数字电压表仿真设计

R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写
入数据。
6-E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
7～14-D0～D7 为 8 位双向数据线。
15-背光源正极。 16-背光源负极。
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三、讨论与分析
1、方案讨论 在仿真中 A/D 转换芯片开始试图采用 PCF8591，PCF8591 是一个单片集
如附录 1，流程图如图 3：
开始 LCD 初始化
显示字符 启动 A/D 转换 数据读取、处理
显示数据
LCD 初始化
启动 A/D 转换
图 3：程序流程图
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二、系统硬件设计
1、ADC0804 芯片介绍
图 4：ADC0804 规格及连接图 本设计中采用的 A/D 芯片为 ADC0804，它是 CMOS 8 位单通道逐次渐近 型的模/数转换器，其规格及引脚图如图 4 所示，引脚介绍如下：
本设计采用 AT89C52 作为主控芯片，通过 ADC0804 模数转换器， 将模拟电压实时地显示在 LCD1602 液晶屏幕上，其标准量程为 0~5V， 并可通过电路连接实现更大的测量范围，测量误差可控制在±0.01V 内。其中 AT89C52 是 ATMEL 公司一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片 机，它在电子行业中有着广泛的应用。
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四、收获与体会
在设计过程中，首先我学习了 51 单片机的基本原理及其接口，电路系统 原理、指令以及编程实现等内容，更加了解了用单片机控制外围设备以达到
实际应用目的的设计过程。
此外，在设计过程中还学习了 Keil uVision3 编程软件和 Proteus 仿真软 件，通过用 Keil 软件编写 51 单片机的 C 语言程序，实现了 51 单片机可以 按照我的设计思路运行的目的，这个过程需要编程者结合科学正确的思路并
}
/***函数功能：延时 1ms*****/
void delay1ms()
{
unsigned char i,j;
for(i=0;i<10;i++)
for(j=0;j<33;j++)
;
}
/*****函数功能：延时若干毫秒**********/
void delay(unsigned char n)
{
unsigned char i;
12864 液晶具有更强大的功能，不过限于本设计中需要显示的内容并不丰 富，所以选用了与其类似且功能满足要求的 LCD1602. 2、问题分析
在课程设计过程中，问题和困难主要是出现在程序的调试与软件的仿真 环节中，这两个环节也是整个设计过程中的主要环节，出现的问题如下。
在程序的调试过程中，首先要搜集 LCD1602 和 ADC0804 的数据手册， 了解它们主要的控制指令和时序，特别是 LCD1602 的控制指令和时序比较复 杂，所以其对应的程序也比较庞大，需要准确的输入各种指令，比如显示模 式设置指令、清屏幕指令等。此外，需要显示的数字与电压单位“V”必须 在程序中转换为相应的码并写入 LCD1602，才能正确显示，如果把数字直接 写入 LCD1602 中，将会显示为乱码。其次单片机与 ADC0804 的交互过程， 需要了解它的控制时序，特别是 ADC0804 控制引脚几号 CS、INT、RD、 WR，等，它们之间有明确的时序关系，倘若时序错误将不能使 ADC0804 启 动 A/D 转换，也不能正确读取 A/D 转换结果。
E=0;
//当 E 由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令
}
/****************函数功能：指定字符显示的实际地址***/
void WriteAddress(unsigned char x)
{
WriteInstruction(x|0x80); //显示位置的确定方法规定为"80H+地址码 x"
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附录 1 源程序
#include<reg52.h>
#include<intrins.h> //包含_nop_()函数定义的头文件
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit RS=P2^0; //寄存器选择位，将 RS 位定义为 P2.0 引脚
成、8-bit CMOS 数据获取器件，具有 4 个模拟输入、1 个模拟输出和 1 个串 行 I2C 总线接口，51 单片机通过与其连接的双线双向 I2C 总线以串行的方式 交互信息。不过 PCF8591 需要更加严格的时序控制，在 Proteus 仿真中不易 实现，其程序开销也比较大，并且 ADC0804 足以满足要求，所以放弃了选 用 PCF8591 作为 A/D 转换芯片的方案。
{adcs=0; //允许进行 A/D 转换
adwr=0;
delay_50us(2);
adwr=1;//WR 由低变高时,AD 开始转换
//adcs=1; //停止 AD 转换
delay_50us(10);
}
//读 A/D 数据子程序////
uint read_ad()
{ uint ad_data;
sbit adwr=P2^5;
//AD 转换起动控制,上升沿有效
sbit adint=P2^6;
void delay_50us(uint t)
{ uchar j;
for(;t>0;t--)
for(j=19;j>0;j--);
}
void start_adc0804(void) //启动 AD 转换子程序////////
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2、电路仿真图 在设计过程中，学习了 Proteus 仿真软件，并且在电路仿真中利
用 Proteus 进行了电路图的绘制与系统的仿真，所以方便和正确的完 成了设计的要求。电路仿真图如下：
3、程序流程图
图 2：电路仿真图
设计过程中利用 Keil uVision3
编程软件，并根据设计要求和实现
功能编写和调试程序，其程序内容
