51单片机数字电压表仿真设计_LCD显示

原理图：Altium Designer

仿真版本：proteus 7.8

程序编译器：keil 4/keil 5

编程语言：C语言

设计编号：S0006

设计说明：

1、利用51单片机作为主控芯片，模拟量输入范围直流0v-5v。模拟量经A/D（ADC0809）模数转换芯片，把模拟量转换为数字量输入到单片机的P0口，再由单片机控制LCD1602液晶显示模拟量输入的电压值。

2、此次设计的是数字电压表，要求的电压范围是0~5v。

3、系统设计主要包括四个部分：

分别是电源模块、AD模数转换部分、51单片机最小系统部分、数码管显示部分。

首先由单片机初始化ADC0809模数转换芯片和共阴数码管显示，当外接被测电压后，ADC0809将模拟电压信号转换为数字信号输入到单片机的I/O口，通过单片机处理后将电压的大小显示在LCD1602液晶上面。

仿真图

以AT89C51单片机为核心，起着控制作用。系统包括LCD1602液晶显示电路、复位电路、时钟电路、模数转换电路电路。设计思路分为五个模块：复位电路、晶振电路模块、AT89C51、LCD1602液晶显示电路、模数转换器电路这五个模块。

设计框图

ADC0809

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式ＡＤ转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

（1）主要特性：

1）8路输入通道，2位A/D转换器，即分辨率为8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）

4）单个+5V电源供电

5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度范围为-40～+85摄氏度

7）低功耗，约15mW。

51单片机最小系统

单片机最小系统说明：

时钟信号的产生：在MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的时钟振荡电路。

时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。

一般地，电容C2和C3取30pF左右，晶体的振荡频率范围是1.2-12MHz。如果晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机的运行速度也就快。

单片机复位使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态下，并从这个状态开始工作。单片机复位条件：必须使9脚加上持续两个机器周期（即24个振荡周期）的高电平。

原理图

PCB：

软件设计

该系统由延时子函数、LCD1602液晶忙检测子函数、LCD1602液晶写命令/写数据子函数、汉字显示子函数、LCD1602液晶显示字符串子函数、LCD1602液晶初始化子函数、ADC0809转换子函数、主函数和数据定义这几部分组成。

程序代码：

main函数

//<程序名>:数字电压表																 		 **
//<功能>:使用LCD显示被检测电压，精度为0.05V，范围是0～5V。									 **
#include"includes.h"
#define TIME0H 0x3C
#define TIME0L 0xB0	  
uchar uc_Clock=0;		//定时器0中断计数
bit b_DATransform=0;
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<把电压显示在LCD上>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
void vShowVoltage(uint uiNumber)
{
	uchar ucaNumber[3],ucCount;
	if(uiNumber>999)					
		uiNumber=999;
	ucaNumber[0]=uiNumber/100;								//把计算数字的每个位存入数组。
	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);				//从首位到末位逐一输出。
		if(ucCount==0)
			vShowOneChar('.');
	}
}
//*************************************************************************************************
//*																								  *
//*			  ********************************主函数******************************				  *
//*																								  *
//*************************************************************************************************
void main()
{
	TMOD=0x01;			//定时器0，模式1。
	TH0=TIME0H;
	TL0=TIME0L;
	TR0=1;				//启动定时器。
	ET0=1;				//开定时器中断。
	EA=1;				//开总中断
	vdInitialize();
	vWriteCMD(0x84);	   //写入显示起始地址（第一行第4个位置）
	vShowChar("voltage");
	vWriteCMD(0xC9);     
	vShowChar("(V)");
	while(1)
	{
		if(b_DATransform==1)
		{
			b_DATransform=0;
			vWriteCMD(0xC4);
			vShowVoltage(uiADTransform());
		}
	}
}
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<定时器0中断函数>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
void t0() interrupt 1
{
	if(uc_Clock==0)
	{
		uc_Clock=5;
		b_DATransform=1;
	}
	else
		uc_Clock--;
	TH0=TIME0H;		   //恢复定时器0。
	TL0=TIME0L;
}

LCD1602驱动程序

#include"LCD1602.h"
void vWriteCMD(uchar ucCommand)					  
{
	vDelay();				//先延时。
	LCDE=1;					//然后把ＬＣＤ改为写入命令状态。
	LCDRS=0;	   
	LCDRW=0;
	LCDPORT=ucCommand;			//再输出命令。
	LCDE=0;					//最后执行命令。
}
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<把1个数据写入LCD>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
void vWriteData(uchar ucData)					  
{
	vDelay();			   //先延时。
	LCDE=1;				   //然后把ＬＣＤ改为写入数据状态。
	LCDRS=1;
	LCDRW=0;
	LCDPORT=ucData;			   //再输出数据。
	LCDE=0;				   //最后显示数据。
}
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;
	}
}
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<延时函数>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
void vDelay()
{
	uint uiCount;
	for(uiCount=0;uiCount<250;uiCount++);
}

设计报告：

资料清单

设计报告：

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