基于51單片機(jī)的數(shù)字電壓表課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　信息與電氣工程學(xué)院</b></p><p>　　電子應(yīng)用系統(tǒng)CDIO一級(jí)項(xiàng)目</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　?。?011/2012學(xué)年第二學(xué)期）</p><p>　　題 目 ：___ _數(shù) 字 電 壓 表__________&

2、lt;/p><p>　　專業(yè)班級(jí) ： 電子信息0902班 </p><p>　　學(xué)生姓名 ： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師 ： </p><p>　　設(shè)計(jì)周數(shù) ：

3、 </p><p>　　設(shè)計(jì)成績(jī) ： </p><p>　　2012年6月28日</p><p>　　1、CDIO設(shè)計(jì)目的 </p><p>　　本次CDIO設(shè)計(jì)題目是：</p><p>　　利用所學(xué)的51單片機(jī)，C語言，數(shù)字電路等知識(shí)，設(shè)計(jì)一

4、個(gè)符合要求的數(shù)字電壓表。主控芯片可以是AT89C51，而采集電壓的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的芯片可以是ADC0804，也可以是PCF8591。而顯示模塊可以是數(shù)碼管，也可以是液晶LCD1602，從而展示給我們所得的電壓值。</p><p>　　2、CDIO設(shè)計(jì)正文</p><p>　　2.1 數(shù)字電壓表系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　本次數(shù)字電壓表系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖 1

5、所示：</p><p>　　模擬量數(shù)字量程序液晶</p><p><b>　　處理驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　數(shù)字電壓表主要由模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路等三部分組成。其中PCF8591等器件組成的轉(zhuǎn)換電路，將輸入的模擬量信號(hào)進(jìn)行取樣、轉(zhuǎn)換、然后將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)送進(jìn)單片機(jī)。單片機(jī)控制電路主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行程序處理；顯示

6、電路主要用于將單片機(jī)的信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后顯示測(cè)量結(jié)果。</p><p>　　模擬信號(hào)產(chǎn)生模塊：輸入電源電路（變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成）和分壓電路（9萬歐姆和1萬歐姆的電阻分壓）。</p><p>　　模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組成部分：PCF8591芯片</p><p>　　程序處理的單片機(jī)控制模塊：AT89C51芯片</p><p>　　電壓

7、結(jié)果顯示部分：LCD1602液晶</p><p>　　2.2 各模塊介紹</p><p>　　2.2.1 AT89C51芯片介紹</p><p>　　AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片

8、內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。</p><p>　　空閑模式下，CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。</p><p>　　AT89C52的引腳圖如圖2 所示。</p><

9、p>　　VCC : 接電源 </p><p><b>　　GND: 接地</b></p><p>　　P0 口：P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P0 端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0

10、具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編</p><p>　　程時(shí)，P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校時(shí)，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳

11、由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。</p><p>　　P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）

12、時(shí)，P2 口送出高八位地址。</p><p>　　P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3 口亦作為 AT89C52 特殊功能（第二功能）使用，AT89C52的P3口的第二功能表如表1所示

13、。</p><p>　　RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。</p><p>　　ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地

14、址的輸出脈沖。在 flash 編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 脈沖將會(huì)跳過。</p><p>　　PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪

15、問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN 將不被激活。</p><p>　　EA/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA 應(yīng)該接 VCC。在 flash 編程期間，EA 也接收 12V編程電源（ VPP）。</p><p>　　XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。</

16、p><p>　　XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p><b>　　（2）晶振電路</b></p><p>　　晶振電路是單片機(jī)的最小系統(tǒng)的組成部分。典型的晶振取11.0592MHz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場(chǎng)合)/12MHz(產(chǎn)生精確的uS級(jí)時(shí)歇,方便定時(shí)操作)。</p>

17、<p>　　特別注意:對(duì)于31腳(EA/Vpp),當(dāng)接高電平時(shí)，單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí)，復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行。</p><p><b>　　（3）復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位電路也是單片機(jī)的最小系統(tǒng)的組成部分。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序執(zhí)行錯(cuò)亂的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的

