1按键BUTTON10电阻(上拉电阻)10K20电阻1K5滑动变阻器10K2电阻0.1K106 附录A 软件编程#include /52单片机头文件#include #define uchar unsigned char /宏定义#define uint unsigned intsbit ADC_A=P30; /声明单片机i/o口sbit AD

21、C_B=P31;sbit ADC_C=P32;sbit RD1=P33;sbit ADD=P34;sbit WR1=P35;sbit INT=P36;sbit CS=P23; /片选信号，可以不定义但是必须连接RS 5sbit SID=P22; /数据传输线 RW 6sbit CLK=P21; /时钟 硬件中PSB接地 4double getdata;/ad采集数据存放变量double dianyazhi;/double bijiaozhi; /幅值上限的设定值void delay(int t) /微秒极的延时 /uchar i; while(t-);/for(i=0;i40;i+); voi

22、d fasong(uchar byte) /发送一个字节 uchar i; for(i=0;i8;i+) SID=byte&0x80; /取最高位 CLK=1; CLK=0; /允许传送 byte=byte1; /右移一位 void write(bit start,uchar temp) /写数据，写指令 uchar start_data,Hdata,Ldata; if(start=0) /11111ABC中的B=0 start_data=0xf8; /写指令 else start_data=0xfa; /写数据 delay(1); /延时程序时序需要 Hdata=temp&0xf0; /取高

23、四位 Ldata=(temp4)&0xf0; /取低四位 fasong(start_data); /发送指令 delay(1); fasong(Hdata); /发送高四位 delay(1); fasong(Ldata); /发送低四位 delay(1);void onit() /液晶的初始化write(0,0x30); /选取基本指令集write(0,0x0c); /开显示，关光标，关闪烁write(0,0x01); /清屏write(0,0x06); /数据读，写操作后，AC自动加一/*液晶字符串函数*/void LCM_WriteString(uchar *str)while(*str

24、!= 0) write(1,*str+); *str = 0; /*P1口初始化函数*/void Init()P1=0xff; / P3=0xf8;/选择INT0通道/*ADC0809转换函数*/void ADC0809() ADD=0;WR1=1;delay(5);/程序WR1=0;delay(5);WR1=1;while(INT=1);RD1=0;getdata=P0;RD1=1;ADD=1;/*电压显示函数*/ void display1(double date) date=(date*5000/64); jishu0=(int)date%10+0x30; jishu1=(int)dat

25、e%100/10+0x30; jishu2=(int)date%1000/100+0x30; jishu3=(int)date%10000/1000+0x30; jishu4=(int)date/10000+0x30; write(0,0x92); LCM_WriteString(:); write(1,jishu4); write(1,jishu3); LCM_WriteString(.); write(1,jishu2); write(1,jishu1); write(1,jishu0); LCM_WriteString(V);/*电流显示函数*/ void display2(double

26、 date) date=(date*3*5000/256); jishu0=(int)date%10+0x30; jishu1=(int)date%100/10+0x30; jishu2=(int)date%1000/100+0x30; jishu3=(int)date/1000+0x30; write(0,0x8a); LCM_WriteString(:); write(1,jishu3); write(0,0x8b); LCM_WriteString(.); write(1,jishu2); write(0,0x8c); write(1,jishu1); write(1,jishu0);

27、LCM_WriteString(A);/*电阻显示函数*/ void display3(double date) date=(date*5/256); date=5*100/date-100; /date=(date*5000/256); / date=(1000/date-1); jishu0=(int)date%10+0x30; jishu1=(int)date%100/10+0x30; jishu2=(int)date%1000/100+0x30; jishu3=(int)date%10000/1000+0x30; jishu4=(int)date/10000+0x30; write(0

28、,0x9a); LCM_WriteString(:); write(1,jishu4); write(1,jishu3); LCM_WriteString(.); write(1,jishu2); write(1,jishu1); write(1,jishu0);/ LCM_WriteString();void delay2(int z)int i,j;for(i=0;iz;i+)for(j=0;j=17100) bijiaozhi=3000; if(bijiaozhi=2900) bijiaozhi=17000; if(queren=0) delay2(10);/延时10ms if(quer

29、en=0) break; while(!queren); write(0,0x80);LCM_WriteString(幅值上限：);write(0,0x92);write(1,(int)bijiaozhi/10000+0x30);write(1,(int)bijiaozhi%10000/1000+0x30);LCM_WriteString(.);write(1,(int)bijiaozhi%1000/100+0x30);write(1,(int)bijiaozhi%100/10+0x30);write(1,(int)bijiaozhi%10+0x30);LCM_WriteString(V);

30、void Xianzhuping() write(0,0x82);/第一行的显示LCM_WriteString();write(0,0x90);/第二行的显示LCM_WriteString(电压:); write(0,0x88); /第三行的显示LCM_WriteString(电流);write(0,0x98); LCM_WriteString(电阻);write(0,0x9e);LCM_WriteString(K );/显示字符串P3=0xf8 ;/设置5通道delay2(10);ADC0809();/0809转换函数delay2(10);display1(getdata);/显示电流值de

31、lay2(10);P3=0xf9;delay2(10); ADC0809(); delay2(10);/dianyazhi=(getdata*5000)/64;/电压值转换，根据硬件将采样电压进行 display2(getdata); /显示蓄电池电压delay2(10);P3=0xfa; /设置6通道delay2(10);ADC0809();/0809转换函数delay2(10);display3(getdata);/显示电流值delay2(10);void main() / bijiaozhi=14000;/比较值设置12vInit();/液晶初始化 onit();/P1口初始化 jdq=0; /继电器开启delay2(5); while(1) Xianzhuping(); /显示主屏内容 tiaozheng();/设置上限值函数/if(bijiaozhi=dianyazhi)/当达到上限值关闭继电器/ jdq=1; 7 附录B 电路原理图电路原理图