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单片机原理与应用课程设计
题 目: 数字电压表
系 部: 信息与控制工程学院
专 业: 测控技术与仪器
年 12月6日
目 录
1 设计任务与要求 4
1.1 课程设计的目的 4
1. 2 设计任务 4
1.3 设计要求 4
2 设计方案 5
2.1 设计思路 5
2.2 芯片选择 6
2.2.1 单片机STC89C51 6
2.2.2 74LS164芯片 8
2.2.3 MAX813芯片 9
2.2.4 MAX232芯片 11
2.2.5 ADC0832 12
3 设计硬件电路设计 13
3.1 硬件系统的整体框图 14
3.2 AD 转换 15
3.3 串行通信 17
3.4 复位电路 17
3.5 电压显示电路 18
4 主要参数计算与分析 20
4.1 计算与分析 20
4.2 软件调试 21
4.3 硬件调试 21
5 软件设计 22
5.1 主程序流程 22
5.2 子程序介绍 22
5.2.1 初始化程序 22
5.2.2 转换子程序 23
5.2.3 显示子程序 24
5.3 元件清单 25
6 调试过程 26
6.1 焊接指南 26
6.2 硬件调试 26
6.2.1 硬件电路故障及解决方法 26
6.2.2 硬件调试方法 27
6.3 软件调试 27
6.3.1 软件电路故障及解决方法 27
6.3.2 软件调试方法 27
7 结论 29
8 附录 30
8.1 数字电压表原理图 30
8.2 程序代码 31
9 参考文献 35
1 设计任务与要求
1.1 课程设计的目的
(1)根据单片机课程所学内容,结合其他相关课程知识,设计电子秒表,以加深对单片机知识的理解,锻炼实践动手能力,为以后的毕业设计和工作打下坚实基础;
(2 )熟悉汇编语言或C语言的程序设计方法,熟悉51系列单片机的使用;
(3)掌握单片机的内部功能模块的应用,如定时器/计数器、中断、I/O口、串行口通讯等功能;
1. 2 设计任务
本课题实验主要采用STC89C51芯片和ADC0832芯片来完成一个简易的数字电压表,该电压表的测量电路主要由三个模块组成:A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块。
(1)A/D转换主要由芯片ADC0832来完成,它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。
(2)数据处理则由芯片STC89C51来完成,其负责把ADC0832传送来的数字量经一定的数据处理,产生相应的显示码送到显示模块进行显示;另外它还控制着ADC0832芯片的工作。
(3)显示模块主要由7段数码管及相应的驱动芯片(74LS164)组成,显示测量到的电压值。
1.3 设计要求
设计一个以单片机为核心的电压测量系统,可实现功能:
实现对输入电压值的测量,能够测量电压0—5.00V;
精度达到0.01V;
使用一个3位一体LED八段数码管显示;
2 设计方案
2.1 设计思路
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,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。正是由于数字电压表的以上优点,本次毕业设计选择制作一个基于单片机的数字电压表。
在本次设计中,数据输入模块,A/D转换模块,数据处理及控制模块,显示模块构成数字电压表的基本模块。如图2.1所示。
在数据输入模块中,分为三路,经过分压后输入一个合适信号送入A/D转换器中进行转换,模拟开关的控制信号控制通路的选择。
图2.1 设计方案模块
在A/D转换模块中,A/D 转换器的转换精度对测量电路极其重要,它的参数关系到测量电路的性能。本设计采用逐次逼近式A/D 转换器,它的性能比较稳定,转换出的数据为8位并行接口,方便检测,具有很高的抗干扰能力,电路结构简单,其缺点是测量精度不高。
在数据处理及控制模块中,通过89C51将A/D 转换后的串行信号处理后,送到单片机的P0端中,连接LED用于显示。同时单片机控制模拟开关进行自动换档。
在输出显示模块中,采用LED显示输入电压值,连接线较少,控制方便,显示简洁且可控性强。
2.2 芯片选择
2.2.1 单片机STC89C51
STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。
STC89C51具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM, 32位I/O 口线,2个数据指针,三个16位定时器/
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