单片机数字电压表设计LED显示含C源代码

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1、-1.绪论31.1 课程设计要求31.2 数字电压表介绍32.硬件单元电路设计32.1数字电压表构造框图32.1.1 AT89C51单片机简介42.1.2 ADC0832转换器简介42.1.3 时钟电路62.1.4 复位电路62.1.5 LED显示电路73.软件单元电路设计73.1 主程序流程图73.2显示子程序流程图83.3 A/D转换子程序流程图93.4 数据处理子程序流程图94.数字电压表仿真设计图与实物图104.1 仿真图104.2 器件清单104.3 硬件电路实物图115.程序代码126.工程设计总计197.参考文献191. 绪论1.1 课程设计要求使用单片机AT89C51和ADC0

2、832设计一个数字电压表，能够测量05V之间的直流电压值，两位数码显示。在单片机的作用下，能监测两路的输入电压值，用8位串行A/D转换器，8位分辨率，逐次逼近型，基准电压为 5V；能用两位LED进展轮流显示或单路选择显示，显示精度0.1伏。1.2 数字电压表介绍数字电压表简称DVM，数字电压表根本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进展输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器根本构造是由采样保持，量化，编码等几局部组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。2. 硬件单元电

3、路设计2.1数字电压表构造框图构造如图1所示图1 AT89C51单片机简介AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片含4k BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚构造，芯片集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。51单片机包含以下几个部件：1) 8位微处理器CPU。2) 数据存储器128B RAM。3) 程序存储器ROM/EPROM。4) 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) 特殊功能存放器SFR。图2单片机片构造如图2所示： ADC0832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。CH

5、1 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。当要进展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

6、完毕。此时芯片开场转换工作，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 进展单通道转换。当2位数据为“1、“1时，只对CH1进展单通道转换。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-进展输入。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+进展输入。到第3 个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入

7、作用，此后DO/DI端则开场利用数据输出DO进展转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开场由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。也正是从此位开场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转换的完毕。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进展处理就可以了。 时钟电路*TAL1是片振荡器的反相放大器输入端，*TAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到*TAL1，而*TAL2悬空。部方

8、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：图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

9、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 LED显示电路本工程所用显示屏为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*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。本工程所用段码值如下 表 1 所示：显示字符0123456789共阳极段码0*030*9f0*250*0d0*9

10、90*490*410*1f0*0109表13. 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63.2显示子程序流程图显示子程序流程图如下图7所示：图73.3 A/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83.4 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94. 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104.2 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AD转换器ADC0832一个LED共阳一个跳线插口-假设干跳线-假设干4.3 硬件电路实物图图11电路实物图如下图

11、11所示：图12电路实物图如下图12所示：5. 程序代码*include *include /*端口定义*/sbit CS = P35;sbit Clk = P33;sbit DATI = P34;sbit DATO = P34;sbit P20=P24 ;/*定义全局变量*/unsigned char dat = 0*00; /AD值unsigned char count = 0*00; /定时器计数unsigned char CH; /通道变量unsigned char dis = 0*00, 0*00,0*00; /显示数值/*共阳LED段码表*/unsigned char code t

12、ab=0*03,0*9f,0*25,0*0d,0*99,0*49,0*41,0*1f,0*01,0*09;char code tablewe= 0*fd,0*fb,0*f7,0*ef,0*df,0*fe ;/*函数功能:AD转换子程序入口参数:CH出口参数:dat*/unsigned char adc0832(unsigned char CH) unsigned char i,test,adval; adval = 0*00; test = 0*00; Clk = 0; /初始化 DATI = 1; _nop_(); CS = 0; _nop_(); Clk = 1; _nop_(); if

13、( CH = 0*00 ) /通道选择 Clk = 0; DATI = 1; /通道0的第一位 _nop_(); Clk = 1; _nop_(); Clk = 0; DATI = 0; /通道0的第二位 _nop_(); Clk = 1; _nop_(); else Clk = 0; DATI = 1; /通道1的第一位 _nop_(); Clk = 1; _nop_(); Clk = 0; DATI = 1; /通道1的第二位 _nop_(); Clk = 1; _nop_(); Clk = 0; DATI = 1; for( i = 0;i 8;i+ ) /读取前8位的值 _nop_()

14、; adval = 1; Clk = 1; _nop_(); Clk = 0; if (DATO) adval |= 0*01; else adval |= 0*00; for (i = 0; i = 1; if (DATO) test |= 0*80; else test |= 0*00; _nop_(); Clk = 1; _nop_(); Clk = 0; if (adval = test) /比较前8位与后8位的值，如果不一样舍去。假设一直出现显示为零，请将该行去掉 dat = test;nop_(); CS = 1; /释放ADC0832 DATO = 1; Clk = 1;retu

15、rn dat;/*函数功能:延时子程序入口参数:出口参数:*/void delay(void) int k; for(k=10;k500;k+);/*函数功能:将0-255级换算成0.00-5.00的电压数值入口参数:i出口参数:*/void convdata(unsigned char i) dis0 = i/51; /个位 dis1 = (i%51)*10/51; /小数点后第一位 dis2 = (i%51)*10%51)*10/51; /小数点后第二位/*函数功能:数码管显示子程序入口参数:出口参数:*/void display(void) P2=0*ff; P0=tabdis0& 0*

16、fe; /显示个位和小数点11111110delay(); P2=0*df; /11011111 delay(); P2=0*ff; P0=tabdis1; /显示小数点后第一位delay(); P2=0*bf; /10111111 delay(); P2=0*ff; P0=tabdis2; /显示小数点后第二位delay(); P2=0*7f; /01111111 delay(); P2=0*ff; P0=0*ff; /显示小数点后第二位delay(); P2=0*ef; /11101111delay();/*函数功能:主程序入口参数:出口参数:*/void main(void) P2=0*

17、ff; /端口初始化 P0=0*ff; delay();/延时 CH = 0*00; /在这里选择通道 0*00或0*01 TMOD = 0*01; /设置中断 TH0=(65536-50000)/256;/定时器1初值定时50msTL0=(65536-50000)%256; IE = 0*82; TR0 = 1; while(1) /主循环 dat = adc0832(CH); convdata(dat); /数据转换 display(); /显示数值 /*函数功能:定时器中断延时程序 这一段的作用时隔一段时间抽样一次 否侧显示的最后一位会不稳定入口参数:出口参数:*/void timer0

18、(void) interrupt 1 TMOD = 0*01; TH0=(65536-50000)/256;/定时器1初值定时50msTL0=(65536-50000)%256; IE = 0*82; TR0 = 1; count+; if (count = 0*01) count = 0*00; dat = adc0832(CH); 6. 工程设计总计通过这次设计，使我深入了解了AT89C51单片机和ADC0832AD转换器的构造和特点及数字电压表的工作原理，加深了对课本理论知识的理解，锻炼了实践动手能力，理论知识与实践设计相结合，培养了创新开发的思维。在此次课程设计中，收获知识的同时，我还收获了阅历。在此过程中，我们通过查找资料，请教教师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。7. 参考文献1 朝元,鲁五一.Proteus软件在自动控制系统仿真中的应用J.系统仿真学报, 2021(1):318-320.2 毛谦敏.单片机原理及应用设计系统M：国防工业，2021:22-26.3 康华光.电子技术根底(数字局部) M. 5版. :高等教育出版, 2005: 290-293.评 语成 绩指导教师签字 年 月 日. z