18、程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。</p><p>　　復(fù)位電路的原理是單片機(jī)RST引腳接收到2us以上的電平信號(hào)，只要保證電容的充放電時(shí)間大于2US，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，所以電路中的電容值是可以改變的。按鍵按下系統(tǒng)復(fù)位，是電容處于一個(gè)短路電路中，釋放了所有的電能，電阻兩端的電壓增加引起的。</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用10~30uF，51單片

19、機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。</p><p>　　2.2.2 PCF8591 AD/DA芯片</p><p>　　PCF8591是一個(gè)單片集成、單獨(dú)供電、低功耗、8-bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591具有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)串行I²C總線接口。PCF8591的3個(gè)地址引腳A0, A1和A2可用于硬件地址編程，允許在同一個(gè)I²C總線上接入

20、8個(gè)PCF8591器件，而無需額外的硬件。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號(hào)都是通過雙線雙向I²C總線以串行的方式進(jìn)行傳輸。</p><p>　　PCF8591的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、8-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換和8-bit數(shù)模轉(zhuǎn)換。PCF8591的最大轉(zhuǎn)化速率由I²C總線的最大速率決定。</p><p>　　1、主要技術(shù)指標(biāo)和特性</p&g

21、t;<p><b>　　單獨(dú)供電 </b></p><p>　　PCF8591的操作電壓范圍2.5V-6V </p><p><b>　　低待機(jī)電流 </b></p><p>　　通過I2C總線串行輸入/輸出 </p><p>　　PCF8591通過3個(gè)硬件地址引腳尋址 </p&

22、gt;<p>　　PCF8591的采樣率由I2C總線速率決定 </p><p>　　4個(gè)模擬輸入可編程為單端型或差分輸入 </p><p><b>　　自動(dòng)增量頻道選擇 </b></p><p>　　PCF8591的模擬電壓范圍從Vss到VDD </p><p>　　PCF8591內(nèi)置跟蹤保持電路 <

23、/p><p>　　8-bit逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器 </p><p>　　通過1路模擬輸出實(shí)現(xiàn)DAC增益 </p><p>　　2、ADC0808引腳功能 </p><p>　　PCF8591引腳圖如圖3所示</p><p>　　AIN0～AIN3：模擬信

24、號(hào)輸入端。 </p><p>　　A0～A3：引腳地址端。 </p><p>　　VDD、VSS：電源端。 （2.5～6V） </p><p>　　SDA、SCL：I2C 總線的數(shù)據(jù)線、 時(shí)鐘線。 </p><p>　　OSC：外部時(shí)鐘輸入端，內(nèi)部時(shí)鐘輸出端。 </p><p>　　EXT：內(nèi)部、外部時(shí)鐘選擇線，使用內(nèi)

25、部時(shí)鐘時(shí) EXT 接地。 </p><p>　　AGND：模擬信號(hào)地。 </p><p>　　AOUT：D/A 轉(zhuǎn)換輸出端。 </p><p>　　VREF：基準(zhǔn)電源端。</p><p><b>　　4 功能描述</b></p><p><b>　?。?）地址</b><

26、/p><p>　　IIC總線系統(tǒng)中的每一片PCF8591通過發(fā)送有效地址到該地址器件來激活。該地址包括固定部分和可編程部分?？删幊滩糠直匦韪鶕?jù)地址引腳A0、A1和A2來設(shè)置。在IIC總線協(xié)議中地址必需是起始條件后作為第一個(gè)字節(jié)發(fā)送。地址字節(jié)的最后一位是用于設(shè)置以后數(shù)據(jù)傳輸方向的讀/寫。</p><p><b>　　（2）控制字</b></p><p&g

27、t;　　控制字節(jié)用于實(shí)現(xiàn)器件的各種功能，如模擬信號(hào)由哪幾個(gè)通道輸入等?？刂谱止?jié)存放在控制寄存器中?？偩€操作時(shí)為主控器發(fā)送的第二字節(jié)。其格式如下圖5所示：  </p><p>　　其中：D1、D0兩位是A/D通道編號(hào)：00通道0，01通道1，10通道2，11通道3        D2 

