设
计
报
告
专业： 智能电网
学 生： 喻卫
湖南铁道职业技术学院电气工程系
设计报告
一、设计题目 二、设计内容与要求 三、设计目的意义 四、系统硬件电路图
五、程序流程图与源程序 六、系统功能分析与说明 七、设计体会 八、参考文献
基于STC89C52的简易数字电压表的设计
摘要：本课题是利用单片机设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，四位数码管显示，使用的元器件数目较少。外界电压模拟量输入到A/D转换部分的输入端，通过ADC0809转换变为数字信号，输送给单片机。然后由单片机给数码管数字信号，控制其发光，从而显示数字。此外，本文还讨论了设计过程中的所用的软件硬件环境，调试所出现的问题等。
关键词：单片机； STC89C52；数字电压表； ADC0809,四位数码管
Abstract: This topic is the use of microcontroller design a digital voltmeter, capable of measuring between 0-5V DC voltage, four digital display, the use of fewer components. External analog voltage input to the A / D conversion part of the input of the conversion into a digital signal through the ADC0809, transmission to the microcontroller. And then by the microcontroller to the digital control digital signal, control the light, so the displayed number. In addition, the article also discusses the design process of software used in the hardware environment, debugging the problems
and
so
on.
Key words: SCM。 STC89C52。 digital voltmeter。 ADC0809, four digital
一、设计题目
基于STC89C52的简易数字电压表的设计。
二、设计内容与要求
用STC89C52单片机和ADC0809组成一个数字电压表，要求能够测量0～5V的直流电压值，并用四位数码管显示，并要求所用元器件最少。
三、设计目的意义
1.通过亲身的设计应用电路，将所用的理论知识应用到实践中，增强实践动手能力，进而促进理论知识的强化。
2.通过数字电压表的设计系统掌握51单片机的应用。掌握A/D转换的原理及软件编程
及硬件设计的方法，掌握根据课题的要求，提出选择设计方案，查找所需元器，设计并搭建硬件电路，编程写入EPROM并进行调试等。
四、系统硬件电路图
4.1 系统原理框图
选择STC89C52作为单片机芯片，选用四位8段共阳极LED数码管实现电压显示，利用ADC0809作为数模转换芯片。将数据采集接口电路输入电压传入ADC0809数模转换元件，经转换后通过D0至D7与单片机P1口连接，把转换完的模拟信号以数字信号的信号的形式传给单片机，信号经过单片机处理从LED数码显示管显示。P2口接数码管位选，P0接数码管段选，实现数据的动态显示，如图4.1所示。
AD0809 待测电压 D0~D7 IN0~IN7 VREF+ VREF- CLK OE ST、ALE 数据 STC89C52 P1 P0 段选 四位数码管 控制线 P3 P2 位选 图4.1 系统原理框图
4.2 STC89C52的结构
在本次课题设计中我们选择了STC89C52芯片。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。 4.2.1 STC89C52内部结构概述
主要功能特性
兼容MCS51指令系统 32个双向I/O口 3个16位可编程定时/计数器中断 2个串行中断 2个外部中断源 8K可反复擦写Flash ROM 256x8bit内部RAM 时钟频率0-24MHz 可编程UART串行通道 共6个中断源 2个读写中断口线 低功耗空闲和掉电模式 3级加密位 软件设置睡眠和唤醒功能
引脚图
4.2.2 CPU结构
CPU 是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1. 运算器
运算器以完成二进制的算术/逻辑运算部件ALU为核心。它可以对半字节（4）、单字节等数据进行操作。例如，能完成加、减、乘、除、加1、减1、BCD码十进制调整、比较等算术运算，完成与、或、异或、求反、循环等逻操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器。
运算器还包含有一个布尔处理器，用以处理位操作。它以进位标志位C为累加器，可执行置位、复位、取反、位判断转移，可在进位标志位与其他可位寻址的位之间进行位数据传诵等操作，还可以完成进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻辑与、或操作。
2.程序计数器PC
PC是一个16位的计数器，用于存放一条要执行的指令地址，寻址范围为64kB，PC有自动加1功能，即完成了一条指令的执行后，其内容自动加1。
图4.2 单片机(AT89S51)引脚及外观
3.指令寄存器
指令寄存器用于存放指令代码。CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送如指令寄存器，经指令译码器译码后由定时有控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。
4.2.3 存储器和特殊功能寄存器
1. 存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。
2.特殊功能寄存器
特殊功能寄存器（SFR）的地址范围为80H～FFH。在MCS－51中，除程序计数器PC和四个工作寄存器区外，其余21个特殊功能寄存器都在这SFR块中。其中5个是双字节寄存器，它们共占用了26个字节。各特殊功能寄存器的符号和地址见附表2。其中带＊号的可位寻址。特殊功能寄存器反映了8051的状态，实际上是8051的状态字及控制字寄存器。用于CPU PSW便是典型一例。这些特殊功能寄存器大体上分为两类，一类与芯片的引脚有关，另一类作片内功能的控制用。与芯片引脚有关的特殊功能寄存器是P0～P3，它们实际上是4个八位锁存器（每个I/O口一个），每个锁存器附加有相应的输出驱动器和输入缓冲器就构成了一个并行口。MCS－51共有P0～P3四个这样的并行口，可提供32根I/O线，每根线都是双向的，并且大都有第二功能。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器A、标志寄存器PSW、数据指针DPTR等的功能前已提及。 4.2.4 P0-P3口结构
P0口功能 ：P0口具有两种功能：第一，P0口可以作为通用I/O接口使用，P0.7—P0.0用于传送CPU的输入/输出数据。输出数据时可以得到锁存，不需外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲。第二，P0.7—P0.0在CPU访问片外存储器时用于传送片外存储器de低8位地址，然后传送CPU对片外存储器的读写
P1口 功能 ：P1口的功能和P0口de第一功能相同，仅用于传递I/O输入/输出数据。 P2口的功能 ：P2口的第一功能和上述两组引脚的第一功能相同，即它可以作为通用I/O使用。它的第二功能和P0口引脚的第二功能相配合，作为地址总线用于输出片外存储器的高8位地址。
P3口功能 ：P3口有两个功能：第一功能与其余三个端口的第一功能相同；第二功能作控制用，每个引脚都不同。
表4.1 P3口第二功能
引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 名称 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 功能 串行数据接收口 串行数据发送口 外中断0输入 外中断1输入 计数器0计数输入 计数器1计数输入 外部RAM写选通信号 外部RAM读选通信号
