1、目 錄摘 要 2關(guān)鍵詞 21 概述 3 1.1設(shè)計(jì)意義 3 1.2系統(tǒng)主要功能 32 硬件電路設(shè)計(jì)方案及描述 3 2.1 設(shè)計(jì)方案 3 2.2 主要元器件的介紹 4 2. 3控制電路模塊 13 2.4 元件清單 163數(shù)字式電流表的軟件設(shè)計(jì) 16 3.1系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)總方案 16 3.2系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì) 174數(shù)字式電流表的調(diào)試 19 4.1軟件調(diào)試 19 4.2顯示結(jié)果及誤差分析 205總結(jié) 22附錄1.電路原理圖及仿真圖 23 附錄2. 程序代碼 24 參考文獻(xiàn) 26基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電流表設(shè)計(jì)摘要數(shù)字電流表的誕生打破了傳統(tǒng)電子測(cè)量?jī)x器的模式和格局。它顯示清晰直觀、讀數(shù)準(zhǔn)確，采用了先進(jìn)的數(shù)顯

2、技術(shù)，大大地減少了因人為因素所造成的測(cè)量誤差事件。數(shù)字電流表是建立在數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，讓電壓表與電阻串聯(lián)，其顯示的是電流，數(shù)字電壓表是把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式，并加以顯示的儀表。數(shù)字電流表把電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的成果與精密電測(cè)量技術(shù)密切的結(jié)合在一起，成為儀器、儀表領(lǐng)域中獨(dú)立而完整的一個(gè)分支，數(shù)字電流表標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的先河。本設(shè)計(jì)采用了以單片機(jī)為開發(fā)平臺(tái)，控制系采用AT89C52單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809。系統(tǒng)除能確保實(shí)現(xiàn)要求的功能外，還可以方便進(jìn)行8路其它A/D轉(zhuǎn)換量的測(cè)量、遠(yuǎn)程測(cè)量結(jié)果傳送等擴(kuò)展功

3、能。簡(jiǎn)易數(shù)字電流測(cè)量電路由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示控制等組成。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89C51 A/D轉(zhuǎn)換 ADC0809 數(shù)據(jù)處理1 .概述 1.1設(shè)計(jì)意義 通過課程設(shè)計(jì)，掌握電子設(shè)計(jì)的一般步驟和方法，鍛煉分析問題解決問題的能力，學(xué)會(huì)如何查找所需資料，同時(shí)復(fù)習(xí)以前所學(xué)知識(shí)并加深記憶，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)，也為以后工作作準(zhǔn)備。通過對(duì)選題的分析設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)數(shù)字電流表的工作原理、組成和特性；掌握數(shù)字電流表的校準(zhǔn)方法和使用方法；1.2系統(tǒng)主要功能A、利用AD轉(zhuǎn)換芯片和精密電阻測(cè)量020mA電流 B、系統(tǒng)工作符合一般數(shù)字電流表要求2 硬件電路設(shè)計(jì)方案及描述 2.1 數(shù)字式電流表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)主

4、要包括：AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)，A/D轉(zhuǎn)換電路，顯示電路。測(cè)量最大電流為20ma，顯示最大值為20.00ma。本實(shí)驗(yàn)采用AT89S51單片機(jī)芯片配合ADC0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字電流表。硬件電路設(shè)計(jì)由6個(gè)部分組成; A/D轉(zhuǎn)換電路，AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)，LED顯示系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及測(cè)量電流輸入電路。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示。 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路A/D轉(zhuǎn)換電路測(cè)量電流輸入顯示系統(tǒng)AT89C51 P1 P2 P2 P0 2.1數(shù)字式電流表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖2.2 主要元器件的介紹 2.2.1單片機(jī)AT89S51AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性

5、能CMOS 8位單片機(jī)。圖4.2和4.3分別為其實(shí)物圖和內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖。AT89S51片內(nèi)含有4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部 RAM，32個(gè)I/O 口線，看門狗(WDT)，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí),S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許 RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATM

6、EL的AT89S51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 主要性能參數(shù)與MCS-51產(chǎn)品指令系列完全兼容；4K字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP)Flash閃速存儲(chǔ)器；1000次擦寫周期；4.05.5 V工作電壓范圍；全靜態(tài)工作模式：0Hz33MHz；三級(jí)程序加密鎖；128字節(jié)內(nèi)部RAM；32個(gè)可編程I/O口線；2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器；6個(gè)中斷源；全雙工串行UART通道；低工耗空閑和掉電模式；中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)；看門狗(WDT)及雙數(shù)據(jù)指針；掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性；靈活的在系統(tǒng)編程2.2.1 AT89S51的引腳AT89S51芯片為40引腳雙列直插式封裝，其引腳