28、 自動(dòng)增益選擇（有效位為1）   D5、D4模擬量輸入選擇：00為四路單數(shù)入、01為三路差分輸入、10為單端與差分配合輸入、11為模擬輸出允許有效    當(dāng)系統(tǒng)為A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，模擬輸出允許為0。模擬量輸入選擇位取值由輸入方式?jīng)Q定：四路單端輸入時(shí)取00，三路差分輸入時(shí)取01，單端與差分輸入時(shí)取10，二路差分輸入時(shí)取11。最低兩位時(shí)通道編號(hào)位，當(dāng)對(duì)0通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取0

29、0，當(dāng)對(duì)1通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取01，當(dāng)對(duì)2通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取10，當(dāng)對(duì)3通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取11。    在進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時(shí)，首先是主控器發(fā)出起始信號(hào)，然后發(fā)出讀尋址字節(jié)，被控器做出應(yīng)答后，主控器從被控器讀出第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出應(yīng)答，主控器從被控器讀出第二個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出應(yīng)答…一直到主控器從被控器中讀出第n個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出非應(yīng)答信號(hào)，最后主控器發(fā)出停止

30、信號(hào)。</p><p><b>　　（3）A/D轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器采用逐次逼近轉(zhuǎn)換技術(shù)。在A/D轉(zhuǎn)換周期將臨時(shí)使用片上轉(zhuǎn)換器和高增益比較器。一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換周期總是開始于發(fā)送一個(gè)有效讀模式地址給PCF8591之后。A/D轉(zhuǎn)換周期子在應(yīng)答時(shí)鐘脈沖的后延被觸發(fā)。并在傳輸前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)執(zhí)行（見圖6）</p><p>　　圖

31、 6 A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　一旦一個(gè)轉(zhuǎn)換周期被觸發(fā)，所選通的輸入電壓采樣將保存到芯片并被轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的8位二進(jìn)制碼，取自差分輸入的采樣將被轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制補(bǔ)碼</p><p>　　轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存在ADC數(shù)據(jù)寄存器等待傳輸。如果自動(dòng)增量標(biāo)志被置1，將選擇下一個(gè)通道。在讀周期傳輸?shù)牡谝粋€(gè)字節(jié)包含前一次讀周期的轉(zhuǎn)換結(jié)果代碼，以上電復(fù)位之后讀取的第一個(gè)字節(jié)是0x80。最高A/D轉(zhuǎn)換速率

32、取決于實(shí)際的IIC總線速度。</p><p><b>　?。?）D/A轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　發(fā)送給PCF8591的第三個(gè)字節(jié)被存儲(chǔ)到DAC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并使用片內(nèi)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬電壓。這個(gè)D/A 轉(zhuǎn)換器由連接到外部參考電壓的具有256個(gè)接頭的電阻分壓電路和選擇開關(guān)組成。接頭譯碼器切換一個(gè)接頭至DAC輸出線。</p><p>

33、;　　模擬輸出電壓由自動(dòng)清零單位增益放大器緩沖。這個(gè)緩沖放大器可通過設(shè)置控制寄存器的模擬輸出允許標(biāo)志來打開或關(guān)閉。在激活狀態(tài)，輸出電壓將保持到新的數(shù)據(jù)字節(jié)被發(fā)送。</p><p>　　提供給模擬輸出AOUT的輸出電壓由下式給出。D/A轉(zhuǎn)換順序的波形圖如圖7</p><p><b>　　= +</b></p><p>　　圖7 D/A轉(zhuǎn)換&l

34、t;/p><p><b>　　（5）振蕩器</b></p><p>　　片上振蕩器產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換周期和刷新自動(dòng)清零緩沖放大器需要的時(shí)鐘信號(hào)。在使用這個(gè)振蕩器時(shí)EXT引腳必須連接到VSS。在OSC引腳振蕩頻率是可用的。</p><p>　　如果EXT引腳被連接到VDD，振蕩輸出OSC將切換到高阻態(tài)以允許用戶連接外部時(shí)鐘信號(hào)至OSC。</p>

35、;<p><b>　　6 I2C總線特性</b></p><p>　　I2C總線是不同的IC或模塊之間的雙向兩線通信，這兩條線是串行數(shù)據(jù)線（SDA）和串行時(shí)鐘線（SCL），這兩條線必須通過上拉電路連接至正電源。數(shù)據(jù)傳輸只能是在總線不忙時(shí)啟動(dòng)。</p><p><b>　?。?）位傳輸</b></p><p>

