基于AT89C51单片机的简易数字电压表的设计1.doc

简易数字电压表的设计 摘 要 随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。传统的模拟电压表，已有百年的发展历史，虽然经过改进，但是仍然远远不能满足测量的需要。近几十年来随着电子技术的发展，经常需要测量高精度的电压，因此数字电压表应运而生，发展的数度很快。数字电压表作为数字仪表的基础和核心，毫无疑问是电子测量最重要的环节。 电压表是测量仪器中不可缺少的设备，目前广泛应用的是采用专用集成电路实现的数字电压表。本系统以AT89C51单片机为核心，以逐次逼近式A/D转换器ADC0808、为主体，设计了一款简易的数字电压表，能够测量0～5V的直流电压，最小分辨率为0.02V。 关键词: AT89C51单片机；电压测量；A/D转换； 目 录 摘 要 0 引 言 1 1硬件设计 2 1.1单片机控制模块设计 2 1.1.1时钟电路 2 1.1.2AT89C51芯片功能简介 2 1.2逐次逼近式A/D转换模块设计 5 1.3七段数码管简介 6 1.4路数电压显示转换控制电路 7 1.5 A/D转换电路总体设计 7 2软件设计 9 3 PROTEUS软件仿真 10 3.1 PROTEUS软件简介 10 3.1.1Proteus ISIS的启动 10 3.1.2Proteus ISIS的工作界面 11 3.2KEIL简介 11 3.3利用Proteus ISIS仿真与调试 12 总结 14 参考文献 15 附录　系统源程序 16 引 言 数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。 在测量仪器中，电压表是必须的，而且电压表的好坏直接影响到测量精度。具有一个精度高、转换速度快、性能稳定的电压表才能符合测量的要求。为此，我们设计了数字电压表，此作品主要由A/D0808转换器和单片机AT89C51构成，A/D转换器在单片机的控制下完成对模拟信号的采集和转换功能，最后由数码管显示采集的电压值。 电压表的数字化测量，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字量，完成这种转换的电路叫模数转换器（A/D）。数字电压表的核心部件就是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的DVM。一般说来，A/D转换的方式可分为两类：积分式和逐次逼近式。 积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再将其数字化。根据转化的中间量不同，它又分为U-T（电压-时间）式和U-F（电压-频率）式两种。 逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。 在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。本设计以AT89C51单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0808、七段数码管为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够实现自动和手动测量8路0.00～5.00V的直流电压，最小分辨率为0.02V。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。单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的，在单片机的XTAL1和XYAL2两个管脚接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，电路中电容器和对振荡频率有微调作用，通常取(30±10)pF石英晶体选择6MHz或12MHz都可以。时钟电路如图1-1所示。 -1　系统时钟电路 1.1.2AT89C51芯片功能简介 主要功能： 1.8位CPU； 2.片内振荡器频率范围1.2-12MHZ； 3.128字节片内数据存储器； 4.4KB片内程序存储器 5.程序存储器寻址范围64KB； 6.片外数据存储器寻址范围64KB； 7.21字节专用寄存器； 8.4个8位并行I/O口：P0 P1 P2 P3； 9.1个全双工串行I/O口； 10.2个16位定时器/计数器； 11.中断系统有5个中断源，可编程为2个优先级； 12.111条指令； 13.有很强的位寻址、位处理能力； 14.片内单总线结构； 15.单一＋5V电源。 MCS-51系列单片机是双列直插式封装的40引脚芯片。如图1-3。 -3 AT89C51引脚图 VCC : 电源 GND: 地 P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入当访问外部程序和数据存储器时，P0口也