用单片机实现电压采集_单片机课程设计 精品

中国矿业大学单片机课程设计姓名：学号：专业：电子科学与技术题目：用单片机实现电压采集专题：单片机系统设计指导教师：设计地点：时间： 2011-042011 年4月单片机课程设计任务书专业年级学号学生姓名任务下达日期：2011年 4月 18日设计日期：2010年4月18日至 2010年 4月29日设计题目：用单片机实现电压采集设计专题题目：单片机系统设计设计主要内容：1、制作可产生0至+5V电压模块2、制作单片机电压采集装置设计要求：一、基本要求（1）制作可产生0至+5V电压模块（2）制作单片机电压采集装置电压采集功能在ADC0809的0通道输入0～5V电压，实时显示被测电压值（显示精度0.001V，即显示1位整数，3位小数）。

二、扩展要求（1）指定通道采集默认采集通道为0，按2：通道＋1，按3：通道－1，按1：进入下一模式。

（2）循环采集显示，默认每通道显示2秒钟。

按1：进入下一模式。

（3）报警设置报警上限默认为4.0V ，警下限默认为0.0V按2进行上限设置，按3进行下限设置，按1：进入制定通道选择。

指导教师签字：摘要随着电子科技的不断进步，电压测量成为广大电子领域中必须掌握的过程，并且对测量的精度和采集功能的要求越来越高，而电压的测量与显示系统甚为重要。

本文介绍的重点是电压数据采集与显示系统，数据采集与通信控制采用了模块化设计，数据采集与通信控制采用了单片机52来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括模-数转换模块，显示模块，和串行接口部分，还有一些简单的外围电路。

8路被测电压通过通用ADC0809模-数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，由单片机对数据进行处理，用数码管显示模块来显示所采集的结果，由相关控制器完成数据接收和显示。

本系统主要包括四大模块：数据采集、控制模块、显示模块、A/D转换模块。

绘制电路原理图与工作流程图，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路。

在软件编程上，采用了C语言进行编程，开发环境使用相关集成开发环境。

开发了显示模块程序、通道切换程序、A/D转换程序。

关键词：单片机 ADC0809 A/D转换模块显示电压测量目录一绪论 (1)1.1系统概述 (1)1.1.1设计性质、目的、任务................................. .. 11.2系统设计方案 .............................................. (1)1.2.1系统设计原理框图 .................................... (2)二硬件电路设计............................. . (2)2.1 主要芯片介绍 (2)2.1.1 AT89S51 (2)2.1.2 A/D0809 (3)2.2 单片机电路 (4)2.1.1 单片机电路板 (4)2.2.2 单片机最小系统 (4)2.2.3 单片机的复位电路 (5)2.2.4 开关电路 (5)2.2.5 显示译码电路 (6)2.2.6 蜂鸣器和继电器电路 (7)2.3 A/D转换 (7)2.3.1 ADC0809内部结构 (7)2.3.2 ADC0809转换原理 (8)2.3.3电路设计 (8)2.3.4采集数据和对应电压的转换 (9)三软件设计 (9)3.1 设计任务 (9)3.1.1 基本任务 (9)3.1.2 扩展任务 (9)3.2 程序代码 (9)3.2.1 C语言实现基本功能 (9)3.2.2主程序框图 (17)四系统调试 (17)4.1 硬件部分 (18)4.2 软件部分 (18)五总结 (18)参考文献： (19)附录一 A/D转换板原理图 (20)附录二 A/D转换板PCB图 (21)附录三单片机板电路原理图 (22)附录四单片机印刷电路板布线图 ...........................................错误！未定义书签。

一绪论1.1系统概述1.1.1设计性质、目的、任务《单片机系统设计》是在学习《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《单片机原理及应用》等相关理论课程之后，所设置的重要的综合性实践教学环节，课程的任务是通过选题的设计、安装和调试，巩固已学的理论知识，综合应用所学知识，进行电子系统的设计，从而培养工程实践能力、创新能力，培养严肃认真的工作作风和科学态度。

通过查阅资料、选定方案、设计电路、安装调试、写报告等过程，得到一次科学研究工作的启蒙训练，也为以后利用单片机开发电子产品奠定坚实的基础。

1.2系统设计方案本次实验要求设计电压采集装置，课程设计分设计、制作和调试三个部分。

设计选题以单片机为核心，基本内容应包括单片机最小系统、键盘和LED 显示电路，以及设计系统涉及的其他电路。

系统硬件电路由标准电路和自制电路两部分组成。

标准电路包括单片机学习板，这部分电路已制成电路板，可根据设计需要进行配置选用。

自制电路需自行设计焊接，包含标准电路不具备的其他电路。

设计中采用了模数转换器，利用AD0809型8位MOS型A/D转换器。

可实现8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码电路，实现模拟信号到数字信号的转换。

控制部分采用单片机AT89C52来完成。

显示部分利用LED数码管显示模块，来显示采集到的电压分量。

1.2.1系统设计原理框图二 硬件电路设计系统硬件电路由标准电路和自制电路两部分组成。

标准电路包括单片机最小系统、8个LED 数码管电路和键盘电路，这部分电路已制成电路板，可根据设计需要进行配置选用。

自制电路需自行设计焊接，包含标准电路不具备的其他电路。

2.1 主要芯片介绍 2.1.1 AT89S52AT89S52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，AT89S52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