7、排列如圖2.2所示。圖2.2 AT89S51的引腳圖(1)VCC：電源電壓；(2)GND：接地；(3)P0口：P0口是一組8位漏極開路雙向I/O口，每位引腳可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門路。對(duì)P0口的管腳寫“1”時(shí)，被定義為高阻抗輸入。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，它可以被定義為數(shù)據(jù)總線和地址總線的低八位。在FLASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口；當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須接上拉電阻。(4)P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P1口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。P1口被外部下拉為

8、低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。 (5)P2口：P2口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P2口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。P2口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在訪問8位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口線上的內(nèi)容，在整個(gè)訪問期間不改變。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 (6)P3口：P3口是一個(gè)內(nèi)部提

9、供上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。P3口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。P3口除了一般I/O線的功能外，還具有更為重要的第二功能。P3口同時(shí)為FLASH編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào) P3口的第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INTO（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（定時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

10、器讀選通） (7) RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 (8) ALE/RPOG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位

11、無效。 (9)/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。 (10)/EA/VPP：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。AT89S51 有256 個(gè)字節(jié)的內(nèi)部RAM，80H-FFH 高128 個(gè)字節(jié)與特殊功能寄存器（SFR）地址是重疊的，也就是高128字節(jié)的RAM 和特殊功能寄存

12、器的地址是相同的，但物理上它們是分開的。定時(shí)器0和定時(shí)器1：AT89S51的定時(shí)器0和定時(shí)器1 的工作方式與AT89C51 相同。定時(shí)和計(jì)數(shù)功能由特殊功能寄存器TMOD的控制位C/T進(jìn)行選擇，這兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器有4種操作模式，通過TMOD的M1和M0選擇。其中模式0、1和2都相同，模式3不同。定時(shí)器2：定時(shí)器2 是一個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。它既可當(dāng)定時(shí)器使用，也可作為外部事件計(jì)數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2 位選擇。定時(shí)器2 有三種工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON 的控制位來選擇。定時(shí)器2 由兩個(gè)8 位寄存器

13、TH2 和TL2 組成，在定時(shí)器工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期TL2 寄存器的值加1，由于一個(gè)機(jī)器周期由12 個(gè)振蕩時(shí)鐘構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的1/12。在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，當(dāng)T2 引腳上外部輸入信號(hào)產(chǎn)生由1 至0 的下降沿時(shí)，寄存器的值加1，在這種工作方式下，每個(gè)機(jī)器周期的5SP2 期間，對(duì)外部輸入進(jìn)行采樣。若在第一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為1，而在下一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為0，則在緊跟著的下一個(gè)周期的S3P1 期間寄存器加1。由于識(shí)別1 至0 的跳變需要2 個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期），因此，最高計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的1/24。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個(gè)完整周期的時(shí)

14、間，以保證輸入信號(hào)至少被采樣一次?？删幊虝r(shí)鐘輸出：定時(shí)器2 可通過編程從P1.0 輸出一個(gè)占空比為50%的時(shí)鐘信號(hào)。P1.0 引腳除了是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的I/O 口外，還可以通過編程使其作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部時(shí)鐘輸入和輸出占空比50%的時(shí)鐘脈沖。當(dāng)時(shí)鐘振蕩頻率為16MHz 時(shí)，輸出時(shí)鐘頻率范圍為61Hz4MHz。UART：AT89S51的工作方式與AT89C51工作方式相同。串口為全雙工結(jié)構(gòu)，表示可以同時(shí)發(fā)送和接收，它還具有接收緩沖，在第一個(gè)字節(jié)從寄存器讀出之前，可以開始接收第二個(gè)字節(jié)。（但是如果第二個(gè)字節(jié)接收完畢時(shí)第一個(gè)字節(jié)仍未讀出，其中一個(gè)字節(jié)將會(huì)丟失）。串口的發(fā)送和接收寄存器都是通過SFR SBUF進(jìn)行訪問的。寫入SBUF的數(shù)據(jù)裝入發(fā)送寄存器，對(duì)SBUF的讀操作是對(duì)物理上分開的接收寄