单片机/微机接口课程设计说明书题目： 8路输入模拟信号数值显示电路设计系部：信息与控制工程学院专业：电子信息工程班级：学生姓名:学号:指导教师:2010年6 月21 日目录1 设计任务与要求 (1)2 设计方案 (2)3 系统硬件电路设计 (3)3.1模拟信号采集电路 (3)3.2数字处理模块电路 (3)3.3数码显示模块电路 (4)4 系统软件设计 (5)4.1初始化程序 (5)4.2主程序 (5)4.3显示子程序 (5)4.4模数转换测量子程序 (5)5 检测与调试 (7)6 设计结论 (8)7 附录 (9)附录一系统总设计图 (9)附录二程序清单 (9)8 参考文献 (14)1 设计任务与要求设计一个8路输入模拟信号数值显示电路，具体要求如下：1.1 8路模拟信号输入；1.2 自动轮流显示通道模拟信号的数值；1.3 最小分辨率为0.02V；1.4 最大显示数值为255（输入为5V时）；1.5 模拟输入最大值为5V；1.6 可作为数字电压表使用。
2 设计方案8路输入模拟信号数值显示电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。
根据设计要求，要求能同时输入8路模拟信号，故在本设计中采用8路的数模转换器ADC0809。
由单片机AT8952提供控制信号控制ADC0809，并对采集到的数据进行处理，通过软件编程实现8路模拟信号电压数值自动轮流显示。
为得到8路模拟信号的数值进行轮流显示，本设计中采用了四个数码管，通过软件直接译码，间接驱动4个共阳极数码管，并通过动态显示来轮流显示4个数码管。
系统总体框图设计如图一所示：图一系统总体设计框图3 系统硬件电路设计3.1 模拟信号采集电路模拟信号的采集需要用的模数转换器，在本设计中A/D转换由集成电路ADC0809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脚的六分频晶振信号再通过14024二分频得到。
模数转换器0809各引脚及功能如图二所示：图二模拟信号采集电路3.2 数字处理模块电路该电路主要完成将接收到的0809转换输出的二进制数值进行BCD码的转换，并根据设计要求完成8路数值轮流显示的功能，故需要借助单片机来完成编程工程。
在本设计中，采用AT89C52单片机。
单片机的P1、P3端口作四位LED数码管显示控制，P0端口作A/D转换数据读入用，P2端口用作0809的A/D转换控制。
在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，为了得到实验所需的时钟频率，在电路中采用了带预置和清除端的双D触发器74LS74，通过总原理图的接法，可以得到二分频，连接到ALE端之后，可以得到满足0809转换的时钟脉冲。
74LS74的引脚功能表如下表一所示。
表一 74LS74引脚功能表3.3 数码显示模块电路根据设计要求，要求自动轮流显示模拟通道数，以及8路模拟电压数值，在本设计中采用了动态显示，并用四个连接的共阳数码管取代单个的数码管。
根据数码管的参数要求，在电路中采用三极管进行扩流来驱动四个数码管。
同时为防止数码管灌入单片机的电流超出允许的电流范围，在数码管与单片机的P1口之间接入510欧姆的电阻。
该模块的电路图如图三所示：图三数码显示模块电路4 系统软件设计4.1 初始化程序系统上电时，将70H—77H内存单元清零，P2口置零。
4.2 主程序在刚上电时，因内存70H—77H内存单元的数据为0，每一通道的数码管显示值都为000，当进行一次测量后，将显示出每一通道的A/D转换值。
每个通道的数据显示时间在1秒左右。
主程序在调用显示程序和测试程之间循环（流程图见图四）。
图四主程序流程图4.3 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经过转换成为十进制BCD码放在78H—7BH 中，其中7BH存放通道标志数。
寄存器R3用来作8路循环控制，R0用作显示数据地址指针。
4.4 模数转换测量子程序模数转换测量子程序是用来控制对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。