36、　　一個(gè)數(shù)據(jù)位在每一個(gè)時(shí)鐘脈沖期間傳輸。SDA線上的數(shù)據(jù)必須在時(shí)鐘脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定。這個(gè)期間數(shù)據(jù)線上的改變被當(dāng)作控制信號(hào)。具體時(shí)序如圖 8所示：</p><p><b>　　圖8 位傳輸</b></p><p>　?。?）開始或停止條件</p><p>　　數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線在總不忙時(shí)保持高電平。在時(shí)鐘為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線上的一個(gè)由高到低的變

37、化被定義為開始條件。時(shí)鐘為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線上的一個(gè)由低到高的變化被定義為停止條件。具體時(shí)序如圖 9所示</p><p>　　圖9 開始和停止條件</p><p><b>　　（3）系統(tǒng)配置</b></p><p>　　產(chǎn)生信息的器件稱作“發(fā)送機(jī)”，接收信息的器件稱作“接收機(jī)”。控制信息的器件稱作“主機(jī)”，被控制的器件稱作“從機(jī)”。如圖10 所

38、示：</p><p><b>　　圖10 系統(tǒng)配置</b></p><p><b>　　（4）應(yīng)答</b></p><p>　　在開始和停止條件之間從發(fā)送機(jī)傳輸?shù)浇邮諜C(jī)的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)是沒有限制的。每個(gè)8位數(shù)據(jù)字節(jié)之后緊跟著一個(gè)應(yīng)答位。應(yīng)答位是由發(fā)送機(jī)放在總線的一個(gè)高電平，而主機(jī)也產(chǎn)生一個(gè)額外的與應(yīng)答有關(guān)的時(shí)鐘脈沖。地址匹配

39、的從接收機(jī)必須在接收每一個(gè)字節(jié)后產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答。在應(yīng)答時(shí)鐘脈沖期間，應(yīng)答的器件必須將SDA線拉低。因此在應(yīng)答相應(yīng)的時(shí)鐘脈沖的高電平期間，SDA線必須保持穩(wěn)定的低電平。在由從機(jī)終止的最后一個(gè)字節(jié)，主接收機(jī)必須通過產(chǎn)生一個(gè)低電平應(yīng)答向發(fā)送機(jī)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)，這樣發(fā)送機(jī)必須將數(shù)據(jù)線SDA拉高以允許主機(jī)產(chǎn)生停止條件。具體時(shí)序如圖 11所示</p><p>　　圖11 I2C 總線應(yīng)答</p><p

40、><b>　?。?）總線協(xié)議</b></p><p>　　在開始條件后一個(gè)有效的硬件地址必須發(fā)送至PCF8591。讀/寫位定義了以后單個(gè)或多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?。開始條件、停止條件和應(yīng)答位的格式應(yīng)定時(shí)參考I2C總線特性。在寫模式數(shù)據(jù)傳輸通過發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)的停止條件或開始條件來約束。</p><p>　　總線協(xié)議具體時(shí)序如圖12,13所示：</p>

41、<p>　　圖12 寫模式的總線協(xié)議，D/A轉(zhuǎn)換</p><p>　　圖13 讀模式的總線協(xié)議，A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　2.2.3 LCD1602液晶</p><p>　　字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD。</p><p><b>　?、僖_功能說明</b><

42、;/p><p>　　1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表2 所示。</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通

43、過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。</p><

44、p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負(fù)極。</p><p>　　②1602LCD的指令說明及時(shí)序</p><p>　　1602

45、液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3所示：</p><p>　　1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）</p><p>　　指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　指令3

46、：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。</p><p>　　指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位

47、 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。</p><p>　　指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</

48、p><p>　　指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。</b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　與HD44780相兼容的芯片時(shí)序如表4所示

49、：</p><p>　　讀操作時(shí)序如圖14所示。</p><p>　　寫操作時(shí)序如圖15所示。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)硬件仿真</p><p>　　用Protues繪制數(shù)字電壓表的電路圖后，將Keil4生成的HEX文件下載進(jìn)主控芯片AT89C51芯片里，運(yùn)行，電路圖和結(jié)果如圖 16所示</p><p>　　

