51單片機數(shù)字電壓表仿真設計_LCD顯示

原理圖：Altium Designer

仿真版本：proteus 7.8

程序編譯器：keil 4/keil 5

編程語言：C語言

設計編號：S0006

設計說明：

1、利用51單片機作為主控芯片，模擬量輸入范圍直流0v-5v。模擬量經A/D（ADC0809）模數(shù)轉換芯片，把模擬量轉換為數(shù)字量輸入到單片機的P0口，再由單片機控制LCD1602液晶顯示模擬量輸入的電壓值。

2、此次設計的是數(shù)字電壓表，要求的電壓范圍是0~5v。

3、系統(tǒng)設計主要包括四個部分：

分別是電源模塊、AD模數(shù)轉換部分、51單片機最小系統(tǒng)部分、數(shù)碼管顯示部分。

首先由單片機初始化ADC0809模數(shù)轉換芯片和共陰數(shù)碼管顯示，當外接被測電壓后，ADC0809將模擬電壓信號轉換為數(shù)字信號輸入到單片機的I/O口，通過單片機處理后將電壓的大小顯示在LCD1602液晶上面。

仿真圖

以AT89C51單片機為核心，起著控制作用。系統(tǒng)包括LCD1602液晶顯示電路、復位電路、時鐘電路、模數(shù)轉換電路電路。設計思路分為五個模塊：復位電路、晶振電路模塊、AT89C51、LCD1602液晶顯示電路、模數(shù)轉換器電路這五個模塊。

設計框圖

ADC0809

ADC0809是美國國家半導體公司生產的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式ＡＤ轉換器。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換。

（1）主要特性：

1）8路輸入通道，2位A/D轉換器，即分辨率為8位。

2）具有轉換起?？刂贫?。

3）轉換時間為100μs(時鐘為640kHz時)，130μs（時鐘為500kHz時）

4）單個+5V電源供電

5）模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點和滿刻度校準。

6）工作溫度范圍為-40～+85攝氏度

7）低功耗，約15mW。

51單片機最小系統(tǒng)

單片機最小系統(tǒng)說明：

時鐘信號的產生：在MCS-51芯片內部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘振蕩電路。

時鐘電路產生的振蕩脈沖經過觸發(fā)器進行二分頻之后，才成為單片機的時鐘脈沖信號。

一般地，電容C2和C3取30pF左右，晶體的振蕩頻率范圍是1.2-12MHz。如果晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機的運行速度也就快。

單片機復位使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)下，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機復位條件：必須使9腳加上持續(xù)兩個機器周期（即24個振蕩周期）的高電平。

原理圖

PCB：

軟件設計

該系統(tǒng)由延時子函數(shù)、LCD1602液晶忙檢測子函數(shù)、LCD1602液晶寫命令/寫數(shù)據(jù)子函數(shù)、漢字顯示子函數(shù)、LCD1602液晶顯示字符串子函數(shù)、LCD1602液晶初始化子函數(shù)、ADC0809轉換子函數(shù)、主函數(shù)和數(shù)據(jù)定義這幾部分組成。

程序代碼：

main函數(shù)

//<程序名>:數(shù)字電壓表																 		 **
//<功能>:使用LCD顯示被檢測電壓，精度為0.05V，范圍是0～5V。									 **
#include"includes.h"
#define TIME0H 0x3C
#define TIME0L 0xB0	  
uchar uc_Clock=0;		//定時器0中斷計數(shù)
bit b_DATransform=0;
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<把電壓顯示在LCD上>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
void vShowVoltage(uint uiNumber)
{
	uchar ucaNumber[3],ucCount;
	if(uiNumber>999)					
		uiNumber=999;
	ucaNumber[0]=uiNumber/100;								//把計算數(shù)字的每個位存入數(shù)組。
	ucaNumber[1]=(uiNumber-100*(int)ucaNumber[0])/10;							
	ucaNumber[2]=uiNumber-100*(int)ucaNumber[0]-10*ucaNumber[1];
	for(ucCount=0;ucCount<3;ucCount++)
	{
		vShowOneChar(ucaNumber[ucCount]+48);				//從首位到末位逐一輸出。
		if(ucCount==0)
			vShowOneChar('.');
	}
}
//*************************************************************************************************
//*																								  *
//*			  ********************************主函數(shù)******************************				  *
//*																								  *
//*************************************************************************************************
void main()
{
	TMOD=0x01;			//定時器0，模式1。
	TH0=TIME0H;
	TL0=TIME0L;
	TR0=1;				//啟動定時器。
	ET0=1;				//開定時器中斷。
	EA=1;				//開總中斷
	vdInitialize();
	vWriteCMD(0x84);	   //寫入顯示起始地址（第一行第4個位置）
	vShowChar("voltage");
	vWriteCMD(0xC9);     
	vShowChar("(V)");
	while(1)
	{
		if(b_DATransform==1)
		{
			b_DATransform=0;
			vWriteCMD(0xC4);
			vShowVoltage(uiADTransform());
		}
	}
}
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<定時器0中斷函數(shù)>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
void t0() interrupt 1
{
	if(uc_Clock==0)
	{
		uc_Clock=5;
		b_DATransform=1;
	}
	else
		uc_Clock--;
	TH0=TIME0H;		   //恢復定時器0。
	TL0=TIME0L;
}

