基于AT89C51单片机的数字电压表设计.doc

课程设计(论文) 题 目 名 称 基于单片机的数字电压表设计 课 程 名 称 单片机原理及应用 学 生 姓 名 学 号 系 、专 业 信息工程系、电子科学技术 指 导 教 师 李菲 2012年 5 月 25 日 目 录 前言 1 1方案设计 2 1.1设计思路 2 1.2系统原理及基本框图 2 2硬件电路设计 3 2.1设计过程 3 2.2AT89C51的功能介绍 3 2.2.1简单概述 3 2.2.2主要功能特性 3 2.2.3 AT89C51的引脚介绍 4 2.3 ADC0808的引脚及功能介绍 5 2.3.1芯片概述 5 2.3.2 引脚简介 6 2.3.3 ADC0808的转换原理 6 2.4 74LS373芯片的引脚及功能 6 2.4.1芯片概述 6 2.4.2引脚介绍 7 2.5 LED数码管的控制显示 7 2.5.1 LED数码管的模型 7 2.5.2 LED数码管的接口简介 8 3系统软件程序的设计 8 3.1 主程序 8 3.2 A/D转换子程序 8 4电压表的调试及性能分析 9 4.1 调试与测试 9 4.2 性能分析 9 4.3 系统仿真 11 总结 13 参考文献 14 致谢 15 附录1 源程序 16 摘 要 本设计AT89C51单片机的一种电压测量电路,该电路采用ADC080本文介绍一种基于A/D转换电路，测量范围直流 0～5V 的路输入电压值，并在四位LED数码管上显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019V，测量误差约为正负0.02V关键词：89C51单片机7SEG-MPX8-CC-RED数码管；AD转换芯片；数字电压表。 前言 数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。 ADC0808是8位的A/D转换器。当输入电压为5.00V时，输出的数据值为255（0FFH），因此最大分辨率为0.0196（5/255）。ADC0808具有8路模拟量输入端口，通过3位地址输入端能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间依次轮流改变3位地址输入端的地址，就能依次对8 路输入电压进行测量。LED数码管显示采用软件译码动态显示。通过按键选择可对8路循环显示，也可单路显示，单路显示可通过按键选择显示的通道数。 1方案设计 1.1设计思路 多路数字电压表应用系统硬件电路由单片机、A/D转换器、数码管显示电路和按键处理电路组成，由于ADC0808在进行A/D转换时需要有CLK信号，本试验中ADC0808的CLK直接由外部电源提供为500kHz的方波。由于ADC0808的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。实际显示的电压值(D/256*VREF) ADC0808采用逐次逼近法转换，把模拟电压转换成16进制的D，由于是对直流电压0～5V进行采集，所以D对应的电压为V0?，我们的目的就是要把V0显示在LED显示器上，因为单片机不好进行小数点计算，所以有：V0=2*D扩大了100倍，扩大100倍后的结果高八位放寄存器B，低八位放寄存器A，分寄存器B为0或不为0的情况进行存取数据，得到的结果个位放入R0，十位放入R1，通过查表使之显示在LED显示器。 1.2系统原理及基本框图 如图1.1所示，模拟电压经过档位切换到不同的分压电路衰减后，经隔离干扰送到A/D转换器进行A/D转换，然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到LCD中显示，同时通过串行通讯与上位机通信。 图1.2 2 硬件电路设计 2.1设计过程 简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。电路原理图见附录2。A/D转换由集成电路0808完成。0808具有8路模拟输入端口，地址(23-25)脚可决定对哪路模拟输入作A/D转换，22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2us宽高电平