其程序流程见图五所示：图五 A/D转换测量程序流程图5 检测与调试按照总的电路图进行布局和布线，焊接完成之后，进行了系统检测。
本设计的电路检测步骤如下：a.在通电之前，先检查电源也地段之间的电阻大小，在正常情况下，电阻值为无穷大，但实际情况为几千欧姆。
如果电阻过小，则说明电路中存在短路现象，可通过定点和动点结合的试触发进行检测，检查短路的引脚，并矫正。
b.通电之后，检测单片机是否工作正常，通过检测单片机的30脚ALE看是否有正弦波输出，且其电压值是否为电源电压的一半。
如果单片机没有工作，则看振荡电路是否正常，检测18,19脚的电压是否在2.2V左右。
c.检测复位电路是否工作正常，按下复位开关之后，单片机之后，单片机的第9脚是否有高电平。
如果没有，则检查复位电路是否连接正确。
d.检测个集成芯片是否工作正常，即检测各芯片的电源端是否有电压。
经检测完毕无异常情况之后，可以通过烧写器下载程序进行调试。
以下是在本次调试过程中遇到的问题：a.数码管只亮了后面的两个，经检测数码管是好的，通过检测电路焊接情况，由于存在虚焊的情况，经矫正之后数码管亮了三个，为检查不亮的数码管，采用了程序检测与硬件检测相结合的方法，最后得出结论三极管是坏的，换掉坏的三接管后，数码管工作完全正常。
b.在数码管显示时，发现数码管在初次采样显示为00，经调节程序的顺序并修改，从程序上电之初就开始轮流采集8路模拟电压，通过数码管显示，可以得到标准的电压数值量。
c.为检测得到的电压数值量与其代表的模拟电压是否相一致，用数字电压表测量模拟量与理论计算得到的模拟量进行比较，在开始检测时出现了较大的差值，经过检测发现电压输入端存在虚焊的现象，经矫正得到的测量值与理论值之间的误差满足题目的精度要求。
6 设计结论本设计可进一步进行指标和性能的完善，比如可以扩大电压的量程范围，可以通过自动量程转换实现；可以采用C语言来编写程序，提高显示数值显示精度，并可显示模拟电压的实际值。
在本系统的设计制作过程中，经过本组成员的合作与努力，虽然在设计与制作过程中出现了各种各样的问题和情况，但在我们的努力以及老师的指导下都能将将问题针对性的进行纠正，在经过了全面检测及反复调试之后，该系统已经完全实现了所要求的功能，达到了预期的所有指标。
7 附录附录一系统总设计图图六 8路输入模拟信号数值显示电路附录二程序清单70H—77H存放采样值，78H—7BH存放显示数据，依次为个位、十位、百位、通道标志主程序和中断程序入口ORG 0000H ；程序执行开始地址LJMP START ；跳至START执行ORG 0003H ；外中断0中断入口地址RETI ；中断返回（不开中断）ORG 000BH ；定时器T0中断入口地址RETI ；中断返回（不开中断）ORG 0013H ；外中断1中断入口地址RETI ；中断返回（不开中断）ORG 001BH ；定时器T1中断入口地址RETI ；中断返回（不开中断）ORG 0023H ；串行口中断入口地址RETI ；中断返回（不开中断）ORG 002BH ；定时器T2中断入口地址RETI ；中断返回（不开中断）初始化程序中的各变量CLEARMEMIO: CLR A ；MOV P2,A ；P2口置0MOV R0,#70H ；内存循环清0（70H-7BH）MOV R2,#0CH ；LOOPMEM: MOV @R0,A ；INC R0 ；DJNZ R2,LOOPMEM ；MOV A,#0FFH ；MOV P0,A ；P0、P1、P3端口置1MOV P1,A ；MOV P3,A ；RET ；子程序返回;主程序START: LCALL CLEARMEMIO ;初始化MAIN: LCALL DISPLAY ;显示数据一次LCALL TEST ;测量一次AJMP MAIN ；返回MAIN循环NOP ;PC值出错处理NOP ；空操作NOP ；空操作LJMP START ；重新复位起动;DISPLAY: MOV R3,#08H ;8路信号循环显示控制MOV R0,#70H ;显示数据初址（70H-77H）MOV 7BH,#00H ;显示通道路数（0-7）DISLOOP1: MOV A,@R0 ;显示数据转为三位十进制BCD码存入MOV B,#100 ；7AH、79H、78H显示单元内DIV AB ；显示数据除100MOV 7AH,A ；商入7AHMOV A,#10 ；A放入数10XCH