50、2.4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求結(jié)合硬件電路，采用的是PCF8591模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，采用的是液晶顯示方式，在液晶顯示之前，需對(duì)采集回的二進(jìn)制數(shù)字量進(jìn)行轉(zhuǎn)換顯示，這段過程5V電壓為基準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。圖16是程序流程圖：</p><p><b>　　2.5 程序</b></p><p>　　2.5.1 主程序模塊<

51、;/p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　#include"config.h"</p><p>　　#include"lcd.h"</p><p>　　/****與AD轉(zhuǎn)

52、換有關(guān)的全局變量**********/</p><p>　　uchar AD_result=0;</p><p>　　float Volt=0;</p><p>　　/****與LCD顯示有關(guān)的全局變***********/</p><p>　　char temp[16],temp1[16];</p><p>　　/*

53、**************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void LCD_DIS()</p><p>　　**功 能 **顯示函數(shù)</p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p><b>

54、;　　**說 明 **</b></p><p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void LCD_DIS()</p><p><b>　　{</b&g

55、t;</p><p>　　sprintf((char *)temp,"Volt:%-6.4fV",Volt);</p><p>　　LCD_Str_DIS((char *)temp,0,1);</p><p>　　sprintf((char *)temp1,"FINISH");</p><p>　　LC

56、D_Str_DIS((char *)temp1,1,5);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void AD_WORK()</p><p

57、>　　**功 能 **AD轉(zhuǎn)換函數(shù)</p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p><b>　　**說 明 **</b></p><p>　　**********</p><p>　　********************************************

58、********************/</p><p>　　void AD_WORK()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　AD_start();</p><p>　　AD_write(0x90);</p><p>　　AD_respons();</p>

59、<p>　　AD_write(0x41);</p><p>　　AD_respons();</p><p><b>　　AD_end();</b></p><p>　　AD_start();</p><p>　　AD_write(0x90);</p><p>　　AD_respons(

60、);</p><p>　　AD_write(0x41);</p><p>　　AD_respons();</p><p>　　AD_start();</p><p>　　AD_write(0x91);</p><p>　　AD_respons();</p><p>　　AD_result=AD_

61、read();</p><p>　　AD_respons();</p><p><b>　　AD_end();</b></p><p>　　AD_start();</p><p>　　AD_write(0x90);</p><p>　　AD_respons();</p><p&

62、gt;　　AD_write(0x41);</p><p>　　AD_respons();</p><p>　　AD_write(AD_result);</p><p>　　AD_respons();</p><p><b>　　AD_end();</b></p><p><b>　　}&

63、lt;/b></p><p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void Data_Done()</p><p>　　**功 能 **數(shù)據(jù)處理函數(shù)</p><p><b>　　**參 數(shù) **&

64、lt;/b></p><p><b>　　**說 明 **</b></p><p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void Data_Done()&

65、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=~AD_result; //AD轉(zhuǎn)換的值通過流水燈顯示</p><p>　　Volt=(AD_result*5)/255.0;//以5V電壓為基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)換成真正的電壓</p><p><b>　　}</b>&l

66、t;/p><p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void main()</p><p><b>　　**功 能 **</b></p><p><b>　　**參 數(shù) **<

67、/b></p><p><b>　　**說 明 **</b></p><p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void main()</p>

68、;<p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_init(); //液晶初始化</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　AD_init();

69、 //AD初始化</p><p>　　AD_WORK(); //AD轉(zhuǎn)換</p><p>　　Data_Done(); //數(shù)據(jù)處理</p><p>　　LCD_DIS(); //液晶顯示</p><p><b>　　}</b>&l

70、t;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　2.5.2 PCF8591 AD/DA模塊</p><p>　　#include<config.h></p><p>　　sbit sda=P2^0;</p><p>　　sbit scl=P2^1;</p>&

71、lt;p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void AD_init()</p><p><b>　　**功 能 **</b></p><p><b>　　**參 數(shù) **</b>&l

72、t;/p><p><b>　　**說 明 **</b></p><p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void AD_init()</p>&l

73、t;p><b>　　{</b></p><p><b>　　sda=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　scl=1;</b></p><p>　　delay();</p>

