在这个项目中,我们将探讨如何使用单片机AT89S51和ADC0809设计一个数字电压表。这个设备能测量0到5V之间的直流电压,并通过四位数码管进行显示。下面是详细的设计步骤和关键知识点:
1. **硬件组成部分**:
- **单片机AT89S51**:作为核心处理器,负责控制整个系统,包括采集ADC的转换结果并驱动数码管显示。
- **ADC0809**:模拟数字转换器,将输入的模拟电压转化为数字信号,供单片机处理。
- **动态数码显示**:用于显示测量的电压值,通过P1和P2口与单片机连接。
- **模数转换模块**:ADC0809的接口,包括ST、OE、EOC、CLK、A2、A1、A0、IN0等引脚,分别对应启动、输出使能、转换结束、时钟、地址线和输入通道。
- **电源模块**:提供稳定的工作电压。
- **三路可调电压模块**:可能用于设置参考电压或测试不同输入电压。
2. **硬件连线**:
- P1.0-P1.7与数码管的段选连接,P2.0-P2.7与数码管的位选连接。
- P3.0控制ADC0809的启动(ST),P3.1控制输出使能(OE),P3.2检测转换结束(EOC),P3.3提供时钟信号(CLK)。
- A2、A1、A0接地,设定ADC0809为单端输入模式,IN0连接到电压输入点(VR1)。
- P0.0-P0.7连接ADC的D0-D7,接收转换后的数据。
3. **软件设计**:
- 使用C语言编写程序,控制AT89S51的工作。
- ADC0809的CLK信号由单片机的P3.3口软件生成,因为硬件上没有提供外部时钟源。
- 转换后的数据需要根据参考电压(VREF=VCC)进行处理,公式为(D/256*VREF),以计算实际电压值。
- `dispbitcode` 和 `dispcode` 字符数组分别存储数码管的段码和位码,便于显示。
- `dispbuf` 存储要显示的数字,`dispcount` 用于计数,`getdata` 存储ADC的转换结果,`temp` 用于中间计算。
- 主循环检查EOC标志,当转换完成后更新数码管显示。
4. **中断服务函数**:
- `t0(void) interrupt 1 using 0` 为定时器0中断服务函数,可能是用来生成ADC所需的时钟信号或进行其他定时任务。
5. **程序流程**:
- 初始化单片机和ADC,设置中断和定时器。
- 当EOC标志被置位时,读取ADC转换结果,进行数据处理。
- 更新数码管显示,通过P1和P2口发送控制信号。
6. **注意事项**:
- 时钟信号的频率需符合ADC0809的要求,否则可能影响转换精度。
- 数码管的动态显示需要正确控制位选和段选,以避免闪烁或显示错误。
- 电压测量范围应确保不超过ADC和单片机的最大输入电压限制。
这个项目结合了硬件连接、模拟数字转换、数字信号处理以及单片机编程等多个方面,是一个典型的嵌入式系统设计实例。