基于AT89C51單片機的數(shù)字電壓表設(shè)計與仿真

范禮平

【摘要】 隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機技術(shù)飛速發(fā)展，其功能也不斷增強，單片機應(yīng)用已經(jīng)滲透到了各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為嵌入式控制系統(tǒng)的主流，是開發(fā)新產(chǎn)品不可或缺的器件，現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中或多或少都會集成有單片機。

【關(guān)鍵字】 單片機 模數(shù)轉(zhuǎn)換 protues仿真

本次數(shù)字電壓表設(shè)計是通過常用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809與AT89C51單片機連接制作一個數(shù)字電壓表，說明ADC0809與單片機的接口方法，目前單片機使用的A/D轉(zhuǎn)換電路通常也是以集成芯片的形式出現(xiàn)的，ADC0809是最常用的一種模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。

一、硬件電路設(shè)計

1.1單片機最小系統(tǒng)

單片機的最小系統(tǒng)是讓單片機能正常工作并發(fā)揮其功能時所必須的組成部分，用最少的元件組成的單片機可工作系統(tǒng)。51 系列單片機的最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括： 單片機、時鐘電路、復(fù)位電路、輸入/ 輸出設(shè)備等。

1.2模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊

此模塊主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809、鎖存器74ls373以及74ls02、74ls04等邏輯門電路組成。P2.7（A15）作為片選信號，由單片機的寫信號WR和P2.7控制ADC0809的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動。用單片機的RD和P2.7引腳引腳經(jīng)一級“或非”門后，產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號，用以打開三態(tài)讀出鎖存器。ADC0809口地址可以為7FF9H選通IN1。ADC0809的EOC發(fā)出高電平，經(jīng)反相器接到P3.5來判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。通過定時計數(shù)器0由P3.4引腳產(chǎn)生一時鐘脈沖作為ADC0809的時鐘。

1.3顯示模塊

此模塊電路主要由四位一體的LED數(shù)碼顯示器構(gòu)成，本次設(shè)計選取共陽極結(jié)構(gòu)的數(shù)碼管，采用動態(tài)顯示的方式完成顯示，單片機的P2.0-P2.3接四位一體數(shù)碼管的1，2，3，4，作為位選信號，單片機的P1口接數(shù)碼管的A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，DP，作為段碼信息傳送。

二、軟件設(shè)計

程序開始部分通過偽指令設(shè)計ADC0809口地址以及顯示緩沖區(qū)等；主程序部分包括設(shè)置堆棧、啟動定時計數(shù)器、開始模數(shù)轉(zhuǎn)換、等待啟動結(jié)束后，將模擬輸入量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在四位一體的數(shù)碼管上顯示；子程序包括定時中斷、數(shù)據(jù)處理、數(shù)碼管動態(tài)顯示以及延時，部分參考程序代碼如下：

IN1 EQU 7FF9H；設(shè)置ADC0809口地址

LED_0 EQU 30H；顯示緩沖區(qū)

···

MAIN： MOV SP，#60H；設(shè)置堆棧

MOV TMOD，#02H；設(shè)置定時計數(shù)器

···

TOBCD： MOV A，ADC；轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼

MOV B，#0C3H；乘以19.5MV

···

HB2： CLR A；BCD碼初始化

···

RET

DISP： MOV DPTR，#TABLE；數(shù)碼管動態(tài)顯示

···

RET

INT_T0： CPL P3.4

RETI

DELAY： MOV 50H，#0AH；延時5毫秒

···

RET

TABLE： DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H；共陽數(shù)碼管0-9段碼

DB 92H，82H，0F8H，80H，90H

END

三、protues軟件仿真

為方便軟硬件綜合調(diào)試，通過protues軟件進行電路原理圖設(shè)計、程序設(shè)計以及仿真調(diào)試，仿真結(jié)果如下圖所示：

本數(shù)字電壓表設(shè)計可以顯示0-5V的電壓值，并且精確到了小數(shù)點后3位，其顯示誤差可以通過校正ADC0809轉(zhuǎn)換器的基準參考電壓來解決，本次設(shè)計，電路簡單，成本較低，速度快且較穩(wěn)定，如要進一步提高精度可選用12或13位的AD轉(zhuǎn)換器。

參 考 文 獻

[1] 吳金成.單片機實踐與應(yīng)用.清華大學(xué)出版社

[2] 陶春鳴.單片機實用技術(shù).人民郵電出版社

[3] 李群芳.單片機原理與應(yīng)用.武漢大學(xué)出版社