2单片机课程设计--简易数字电压表

华东理工大学毕业论文（设计）任务书课题2010年7月5日至2010年11月2日共15周教育中心专业年级学号姓名教育中心主任指导教师2010年7月5日河南理工大学本科课程设计报告1课题来源自选课题的目的、意义要求1、根据教学大纲的要求，独立完成所承担的毕业论文，不得弄虚作假和抄袭别人的论文。2、在毕业论文写作期间，每周至少将论文进展情况通过各种形式和指导老师沟通汇报一次。3、毕业论文严格遵循《华理网院毕业论文指导手册》规范进行。课题主要内容及进度主要内容：进度安排：毕业论文环节动员、公布指导教师名单：7月5日下达任务书，确定毕业论文选题：7月5日-7月20日撰写开题报告：7月25日-8月25日开题报告修改及提交论文初稿：9月7日-9月16日提交论文的修改稿：9月24日–10月11日提交全部终稿文件：10月25日-11月2日论文答辩河南理工大学本科课程设计报告2发给学生1．设计(论文)题目：3．设计(论文)课题要求：（1）深入实际调研和收集资料、文献查阅，并充分利用图书馆、计算机网络进行资料和文献的查询；（2）以正确、合理的专业知识理论为基础，结合实际调研情况进行毕业设计；（3）要求对电气控制线路图、系统图、流程图、布置图、生产工艺图等进行计算机绘图，掌握计算机绘图、WORD编辑等能力；（4）对于毕业设计中引用的技术数据，应注明出处；（5）按照学院规定时间逐步地完成毕业设计，并按照毕业设计的格式要求来书写毕业设计论文。4．实验（上机、调研）部分要求内容：（1）调研课题相关的主要设备的生产、装配和调试的全部过程；（2）调查了解有关环节中存在的技术、工艺问题和解决这些问题的初步设想；（3）收集与毕业设计有关的技术数据、图纸资料。5．文献查阅要求：（1）查阅有关设计的理论专业知识；（2）查阅有关仪器设备、电气、电子装置的型号及主要参数；（3）查阅有关技术的数据和工艺流程。6．发出日期：2010年7月1日河南理工大学本科课程设计报告37．学生完成日期：2011年4月15日指导教师签名：学生签名：附注：1、任务书应附于完成的设计（论文）中，并与设计（论文）一并提交答辩委员会；2、任务书须由指导教师填写。审批意见：系主任签名：年月日河南理工大学本科课程设计报告4摘要本设计是简易数字电压表，随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。本设计在参阅了大量前人设计的数字电压表的基础上介绍一种基于89S52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ICL7135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围直流0-±5伏，使用LCD液晶模块显示，可以与PC机进行串行通信。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的原理，89S52的特点，ICL7135的功能和应用，LCD1601的功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。本文首先简要介绍了设计电压表的主要方式以及单片机系统的优势；然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计，并给出了硬件电路的设计细节，包括各部分电路的走向、芯片的选择以及方案的可行性分析等。通过这一个星期的努力，另外通过同学的帮助，我做成了这个简易数字电压表，将程序键入可以显示0-±5的不同电压值。通过此次课程设计使我对我们所学的知识有了更深的认识和体会，对自我动手的能力也提高了很多。本论文重点介绍单片机的数字电压表的工作原理。河南理工大学本科课程设计报告5目录1概述……………………………………………………………………………31.1课程设计的目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.2课程设计的任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32系统总体方案及硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.1课程设计系统环境．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2设计原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.3设计方框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.4硬件电路的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.5电压显示电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.1主程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.2通讯模块设计设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．94Proteus软件仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．114.1系统初始状态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．114.2系统随机状态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．115课程设计体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14附1：源程序代码．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16附2：系统原理图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20河南理工大学本科课程设计报告61概述1.1课程设计的目的和意义：本次课程设计，让我学习和巩固了使用单片机的定时中断、基本的常用的寄存器的使用方法，还有就是学习常用的外围硬件使用、电路原理图设计、PCB设计等等。使我对已学过的基础知识有了更深入的理解，独立思考、独立工作以及应用所学基本理化分析和解决实际问题的能力有了很大的提高。1.2课程设计的任务：数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本论文重点介绍单片机的数字电压表的工作原理。河南理工大学本科课程设计报告72系统原理及基本框图2.1课程设计系统环境(1)proteus仿真软件(2)Keilc51软件调试环境或wave调试程序2.2设计原理单片机AT89C52和ADC0832设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，两位数码显示。重点负责单片机AT89C52硬件部分的功能及应用。AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8kBytesISP(In-systemprogrammable)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引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52具有如下特点：40个引脚，8kBytesFlash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。2.3设计方框图河南理工大学本科课程设计报告82.4硬件电路的设计单片机采用MCS-51系列单片机。由ATMEL公司生产的AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89S52单片机单片机选用的是ATMEL公司新推出的AT89S52，如图3.2.1.1所示。该芯片具有低功耗、高性能的特点，是采用CMOS工艺的8位单片机，与AT89C51完全兼容。AT89S52还有以下主要特点：①采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存储器（NV-SRAM）技术；②其片内具有256字节RAM，8KB的可在线编程（ISP）FLASH存储器；单片机A/D转换器AD574A电压显示器模拟电压输入量程控制电路系统总框图河南理工大学本科课程设计报告9③有2种低功耗节电工作方式：空闲模式和掉电模式AT89S52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发。单片机管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”