用AT80S51单片机控制可测试电压

桂林电子科技大学微机单片机接口设计报告指导老师:吴兆华学生:黄超学号:09210204桂林电子科技大学机电工程学院目录一、设计题目与要求................................................................................................................1二、设计目的............................................................................................................................1三、系统硬件图........................................................................................................................13.1电路设计原理图.................................................................................................................13.2电路设计PCB图...............................................................................................................2四、程序流程图........................................................................................................................2五、系统说明与分析................................................................................................................35.1设计思路及设计过程..........................................................................................................35.2系统结构及各部分说明......................................................................................................45.3系统连线说明....................................................................................................................105.4系统参数分析....................................................................................................................105.5电路板的制作....................................................................................................................10六、源程序..............................................................................................................................10七、总结..................................................................................................................................10八、参考文献..........................................................................................................................16单片机最小系统实验报告1一、设计题目与要求单片机A/D接口应用用AT80S51单片机控制可测试电压范围0-10V，分辨率0.1V。将范围0-10V的电压模拟信号通过ADC0809转换成数字信号，经过单片机AT80S51将数字信号在数码管上显示出来。二、设计目的1、通过单片机最小系统的设计，了解常用单片机应用系统开发手段和过程，进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理，并能初步掌握一般单片机控制系统的编程和应用，从而进一步加深对单片机理论知识的理解。2、掌握单片机内部功能模块的应用：如定时器、计数器、中断系统、I/O口等。3、掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解单片机的基本外围电路的设计和矩阵按键电路及数码管驱动电路的设计。4、熟悉基本硬件电路的设计与制作，学习UVISION的编程和调试方法。5、学习PROTEL软件的使用与基本用法，懂得绘制简单原理图及PCB。6、通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。三、系统硬件图3.1电路设计原理图整个设计主要包括单片机基本的晶振电路，按键复位电路，设计中需要的矩阵键盘电路，数码管显示电路等几部分组成。具体的电路图如下图所示：图1电路原理图单片机最小系统实验报告23.2电路设计PCB图本次小系统的设计要求设计的电路板实单面板，因为设计中电路板较小，二元器件的数目较多，尤其是矩阵按键部分需要连线较多，所以本次设计的PCB板中夹杂着几根跳线。PCB的生成，主要是在绘制好电路原理图之后，定义各个元器件的封装形式，生成网络表之后，在新建的PCB中导入网络表，即可自动生成PCB。根据元器件之间的飞线，设置各个参数之后手动布线。本次设计的PCB图如图2所示。图2电路PCB图四、程序流程图单片机最小系统实验报告3图3程序流程图五、系统说明与分析5.1设计思路及设计过程本系统的设计主要是采用ADC0809对电压进行模拟/数字转换，将模拟量（电压0~10V）用LED数码管显示出来。ADC0809芯片自动会将输入的电压信号，自动转化为0~255范围所对应的值，然后我们根据不同的电压转换成的不同数值，通过一定的计算方法，将其显示出来。设计的主要思想：图4系统结构图设置定时器T0,T1的工作方式及初值开始启动ADC0809采样A/D转换EOC=1?是否读取P0口的数据换算P0口的数据显示电压定时器T1定时时间到定时器T0时时间到P3.3取反提供500khz的时钟信号单片机显示电路A/D转换接口复位电路时钟电路单片机最小系统实验报告4软件设计主要是通过UVISION软件使用C语言进行编程。设计过程：（1）设计相应的电路原理图，编写C语言程序；（2）在实验箱上进行程序调试；（3）程序通过调试后，使用绘图软件PROTEL99，绘制相应的原理图，进行元器件封装后，生成相应的PCB图，对其进行布局整理和单面板布线；（4）打印PCB图，印制在电路板上，放入氯化铁溶液中进行腐蚀；（5）腐蚀电路板之后进行元器件的焊接工作，焊接相应的电源线；（6）通过试验箱和下载软件，将程序烧如到单片机中；（7）进行最终的软、硬件的调试，直至完成相应的功能。5.2系统结构及各部分说明本次设计的单片机最小系统包括：单片机AT89S51部分，ADC0809芯片，数码管显示部分以及软件设计部分。下面就针对个法儿部分的特点进行简要的说明。1、单片机部分（1）AT89S51介绍AT89S51单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。图5AT89S51引脚图单片机最小系统实验报告5AT89S51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89C51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AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，8kBytesFlash片内程序存储器，128bytes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。AT89S51有两种节电运行模式：空闲模式和掉电模式。①空闲模式在空闲模式下，CPU处于睡眠状态，振荡器和所有片内外围电路仍然有效。空闲模式可由软件设置进入（设IDL＝1）。在这种模式下，片内RAM和SFR中的内容保持不变。空闲模式可通过任何一个允许中断或硬件复位退出。若用硬件复位方式结束空闲模式，则在片内复位控制逻辑发生作用前长达约两个机器周期时间内，器件从断点处开始执行程序。片内硬件禁止访问内部RAM，但不禁止访问端口。为避免采用复位方式退出空闲模式时对端口的不应有的访问，在紧随设置进入空闲指令（即设IDL＝1）的后面，不能是写端口或外部RAM的指令。②掉电模式引起掉电模式的指令是执行程序中的最后一条指令（使PD＝1的指令）。在掉电模式下，振荡器停止工作，CPU和片内所有外围部件均停止工作，但片内RAM和SFR中的内容保留不变，直到掉电模式结束。退出掉电模式可用硬件复位或任何一个有效的外部中断INT0和INT1。复位可重新设置SFR中的内容，但不改变片内RAM中的内容。在Vcc电源恢复到正常值并维持足够长的时间之后，允许振荡器恢复并达到稳定，方可进行复位，以退出掉电模式。（2）晶振电路单片机最小系统实验报告6图6系统晶振电路系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路（如图6所示）。AT89S单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22μF。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。（3）按键复位电路复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。图7所示的复位电路可以实现上述基本功能。但解决不了电源毛刺（A点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题而且调整RC常数改变延时会令驱动能力变差。左边的电路为高