基于单片机与AD数字电压表.doc

技师核心技术专题研修 设 计 说 明 书 课题名称 数字电压表 专业班级 学生名称 学 号 指导老师 宁波技师学院电气技术系 二零一二年三月 目录 引 言 4 1整体设计思路框图 5 2模块分析 6 2.1AT89C51单片机以及I/O的分配 6 2.2 ADC0809的内部逻辑结构 7 2.3 ADC0809应用说明 7 2.4串口通信 8 2.4.1 SBUF 8 2.5显示电路 9 3软件设计 10 3.1软件设计流程 10 3.2串口通信的实现 10 3.3数据显示的计算公式 11 3.4AD0808的时钟频率 11 4 调试 12 4.1硬件调试 12 4.2软件调试 12 结束语 13 致谢 14 附录1实现原理图 15 附录2仿真原理图 16 附录3原程序 17 引 言 数字电压表出现在50年代初，60年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转化为不连雪的数字量，加以数字处理然后在通过显示器件显示。这种电子测量的仪表之所以出现，一方面是由于电子计算机的应用推广到系统的自动控制及数据处理的需要，另一发面也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的进步，为数字化仪表的垂下那提供了条件。所以，数字化测量仪表的产生与发展的电子计算的发展是密切相关，同时，为革新电子测量中得繁琐和陈旧法式也催促了它的飞快发展，如今，它又成为像智能化仪表发展的必要桥梁。 如今，数字电压表已绝大部分已取代了传统的模拟指针式电压表。因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。而采用单片机的数字电压表测量精度高，速度快，读数时也非常方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量，工业自动化仪表，自动测试系统等智能化测量领域。显示出强大的生命力。 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，不能满足现代测量的需求，采用单片机的数字电压表，它的精度高、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，有各种单片A/D转换器构成的数字电压表，以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测量领域，与此同时，也能把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。该系列产品是一种高精度的安装式仪表. 本设计为简易直流数字电压表, A/D转换器部分采用普通元器件构成模拟部分，利用MCS-51单片机借助软件实现数字显示功能，自动校零、LED显示等功能时采用AT89C51单片机编程实现直流电压表量程的自动转换。 关键词： AT89C51； A/D转换；电压测量；串口通信 1整体设计思路框图 数字电压表的设计即将连续的模拟电压信号经过A/D转换器转换成二进制数值，再经由单片机软件编程转换成十进制数值并通过显示屏显示。 按系统实现要求，决定控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换由于仿真软件里的ADC0809元件有问题，这里用ADC0808代替，它和ADC0809区别很小。 图1 整体框图 通过片选选择8路通道中的一路，将该路电压送入ADC0808的EOC端口产生高电平，同时将ADC0808的OE端口置为高电平，单片机将转换后结果存到片内RAM。系统调出转换显示程序，将转换为二进制的数据在转换成十进制数并输出到LED显示电路，将相应电压显示出来。 2模块分析 2.1AT89C51单片机以及I/O的分配 接口分配电路设计如右图2所示： P0口：P1口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。 P3口：ADC0809的内部逻辑结构 ADC0809的内部逻辑结构图 由上图可知，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。 ADC0809应用说明 1） ADC08