74、<p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void AD_start()</p><p><b>　　**功 能 **</b></p&

75、gt;<p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p><b>　　**說 明 **</b></p><p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p

76、><p>　　void AD_start()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　sda=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　scl=1;</b>

77、;</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　sda=0;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****

78、***********************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void AD_end()</p><p><b>　　**功 能 **</b></p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p&

79、gt;<b>　　**說 明 **</b></p><p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void AD_end()</p><p><b>　

80、　{</b></p><p><b>　　sda=0;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　scl=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p>

81、<p><b>　　sda=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************<

82、/p><p>　　**函數(shù)名**void AD_write(uchar dat)</p><p><b>　　**功 能 **</b></p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p><b>　　**說 明 **</b></p><p>

83、;　　**********寫數(shù)據(jù)時(shí)序：scl=1時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)，scl=0時(shí)變化數(shù)據(jù)</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void AD_write(uchar dat)</p><p><b>　　{</b>&l

84、t;/p><p>　　uchar i,temp;</p><p><b>　　temp=dat;</b></p><p>　　for(i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dat=dat<<1;</p>

85、<p><b>　　scl=0;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　sda=CY;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　s

86、cl=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　scl=0;</b></p><p><b>　　delay();</b></p>&l

87、t;p><b>　　sda=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************</p

88、><p>　　**函數(shù)名**uchar AD_read()</p><p><b>　　**功 能 **</b></p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p><b>　　**說 明 **</b></p><p>　　********

89、**讀時(shí)序：scl=1時(shí)讀數(shù)據(jù)，scl=0時(shí)變化</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　uchar AD_read()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ucha

90、r i,k;</p><p><b>　　scl=0;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　sda=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p&

91、gt;　　for(i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　scl=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　k=(k<<1)|sda;</p>&

92、lt;p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　scl=0;</b></p><p>　　delay();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　return k;</b></p&g

93、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void AD_respons()</p><p><b>　　**功 能 **</b>&

94、lt;/p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p><b>　　**說 明 **</b></p><p>　　**********respons sda=0;norespons sda=1</p><p>　　************************************

95、****************************/</p><p>　　void AD_respons()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p><b>　　scl=1;</b></p>

96、<p><b>　　delay();</b></p><p>　　while((sda==1)&&(i<250))i++;</p><p><b>　　scl=0;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p>

97、;<b>　　}</b></p><p>　　2.5.3 液晶1602顯示模塊</p><p>　　#include"lcd.h"</p><p>　　/****與液晶相關(guān)的參數(shù)***************************/</p><p>　　sbit RS=P2^6;</p>

98、;<p>　　sbit RW=P2^5;</p><p>　　sbit LCDE=P2^7;</p><p>　　char buf[16];</p><p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**vo

99、id LCD_init()</p><p>　　**功 能 **液晶初始化函數(shù)</p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p><b>　　**說 明 **</b></p><p>　　**********</p><p>　　*************

100、***************************************************/</p><p>　　void LCD_init()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_Wcom(0x38);</p><p>　　delay_ms(5);</p>&l

101、t;p>　　LCD_Wcom(0x38);</p><p>　　delay_ms(5);</p><p>　　LCD_Wcom(0x38);</p><p>　　delay_ms(5);</p><p>　　LCD_Wcom(0x0c);</p><p>　　delay_ms(5);</p><

102、;p>　　LCD_Wcom(0x06);</p><p>　　delay_ms(5);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**bi

103、t lcd_busy()</p><p>　　**功 能 **檢測(cè)液晶狀態(tài)，是否忙</p><p>　　**參 數(shù) **返回狀態(tài) 1：忙 0：不忙</p><p>　　**說 明 **RS=0 RW=1 LCDE=1，讀狀態(tài)字（檢測(cè)忙主要是第8位）</p><p>　　**********</p><p>　　**

104、**************************************************************/</p><p>　　bit lcd_busy()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　bit result;</p><p><b>　　RS=0;</b

105、></p><p><b>　　RW=1;</b></p><p><b>　　LCDE=1;</b></p><p>　　delay_ms(5);</p><p>　　result=(bit)(P0&0x80);</p><p><b>　　LCDE