LCD1602驅動程序

#include"LCD1602.h"
void vWriteCMD(uchar ucCommand)					  
{
	vDelay();				//先延時。
	LCDE=1;					//然后把ＬＣＤ改為寫入命令狀態(tài)。
	LCDRS=0;	   
	LCDRW=0;
	LCDPORT=ucCommand;			//再輸出命令。
	LCDE=0;					//最后執(zhí)行命令。
}
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<把1個數(shù)據(jù)寫入LCD>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
void vWriteData(uchar ucData)					  
{
	vDelay();			   //先延時。
	LCDE=1;				   //然后把ＬＣＤ改為寫入數(shù)據(jù)狀態(tài)。
	LCDRS=1;
	LCDRW=0;
	LCDPORT=ucData;			   //再輸出數(shù)據(jù)。
	LCDE=0;				   //最后顯示數(shù)據(jù)。
}
void vShowOneChar(uchar ucChar)
{
	switch(ucChar)
	{
		case ' ':	vWriteData(0x20);break;
		case '!': 	vWriteData(0x21);break;
		case '"': 	vWriteData(0x22);break;
		case '#': 	vWriteData(0x23);break;
		case '$': 	vWriteData(0x24);break;
		case '%': 	vWriteData(0x25);break;
		case '&': 	vWriteData(0x26);break;
		case '>': 	vWriteData(0x27);break;
		case '(': 	vWriteData(0x28);break;
		case ')': 	vWriteData(0x29);break;
		case '*': 	vWriteData(0x20);break;
		case '+': 	vWriteData(0x2A);break;
		case '-': 	vWriteData(0x2D);break;
		case '/': 	vWriteData(0x2F);break;
		case '=': 	vWriteData(0x3D);break;
		case '<': 	vWriteData(0x3E);break;
		case '?': 	vWriteData(0x3F);break;
		case '.': 	vWriteData(0x2E);break;
		case ':': 	vWriteData(0x3A);break;

		case '0': 	vWriteData(0x30);break;
		case '1': 	vWriteData(0x31);break;
		case '2': 	vWriteData(0x32);break;
		case '3': 	vWriteData(0x33);break;
		case '4': 	vWriteData(0x34);break;
		case '5': 	vWriteData(0x35);break;
		case '6': 	vWriteData(0x36);break;
		case '7': 	vWriteData(0x37);break;
		case '8': 	vWriteData(0x38);break;
		case '9': 	vWriteData(0x39);break;

		case 'A': 	vWriteData(0x41);break;
		case 'B': 	vWriteData(0x42);break;
		case 'C': 	vWriteData(0x43);break;
		case 'D': 	vWriteData(0x44);break;
		case 'E':	vWriteData(0x45);break;
		case 'F': 	vWriteData(0x46);break;
		case 'G': 	vWriteData(0x47);break;
		case 'H': 	vWriteData(0x48);break;
		case 'I': 	vWriteData(0x49);break;
		case 'J': 	vWriteData(0x4A);break;
		case 'K': 	vWriteData(0x4B);break;
		case 'L': 	vWriteData(0x4C);break;
		case 'M': 	vWriteData(0x4D);break;
		case 'N': 	vWriteData(0x4E);break;
		case 'O': 	vWriteData(0x4F);break;
		case 'P': 	vWriteData(0x50);break;
		case 'Q': 	vWriteData(0x51);break;
		case 'R': 	vWriteData(0x52);break;
		case 'S': 	vWriteData(0x53);break;
		case 'T': 	vWriteData(0x54);break;
		case 'U': 	vWriteData(0x55);break;
		case 'V': 	vWriteData(0x56);break;
		case 'W': 	vWriteData(0x57);break;
		case 'X': 	vWriteData(0x58);break;
		case 'Y': 	vWriteData(0x59);break;
		case 'Z': 	vWriteData(0x5A);break;

		case 'a': 	vWriteData(0x61);break;
		case 'b': 	vWriteData(0x62);break;
		case 'c': 	vWriteData(0x63);break;
		case 'd': 	vWriteData(0x64);break;
		case 'e': 	vWriteData(0x65);break;
		case 'f': 	vWriteData(0x66);break;
		case 'g': 	vWriteData(0x67);break;
		case 'h': 	vWriteData(0x68);break;
		case 'i': 	vWriteData(0x69);break;
		case 'j': 	vWriteData(0x6A);break;
		case 'k': 	vWriteData(0x6B);break;
		case 'l': 	vWriteData(0x6C);break;
		case 'm': 	vWriteData(0x6D);break;
		case 'n': 	vWriteData(0x6E);break;
		case 'o': 	vWriteData(0x6F);break;
		case 'p': 	vWriteData(0x70);break;
		case 'q': 	vWriteData(0x71);break;
		case 'r': 	vWriteData(0x72);break;
		case 's': 	vWriteData(0x73);break;
		case 't': 	vWriteData(0x74);break;
		case 'u': 	vWriteData(0x75);break;
		case 'v': 	vWriteData(0x76);break;
		case 'w': 	vWriteData(0x77);break;
		case 'x': 	vWriteData(0x78);break;
		case 'y': 	vWriteData(0x79);break;
		case 'z': 	vWriteData(0x7A);break;
		default: 	break;
	}
}
void vShowChar(uchar ucaChar[])
{
	uchar ucCount;
	for(ucCount=0;;ucCount++)
	{
		vShowOneChar(ucaChar[ucCount]);
		if(ucaChar[ucCount+1]=='?')
			break;
	}
}
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<延時函數(shù)>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
void vDelay()
{
	uint uiCount;
	for(uiCount=0;uiCount<250;uiCount++);
}

設計報告：

資料清單

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