AT89C51单片机虚拟数字电压表的设计(3)
1.3 论文的主要内容及章节安排
本文首先介绍了传统的数字电压表的特点，然后通过与用单片机实现的数字电压表的特点进行对比，指出其不能满足数字化时代的需求。从而引出本课题基于AT89C51的虚拟数字电压表的设计。然后，简要介绍虚拟电压表的设计要求和设计思想；该系统中的硬件电路设计采用AT89C51来实现，因此对单片机、模数转换器等做出了必要的说明。软件部分，首先对仿真软件Proteus和KEIL等进行简要介绍，然后写出本次软件设计的主流程框图并编程；其次简要介绍虚拟仪器技术及其开发平台LabVIEW，之后通过串口进行数据传递，实现电压的后端显示。文章的第2章介绍系统的总的设计方案和设计思想；第3章主要对前端采集装置电路各个部分进行详细的介绍，并最终得到前端采集装置的总设计图;第4章对前端采集装置电路中需要使用的软件部分进行分析；第5章就是PC终端基于虚拟仪器的软件设计；第6章则是对系统进行调试。
2 系统的总设计方案
2.1 设计要求和设计思想
数字电压表简称DVM，是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续的、离散的数字形式并加以显示的仪表。与传统的模拟式仪表比较，具有显示清晰直观，读数准，测量范围宽，扩展功能强等优点。本课题要求以LabVIEW环境下串口通讯的实现方法，利用AT89C51单片机作为下位机进行数据采集，PC机作为上位机显示测量结果，二者之间通过串口实现数据通讯.，开发设计虚拟数字电压表。
2.2 系统设计方案
本课题通过对输入的直流电压信号进行数据采集，将所采集到的模拟数据经A/D转换器转换后传送到单片机，并通过单片机进行实时处理，接着经过串行接口把分析处理过的数据送给计算机，计算机终端使用LabVIEW设计出显示窗口，能够及时的显示出串行接口发送来的数据。所以本课题是基于虚拟仪器技术、显示技术、单片机技术这三大技术，主要以计算机作为核心开发设计虚拟数字电压表。如图2.1所示为系统的总体结构框图。
图2.1 总设计框图3 硬件电路设计
3.1 系统主控电路
单片机控制模块的作用是为控制各单元电路的运行并完成数据的换算或处理，主要由单片机、时钟电路、复位电路组成。
3.1.1 单片机AT89C51
单片机采用MCS-51系列单片机AT89C51。它是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央微处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。AT89C51单片机可以提供高性价比的应用场合，可灵活运用于各种控制领域。
图3.1 AT89C51引脚图
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址、数据总线复用口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。
P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可做输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时，会输出一个电流。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
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