简易数字直流电压表的设计规范.doc

电子制作课程考核报告 课程名称 简易数字直流电压表的设计 学生姓名 贾晋 学号 1313014041 所在院(系) 物理与电信工程 专业班级 电子信息工程1302 指导教师 秦伟 完成地点 PC PROTEUS 2015年 6 月 13 日 简易数字直流电压表的设计 摘要 本文介绍一种基于AT89C51单片机的简易数字电压表的设计。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换芯片为ADC0808，它主要负责把采集到的模拟量转换为数字量再传送到数据处理模块。数据处理则是由芯片AT89C51来完成，主要负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；并且,它还控制着ADC0808芯片工作。 该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-200V的模拟直流输入电压值，并通过数码管显示。目 录 1 引言 2 总体设计方案 2.1设计要求 2.2 设计思路 2.3 设计方案 3 详细设计 3.1 A/D转换模块 3.2 单片机系统 3.3 时钟电路 3.4 LED显示系统设计 3.5 总体电路设计 4 程序设计 4.1 程序设计总方案 4.2 系统子程序设计 5 仿真 5.1 软件调试 5.2 显示结果及误差分析 结 论 参考文献 附录 1 引言 数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用[1]。 最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，从而促使了数字电压表的快速发展，并不断出现新的类型[4]。数字电压表从1952年问世以来，经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化（IC化），另一方面，精度也从0.01%-0.005%。 目前，数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，因而，以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面[3]。 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容，本系统主要包括三大模块：转换模块、数据处理模块及显示模块。其中，A/D转换采用ADC0804对输入的模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理，最后驱动输出装置LCD显示数字电压信号[11]。 【关键词】C51； ADC0808 2 设计总体方案 2.1设计要求 ⑴以AT89C51单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表。 ⑵采用1路模拟量输入，能够测量0-200V之间的直流电压值。 ⑶电压显示用7SEG-MPX4-CC-BLUE，至少能够显示一位小数。 2.2 设计思路 ⑴根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。 ⑵A/D转换采用ADC0808实现，与单片机的接口为P1口和P2口的高四位引脚。 ⑶电压显示采用7SEG-MPX4-CC-BLUE数码管显示。 ⑷LED数码的段码输入,由并行端口P0产生：位码输入，用并行端口P2低四位产生。 2.3 设计方案 硬件电路设计由6个部分组成; A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。硬件电路设计框图如图1所示。 图1 数字电压表系统硬件设计框图 3 硬件电路设计 3.1 A/D转换模块 现实世界的物理量都是模拟量，能把模拟量转化成数字量的器件称为模/数转换器（A/D转换器），A/D转换器是单片机数据采集系统的关键接口电路，按照各种A/D芯片的转化原理可分为逐次逼近型，双重积分型等等。双积分式A/D转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格便宜等优点。与双积分相比，逐次逼近式A/D转换的转换速度更快，而且精度更高，比如ADC0809、ADC0808等，它们通常具有8路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等，它们可以与单片机系统连接，将数字量送到单片机进行分析和显示。一个n位的逐次逼近型A/D转换器只需要比较n次，转换时间只取决于位数和时钟周期，逐次逼近型A/D转换