基于51单片机-PCF8591数字电压表课程设计.doc
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课程名称: 微机原理课程设计 题 目: 数字电压表 摘要 单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器,常用英文字母的缩写MCU表 示单片机,单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个 计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器,控制器,存储器,输入输出设备构成 ,相当于一个微型的计算机(最小系统),和计算机相比,单片机缺少了外围设备等。 概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应 用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择 。它最早是被用在工业控制领域。 其中我们用于学习用的最多的是STC89C52单片机,STC89C52是STC公司生产的一种低 功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典 的MCS- 51内核,但也做了很多改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。STC89C52具有8k 字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,3个16位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结 构,全双工串行口。 本设计就是以单片机STC89C52为核心,附以外围电路,实现数字电压表的功能,并运 用软件Proteus进行仿真来得到实验结果。 关键词:STC89C52单片机、仿真、中断、数字电压表、数码管显示 目录 一、任务要求 4 1.1 设计任务 4 1.2 设计要求 4 1.3 发挥部分 4 1.4 创新部分 4 二、方案总体设计与论证 5 三、硬件设计 6 3.1 单片机晶振部分 6 3.2 单片机复位部分 6 3.3 电源模块部分 7 3.4 A/D转换部分 7 3.5 数码管显示部分 8 3.6 单片机STC89C52 10 四、软件设计 13 4.1 程序设计总方案 13 4.2 系统子程序设计 13 4.3 A/D转换子程序 13 4.4 中断 14 五、系统仿真与调试 15 六、设计总结与心得体会 18 6.1 设计总结 18 6.2 心得体会 18 七、参考文献 19 一、任务要求 1.1 设计任务 使用所学的单片机以及编程的知识,利用PCF8591A/D转换芯片把电阻转换为电压并使 用四位数码管显示出来。 1.2 设计要求 利用所学的软硬件知识,使用KEIL uVision4软件编写能够实现数字电压表功能的程序。使用软件将数字电压表的硬件电路 的模拟电路在70mm*90mmPCB板模板上绘制出来,然后根据lochmaster30软件所绘制的模 拟电路在70mm*90mmPCB板上焊接出来。检查电路焊接完好后把编写好的程序下载到单片 机内验证编写的程序,观察数字电压表的显示情况是否与实验要求相符。 1.3 发挥部分 使用PCF8591A/D转换芯片通过电阻的调节改变电压并在数码管上显示出来,并且使用 一个LED实时的把电压的大小体现出来,电压变高LED就变亮,电压变低LED就变暗。 1.4 创新部分 本实验需求测量0- 5V电压,发挥创新,将测量电压的大小增大,设置成可调挡的形式。可测量5V、10V、2 0V电压等。由于时间关系,程序只写了测量5V电压的,稍后会更新程序。本实验采用的 是四路检测问做法,尽可能发挥了它的功能。 二、方案总体设计与论证 本次步进电机控制实验以单片机为主体,P0口接上拉电阻驱动数码管的段码,P2口连 接数码管的位码,P2口的高四位从低到高分别控制第一、二、三、四个数码管亮或者灭 。P1.0口和P1.1口分别接PCF8591芯片的SCL和SDA引脚。SCL和SDA引脚分别为I2C总线的 时钟线、数据线。AIN0口接蓝白卧式可调电阻,当可调电阻滑动时,电阻的变化引起电 压的变化,经过PCF8591芯片的实时转换,通过单片机处理实时的在数码管上显示出来。 同时也能够通过外接在芯片的AOUT口的LED体现电压的大小。AOUT口为芯片的D/A转换输 出端。外加复位和晶振电路等组成的最小系统。EA引脚接高电平。 进行本实验之初具有两套方案: 方案一:使用附加发光二极管的亮与暗来体现电压的大小。此方法拥有体现电压大小 的效果更明确的优势。但是硬件电路会复杂一点。 方案二:不使用附加发光二极管的亮与暗来体现电压的大小。此方法具有硬件电路简 单的优势,节约了成本。但是体现效果不明显。 经过衡量,觉得附加LED体现会使电压大小的体现效果更加明了。所以选择方案一。 使用数码管显示附加LED来体现不电压的大小。 设计变化框图如图1所示: 图1 变化框图 设计系统功能图如图2所示: 图2 系统功能图 总体方案工作原理:STC89C52是集成40个I/O口的单片机,拥有12MHZ的晶振周期
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