106、=0;</b></p><p>　　return result;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**LCD_Wcom(u

107、char com)</p><p>　　**功 能 **液晶寫命令函數(shù)</p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p>　　**說 明 **RS=0 RW=0 LCDE高脈沖，寫指令</p><p>　　**********</p><p>　　***************

108、*************************************************/</p><p>　　void LCD_Wcom(uchar com)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(lcd_busy());</p><p><b>　　RS=0;&l

109、t;/b></p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　LCDE=0;</b></p><p><b>　　P0=com;</b></p><p>　　delay_ms(5);</p><p><b>　　

110、LCDE=1;</b></p><p>　　delay_ms(5);</p><p><b>　　LCDE=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****************************************************

111、***********</p><p>　　**函數(shù)名**LCD_Wdat(uchar dat)</p><p>　　**功 能 **液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù)</p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p>　　**說 明 **RS=1 RW=0 LCDE高脈沖，寫數(shù)據(jù)</p><p>

112、;　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void LCD_Wdat(uchar dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(

113、lcd_busy());</p><p><b>　　RS=1;</b></p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　LCDE=0;</b></p><p><b>　　P0=dat;</b></p><

114、p>　　delay_ms(5);</p><p><b>　　LCDE=1;</b></p><p>　　delay_ms(5);</p><p><b>　　LCDE=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*

115、**************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void lcd_pos(bit x,uchar y)</p><p>　　**功 能 **液晶顯示位置設(shè)置函數(shù)</p><p>　　**參 數(shù) **x:行設(shè)置 y：列設(shè)置</p><p

116、>　　**說 明 **x=0在第一行顯示，x=1在第二行顯示</p><p>　　**********y對(duì)應(yīng)列，取值從0到15</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void lcd_pos(bit x,uchar y)<

117、/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(x)</b></p><p>　　LCD_Wcom(0x80+0x40+y);</p><p><b>　　else</b></p><p>　　LCD_Wcom(0x80+y);<

118、;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void LCD_clr()</p><p>　　**功 能 **液晶清屏函數(shù)</p>

119、<p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p>　　**說 明 **寫0x01指令即清屏</p><p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>

120、;　　void LCD_clr()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_Wcom(0x01);</p><p>　　delay_ms(5);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/********************

121、*******************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void LCD_out(char *s)</p><p>　　**功 能 **發(fā)送串</p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p><b>　　**說 明 **&l

122、t;/b></p><p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void LCD_out(char *s)</p><p><b>　　{</b><

123、/p><p><b>　　while(*s)</b></p><p>　　LCD_Wdat(*s++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************</

124、p><p>　　**函數(shù)名**void LCD_Str_DIS(char*addr,bit x,uchar y)</p><p>　　**功 能 **在指定位置顯示指針?biāo)傅淖址?lt;/p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p><b>　　**說 明 **</b></p&g

125、t;<p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void LCD_Str_DIS(char *addr,bit x,uchar y)</p><p><b>　　{</b>

126、;</p><p>　　lcd_pos(x,y);</p><p>　　LCD_out(addr);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　2.5.4 延時(shí)函數(shù)</p><p>　　#include"config.h"</p><p&g

127、t;　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void delay()</p><p>　　**功 能 **短延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　**參 數(shù) **</b></p><p><

128、;b>　　**說 明 **</b></p><p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void delay()</p><p><b>　　{;;}&l

129、t;/b></p><p>　　/***************************************************************</p><p>　　**函數(shù)名**void delay_ms(uint z)</p><p>　　**功 能 **延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　**參 數(shù) *

130、*</b></p><p><b>　　**說 明 **</b></p><p>　　**********</p><p>　　****************************************************************/</p><p>　　void delay_ms(u

131、int z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p><b>　　}

132、</b></p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　本次CDIO設(shè)計(jì)的題目是設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，在這個(gè)CDIO設(shè)計(jì)中，考查了我們很多知識(shí)和能力，是一個(gè)比較綜合，又很鍛煉我們能力的設(shè)計(jì)。要求我們利用課上所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)，及大一學(xué)的C語言，在這個(gè)過程中涉及到的軟件有Keil4 51編譯軟件，Protues仿真軟件，還有畫PCB的Al