VCCGND输入信号调理A/D0809AT89S52数码管键盘复位2.1.2 A/D0809兼容MCS51指令系统；8k 可反复擦写(大于1000次）Flash ROM ；32个双向I/O 口； 256x8bit 内部RAM ；3个16位可编程定时/计数器中断;时钟频率0-24MHz ；2个串行中断，可编程UART 串行通道；2个外部中断源，共8个中断源；2个读写中断口线，3级加密位；共28脚，双列直插式封装。

主要引脚功能如下：(1)IN0~IN7：8路模拟信号输入端。

(2) D0~D7：8位数字量输出端。

(3) C 、B 、A ：控制8路模拟通道的切换，C 、B 、A=000~111分别对应IN0~IN7通道。

(4) OE 、START 、CLK ：控制信号端，OE 为输出允许端，START 为启动信号输入端，CLK 为时钟信号输入端。

(5)VR(+)和VR(-)：参考电压输入端。

CPU电路 复位电路晶振电路数码管显示电路按键电路 LED 显示电路图2：电路框图2.2 单片机电路 2.1.1 单片机电路板单片机电路板电路框图如图2；原理图见附录3；PROTEL 绘制的电路排版图见附录4。

2.2.2单片机最小系统上图为CPU 原理图。

该原理图包含单片机以及外部连接译码，锁存电路端口，其中的ALE,REST为高电平时用来启动ADC0809.P0、P2口控制数码输出显示，P1口的低四位控制按键，P1.3~P1.6控制通道选择。

晶振采用12MHZ，该频率有利于提高串口的通信可靠性，同时又保证单片机有较高的运行速度。

2.2.3单片机的复位电路当开关断开的时候，VCC对电容充电，RESET端为低电平；在开关闭合时电容放电，RESET端为高电平。

2.2.4 开关电路4位脉冲按键，共用端口。

－－按下：输入高电平2.2.5 显示译码电路显示电路采用6位共阴极LED动态扫描显示，输出所需字形，74LS273选择字位。

在动态方式中，逐个地循环地点亮各位显示器。

如图所示：74LS273芯片是用来控制显示时候的字位的，由于单片机的管脚是有限的通过使用273芯片可以避免少使用些单片机的管脚，两片273一个控制字形选择，一个控制字位选择，选择方式为总线地址结构。

start clo ck 输出允许（＝1,输入信转换结束（＝1,输出）地址锁存，输入信号500KHz ～启动（高电平脉冲,输入）2.2.6蜂鸣器和继电器电路2.3 A/D 转换2.3.1 ADC0809内部结构ADC0809由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、256电阻阶梯、树状开关、逐次逼近式寄存器SAR 、控制电路和三态输出锁存器等组成。

2.3.2 ADC0809转换原理图11：ADC0809转换工作时序工作原理：当单片机端的P3.3接低电平时，可以使两个非门打开（1）当模拟量送至某一输入通道后，CPU将标识该通道编码的三位地址信号经数据线或地址线输入到ADDC、ADDB、ADDA引脚上。

（2）地址锁存允许ALE锁存地址信号，启动命令START启动A/D转换。

（3）转换开始,EOC变低电平，转换结束，EOC变为高电平。

EOC可作为中断请求信号。

（4）转换结束后，可通过执行IN指令，设法在输出允许OE脚上形成一个正脉冲，打开三态缓冲器把转换的结果输入到DB，一次A/D转换便完成。

2.3.3电路设计硬件资源分配数码管显示电路：用总线结构，字型码地址为efff；字位码地址为dfff；键盘电路：4个键－－P3.2,P3.3,P3.4,P3.5蜂鸣器p1.0继电器p1.6ADC0809电压转换电路控制信号：/wr==p3.6 /rd==p3.7eoc== p3.2 Cs== p3.3 （可以不要，使0809常选通）AD总线地址为7fff，p1.1,p1.2,p1.3控制通道选择。

2.3.4采集数据和对应电压的转换一个8位二进制的AD采集数据转换为5位10进制显示数据。

对应关系：00H～FFH －－－0.000V～5.000V；AD分辨率为：5/255＝19.6mV；算法： Y=X ×19.6=X×196/10具体步骤：1、求 Y＝X × 196 ,结果为双字节二进制数2、将 Y转换为十进制数, 最大是一个5位的十进制数3、去掉十进制数的最低位，相当于除10三软件设计3.1 设计任务3.1.1 基本任务进行电压采集并显示3.1.2 扩展任务1、指定通道采集2、循环采集显示，默认每通道显示2秒钟，并具有锁定通道功能。