/CS：芯片片选信号，低电平有效，即/CS=0,该芯片才能正常工作。 /WR：启动 ADC0804 进行 ADC 采样，该信号低电平有效，即/WR 信号 由高电平变成低电平时，触发一次 ADC 转换。 /RD 低电平有效，/RD=0 时，可通过端口 DB0～DB7 读出采样结果。 UIN（+）和 UIN（-）：模拟电压输入端。 VREF/2：参考电压引脚，接外界电压，其参考电压为该外界电压的两倍。 CLKR 和 CLKIN：外接 RC 电路产生模数转换器所需的时钟信号，时钟 频率 CLK = 1/1.1RC，一般要求频率范围 100KHz～1.28MHz。 AGND 和 DGND：分别接模拟地和数字地。 /INT：中断请求信号输出引脚，该引脚低电平有效，当一次 A/D 转换完 成后，将引起/INT=0，。 DB0~DB7：输出 A/D 转换后的 8 位二进制
void WriteInstruction (unsigned char dictate)
{
while(BusyTest()==1); //如果忙就等待
RS=0;
//根据规定，RS 和 R/W 同时为低电平时，可以写入指令
RW=0;
E=0;
//E 置低电平(写指令时，E 为高脉冲，
// 就是让 E 从 0 到 1 发生正跳变，所以应先置"0"
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2、LCD1602 介绍
部分引脚说明：
图 5：LCD 引脚及电路连接图
3 -VL 为液晶显示器对比度调整端。
4-RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
5-R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 RS
和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平
unsigned char code string[ ]={"ni hao LML !"}; //定义字符数组显示提示信息
#define ad1_7 P1
//AD 数据口
sbit adcs=P2^3;
//芯片选择信号,控制芯片的启动和结果读取,低电平有效
sbit adrd=P2^4;
//读数据控制,低电平有效
adint=1;
while(adint);
ad1_7=0xff;
adcs=0; //允许读
adrd=0; //读取转换数据结果数据结果
delay_50us(5);
ad_data=ad1_7; //把数据存到 ad_data 中
adrd=1;//adcs=1;
//停止 A/D 读取
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return(ad_data);
通过这次的设计，我收获很多，也深刻地体会到设计一个项目需要我们
有着丰富的知识储备和较强的实践能力，比如资料的搜集与整理，软件的学
习和操作，程序的编写与调试等，这些能力对于我们以后的学习和工作也是
非常必要的，将让我们在以后的项目中展现出更高的水平。
参考文献:
[1]余新拴,李建忠. 消失模充型速度测试的虚拟仿真[J].微计算机信息,2007,4(23): 278- 280. [2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M]. 北京:清华大学出版社,1996. [3]张友德.单片机原理应用与实验[M]. 天津:复旦大学出版社,1992. [4]陈小忠,黄宁,赵小侠. 单片机接口技术实用子程序 [M].北京:人民邮电出版 社,2005. [5]杨金岩,郑应强,张振仁. 8051 单片机数据传输接口扩展技术与应用实例[M].北 京:人民邮电出版社,2005\
关键字：51 单片机 模数转换 Proteus 一、系统介绍
本部分将整体地介绍数字电压表设计方案的工作流程、电路仿真、 程序设计。 1、系统流程图
待测电压
LCD1602 显示
ADC0804
AT89C52 单片机
复位电路
图 1：系统流程图 待测电压范围为 0~5V，此电压可以直接被 ADC0804 模数转换器转 换为数字量，并且并行输出至单片机，单片机通过对数字量处理，将 其显示到 LCD1602 液晶上显示，此外，电路中还设计了复位模块，以 保证程序发生故障时可以重新运行。
且认真地编写，之后再调试程序，因此，它也提高了我的编程能力以及细心
的科学态度。
在 Proteus 仿真软件操作过程中，主要需要根据程序和设计目的，设计硬 件电路，所以必须细心、正确地连接电路，并且各个元器件摆放尽量合理、
美观。然后硬件电路连接好之后，加载编写的程序，进行系统的整体调试，
并且解决调试中出现的问题，直至达到设计调试结果正确无误。
sbit RW=P2^1; //读写选择位，将 RW 位定义为 P2.1 引脚
sbit E=P2^2; //使能信号位，将 E 位定义为 P2.2 引脚
sbit BF=P0^7; //忙碌标志位，，将 BF 位定义为 P0.7 引脚
unsigned char code digit[ ]={"0123456789"}; //定义字符数组显示数字
RW=1;
E=1;
//E=1，才允许读写
_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间
result=BF; //将忙碌标志电平赋给 result
E=0;
//将 E 恢复低电平
return result;
}
/********函数功能：将模式设置指令或显示地址写入液晶模块***/
单片机及 DSP 课程设计报告
数字电压表设计与虚拟仿真
友情提示：本文旨在分享设计思路，希望读 者真正理解并设计属于自己的作品，而不是 直接下载使用。
专 业：
电子信息
班 级：
信息 102 班
姓 名：
学 号：
指导教师：
时 间： 2013-06-17~28
通信与电子工程学院
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数字电压表设计与虚拟仿真
摘要：
for(i=0;i<n;i++)
delay1ms();
}
/**********函数功能：判断液晶模块的忙碌状态
返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙********/
unsigned char BusyTest(void)
{
bit result;
RS=0;
//根据规定，RS 为低电平，RW 为高电平时，可以读状态
_nop_();
_nop_();
//空操作两个机器周期，给硬件反应时间
P0=dictate;
//将数据送入 P0 口，即写入指令或地址
_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
E=1;
//E 置高电平
_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
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