A,B ；余数与数10交换DIV AB ；余数除10MOV 79H,A ；商入79HMOV 78H,B ；余数入78HMOV R2,#0FFH ;每路显示时间控制 4MS*255 DISLOOP2: LCALL DISP ;调四位LED显示程序DJNZ R2,DISLOOP2 ；每路显示时间控制INC R0 ;显示下一路INC 7BH ;通道显示数值加1DJNZ R3,DISLOOP1 ；8路显示未完转DISLOOP1再循环 RET ；8路显示完子程序结束；LED共阳显示子程序，显示内容在78H—7BH，数据在P1输出，列扫描在P3.0-P3.3口DISP: MOV R1,#78H ;赋显示数据单元首址MOV R5,#0FEH ;扫描字PLAY: MOV P1,#0FFH ；关显示MOV A,R5 ；取扫描字ANL P3,A ；开显示MOV A,@R1 ；取显示数据MOV DPTR,#TAB ；取段码表首址MOVC A,@A+DPTR ；查显示数据对应段码MOV P1,A ；段码放入P1口LCALL DL1MS ；显示1MSINC R1 ；指向下一地址MOV A,P3 ；取P3口扫描字JNB ACC.3,ENDOUT ；四位显示完转ENDOUT结束RL A ；扫描字循环左移MOV R5,A ；扫描字放入R5暂存MOV P3,#0FFH ；显示暂停AJMP PLAY ；转PLAY循环ENDOUT: MOV P3,#0FFH ；显示结束，端口置1MOV P1,#0FFH ；RET ；子程序返回；LED数码显示管用共阳段码表，分别对应0-9，最后一个是“熄灭符”TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH；; 1MS延时子程序，LED显示用DL1MS: MOV R6,#14H ;DL1: MOV R7,#19HDL2: DJNZ R7,DL2DJNZ R6,DL1RET;模数转换测量子程序TEST: CLR A ;清累加器AMOV P2,A ；清P2口MOV R0,#70H ;转换值存放首址MOV R7,#08H ;转换8次控制LCALL TESTART ;启动测试WAIT: JB P3.7,MOVD ;等A/D转换结束信号后转MOVDAJMP WAIT ；P3.7为0等待;TESTART: SETB P2.3 ;锁存测试通道地址NOP ; 延时2微秒NOP ;CLR P2.3 ;测试通道地址锁存完毕SETB P2.4 ; 启动测试，发开始脉冲NOP ; 延时2微秒NOP ;CLR P2.4 ; 发启动脉冲完毕NOP ;延时4微秒NOP ;NOP ;NOP ;RET ;子程序调用结束；取A/D转换数据至70H-77H内存单元MOVD: SETB P2.5 ;8090输出允许MOV A,P0 ;将A/D转换值移入AMOV @R0,A ;放入内存单元CLR P2.5 ;关闭8090输出INC R0 ;内存地址加1MOV A,P2 ;通道地址移入AINC A ;通道地址加1MOV P2,A ; 通道地址送8090CLR C ;清进位标志CJNE A,#08H,TESTCON ; 通道地址不等于8转TESTCONT 再测试JC TESTCON ; 通道地址小于8转TESTCONT再测试CLR A ; 大于或等于8，A/D转换结束，恢复端口MOV P2,A ; P2口置0MOV A,#0FFH ;MOV P0,A ; P0口置1MOV P1,A ; P1口置1MOV P3,A ; P3口置1RET ; 取A/D转换数据结束TESTCON: LCALL TESTART ; 再发测试启动脉冲LJMP WAIT ; 跳至WAIT等待A/D转换结束信号;END ; 程序结束8 参考文献[1] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版，2005[2] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1998[3] 邹逢兴.微型计算机原理与接口技术[M].长沙：国防科技大学出版社[4] 穆兰.单片微型计算机原理及接口技术[M].北京：机械工业出版社[5] 李东升等《Protel 99SE 电路设计技术入门与应用》电子工业出版社。