《单片机原理与应用》 课程设计指导书

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1、《单片机原理与应用》课程设计指导书湖北汽车工业学院电子信息科学系二○○六年十二月目录第一章　简易数字电压表的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1第2章　DS18B20数字温度计的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4第3章　秒表/时钟计时器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12第一章简易数字电压表的设计1.1功能要求简易数字电压表的设计可以测量0～5V的8路输入电压值，并在四位上轮流显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019V，测量误差为±0.02V。

2、1.2方案论证按系统功能实现要求，决定控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如图1.1。1.3系统硬件电路的设计简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，电路原理图如图1.2所示。A/D转换由集成电路0809完成，0809具有8路模拟输入端口，地址线（23～25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对

3、地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2μs宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从端口输出10脚为0809的时钟输入端，利用单片机30脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1MHz时钟。单片机的P1、P3.0～P3.3端口作为四位LED数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A/D转换数据读入用，P2端口用作

4、0809的A/D转换控制。141.4系统程序的设计1.4.1初始化程序系统上电时，初始化程序将70H～77H内存单元清0，P2口置0。1.4.2主程序在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后，将显示每一通道的A/D转换值，每个通道的数据显示时间为1s左右。主程序在调用显示子程序和测试子程序之间循环，主程序流程图见图1.3。1.4.3显示子程序显示子程序采用动态扫描法实现四位数码管的数值显示。测量所得的A/D转换数据放在70H～77H内存单元中，测量数据在显示时需转换成为十进制BCD码

5、放在78H～7BH内存单元中，其中7BH存放通道标志数。寄存器R3用作8路循环控制，R0用作显示数据地址指针。1.4.4模/数转换测量子程序模/数转换测量子程序用来控制对0809八路模拟输入电压的A/D转换，并将对应的数值移入70H～77H内存单元。其程序流程见图1.4。141.5调试及性能分析1.5.1调试与测试采用WaveE2000编译器进行源程序编译及仿真调试，同时进行硬件电路板的设计制作，烧好程序后进行软硬件联调，最后进行端口电压的对比测试，要求测试对比中标准电压值采用UT56数字万用表测得。简易数字电

6、压表与“标准”数字电压表测得的绝对误差应在0.02V以内。1.5.2性能分析1.由于单片机为8位处理器，当输入电压为5.00V时，输出数据值为255（FFH），因此单片机最大的数值分辨率为0.0196V（5/255）。这就决定了该电压表的最大分辨率（精度）只能达到0.0196V。测试时电压数值的变化一般以0.02的电压幅度变化，如要获得更高的精度要求，应采用12位、13位的A/D转换器。2.简易电压表测得的值基本上均比标准值偏大0.01～0.02V。这可以通过校正0809的基准电压来解决，因为该电压表设计时直接

7、用7805的供电电源作为基准电压，电压可能有偏差。另外可以用软件编程来校正测量值。3.ADC0809的直流输入阻抗1MΩ，能满足一般的电压测试需要。另外，经测试ADC0809可直接在2MHz的频率下工作，这样可省去分频器14024。14第二章DS18B20数字温度计的设计2.1功能要求数字式温度计要求测温范围为－50°～110℃，精度误差在0.1℃以内，LED数码管直读显示。2.2方案论证在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转

8、换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。本数字温度计设计采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为－55°～125℃，最大分辨率可达0.0625℃。DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。按照系统