指导教师： 职称。
2024年 12月19 日
目录。1 设计目的 1
2 设计要求 1
3 设计内容 1
3.1 总体设计 1
3.2 硬件设计 2
3.3 所用到的芯片及其各自功能说明 4
4 软件设计 7
4.1流程图及其说明 7
4.2软件系统的使用说明 8
5设计心得和体会 9
参考文献 9
附录1：硬件系统电路图 10
附录2：主程序流程图 11
附录3：系统程序 12
1．了解并掌握单片机的原理、结构、指令、输入输出接口及应用。
2．熟悉dvcc实验系统的软、硬件结构，并能利用此系统进行开发设计。
3．掌握汇编语言程序设计和调试。
4. 掌握氧化锆氧量传感器，并根据信号特点实现信号的转换及最终的显示。
指标：测量范围：0-5v直流电压，2位led显示电压值。
1、基于dvcc实验箱，调通a/d转换器，并能实现对输入的信号进行转换。
2、根据氧化锆氧量传感器信号的特点实现含氧的测量及显示。
3、并最终将测出的氧量数值实现远传（即具有和上位机pc机通讯的能力）。
本设计中，由于对精度没做很大要求，我们采用逐次逼近式a/d转换adc0809由于adc0809在进行a/d转换时需要有clk信号，而此时的adc0809的clk是接在at89c51单片机的p3.3端口上，也就是要求从p3.3输出clk信号供adc0809使用。
因此产生clk信号的方法就得用软件来产生了；由于adc0809的参考电压vref＝vcc，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出氧浓度值值。
显示部分采用两位共阴极数码管，数码管的结构功能简介如下：
共阴极数码管是把所有led的阴极连接到共同接点com，而每个led的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如下图所示。图中的8个led分别与上面那个图中的a~dp各段相对应，通过控制各个led的亮灭来显示数字。
图1 两位数码管实图。
74ls164简介。
当清除端（clear）为低电平时，输出端（qa－qh）均为低电平。 串行数据输入端（a，b）可控制数据。当 a、b任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（clock）脉冲上升沿作用下q0 为低电平。
当a、b 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在clock 上升沿作用下决定q0 的状态。
引脚功能：clock ：时钟输入端。
clear： 同步清除输入端（低电平有效）
a，b ：串行数据输入端。
qa－qh： 输出端。
图2 74ls164引脚图。
74ls164功能控制引脚及输入输出如下表所示：
表一：表一 74ls164真值表。
h－高电平 l－低电平 x－任意电平
－低到高电平跳变
qa0,qb0,qh0 －规定的稳态条件建立前的电平
qan,qgn －时钟最近的↑前的电平。
cpu控制adc0809接收调理电路的输出信号0—5v的电压信号，单片机控制adc0809将模拟信号转换为0—255的数字信号，数字信号不能直接用于显示，所以单片机需要将数字信号进行处理，转换为需要两位数码管显示的氧量浓度值0.1%—20% 。a/d转换器转换结果送至单片机进行处理，单片机将数字信号处理，然后送至数码管显示。
系统工作原理结构图如下图所示：
图3 各功能模块流程图。
电路工作原理：
单片机控制adc0809接收外部信号并将信号转换为相应的数字量，adc0809有8个通道，由cpu控制adda,管脚的输入来选通通道，电路中addc，addb,addc管脚分别接到地址线a0，a1，a2，当上述三个管脚都设定为低电平时，in0通道选通。adc0809地址锁存信号(ale)和启动转换信号（start）由单片机wr和74ls138的输出片选信号或非得到，adc0809的输出允许信号（oe）有由单片机rd和74ls138输出片选信号或非得到。
显示部分由单片机p3.0串行输出，接到74ls164的a,b引脚，经74ls164后并行输出，送至数码管显示。时钟信号由74ls393提供。
图4 电路设计原理图。
at89c51与adc0809简介
at89c51是一个低功耗，高性能cmos 8位单片机，片内含4k bytes isp(in-system programmable)的可反复擦写1000次的flash只读程序存储器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准mcs-51指令系统及80c51引脚结构，芯片内集成了通用8位**处理器和isp flash存储单元，at89c51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
管脚说明。vcc：供电电压。
gnd：接地。
p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。
图5 装的at89s51管脚图。
a/d模数转换方案的选取。
a/d转换器是模拟量输入通道中的一个环节，单片机通过a/d转换器把输入模拟量变成数字量再处理。
adc0809简介。
adc0809是带有8位a/d转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的cmos组件。它是逐次逼近式a/d转换器，可以和单片机直接接口。
1）adc0809的内部逻辑结构
由下图可知，adc0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个a/d转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用a/d转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存a/d转换完的数字量，当oe端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
图6 adc0809的内部逻辑结构图。
2）adcadc0809模数转换器的引脚功能。
in0～in7:８路模拟量输入。
a、b、c:３位地址输入，２个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输入。
ale:地址锁存启动信号，在ale的上升沿，将a、b、c上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。
d0～d7:八位数据输出线，a/d转换结果由这８根线传送给单片机。
oe:允许输出信号。当oe=1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。
start:启动信号输入端，start为正脉冲，其上升沿清除adc0808的内部的各寄存器，其下降沿启动a/d开始转换。
eoc:转换完成信号，当eoc上升为高电平时，表明内部a/d转换已完成。
clk:时钟输入信号，0809的时钟频率范围在10～1200khz，典型值为640khz。
图7 adcadc0809模数转换器的引脚功能。
adc0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5v，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线：4条
ale为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ale线为高电平时，地址锁存与译码器将a，b，c三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。a，b和c为地址输入线，用于选通in0－in7上的一路模拟量输入。
数字量输出及控制线：11条
st为转换启动信号。当st上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行a/d转换；在转换期间，st应保持低电平。eoc为转换结束信号。
图8 adc0809时序图。
当eoc为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行a/d转换。oe为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。oe＝1，输出转换得到的数据；oe＝0，输出数据线呈高阻状态。
d7－d0为数字量输出线。clk为时钟输入信号线。因adc0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500khz， vref（＋）vref（－）为参考电压输入。
adc0809应用说明
1）． adc0809内部带有输出锁存器，可以与at89s51单片机直接相连。
2）． 初始化时，使st和oe信号全为低电平。
3）． 送要转换的哪一通道的地址到a，b，c端口上。
标度变换：数字显示的被测量xi与a/d转换结果di数字量有如下关系：
di=kui/q=xi*sk/(e/dx)
式中：ui为a/d输入信号。
e为a/d转换器满量程输入电压。
dx为a/d转换器满量程输出数字量。
k为放大器放大系数。
xi为输入被测量值。
所以将输入量a/d转换的数字量在单片机中做处理，就可以使显示的值与测量量的值相等，使数码管直接显示测量的值。
程序：#include ""
#include ""
#include ""
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define adc0809 xbyte[0x9000]
void delay(uint d)
uint c;
for(;d>0;d--)
for(c=0;c<5;c++)
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