四档数字压表课程设计.doc

目 录 绪论 1 第1章 系统总体结构与工作原理 2 1.1 系统总体方案选择与说明 2 1.1.1 通道转换方案设计 2 1.1.2 显示部分方案设计 2 1.2系统总体方案总结 3 1.3 系统结构框图 3 1.4 工作原理 4 第2章 硬件设计及计算方法 5 2.1 单片机的选择及时钟电路 5 2.2 LED显示器件选择 6 2.3 A/D转换模块及转化电路设计 7 2.3.1 ADC0804简介 7 2.3.2A/D转换以及量程选择电路 8 第3章 软件设计与说明 9 3.1 数字电压表系统软件设计方案确定 9 第4章 总结 12 参考文献 14 附录1 系统原理图 15 附录2 系统源程序 16 绪论 传统的模拟式（即指针式）电压表已有100多年的发展史，虽然不断改进与完善，仍无法满足现代电子测量的需要，数字电压表自1952年问世以来，显示强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。 数字电压表简称DVM（Digital Voltmeter），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。智能化数字电压表则是最大规模集成电路（LSI）、数显技术、计算机技术、自动测试技术（ATE）的结晶。一台典型的直流数字电压表主要由输入电路、A/D转换器、控制逻辑电路、计数器（或寄存器）、显示器，以及电源电路等级部分组成。 本设计采用了以单片机为开发平台，控制系采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC080。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。单片机 AT89C52A/D转换ADC0804 数据处理 74系列逻辑器件，本设计将介绍基于单片机实现的方案。方案设计此设计包含两个模块，通道转换和显示部分方案。 1.1.1 通道转换方案设计 方案一：考虑到ADC0804的8路模拟量输入本质上也是模拟开关，因此可以利用其8个模拟通道中的3个作为通道转换器，即根据通道对应的电压测量范围确定对应的电压方法倍数设计对应的放大电路。 方案二：利用手动开关实现通道转换。该方案可简化控制程序，消减系统开销。缩短反应时间，不足之处在于操作麻烦。 综上所述：方案二所需元件少、成本低且易于实现，则选此方案。 1.1.2 显示部分方案设计 方案一：单片机的P0口接74HC573芯片来驱动四位数码管 方案二：直接用单片机的P1、P2ADC0804的输出端接P1口 ，因为P1口能够驱动数码管。 综上所述，两个方案都可行，但方案一所需方便快捷，则选择此方案。 1.2系统总体方案总结 根据数字电压表的功能实现要求，选用AT89C51单片机作控制系统 ，低电压经放大器选用OPA820实现放大10倍、高电压经大电阻分压从而控制输入ADC0804的信号在2V左右实现A／D转换经AT89C51接74HC573送入LED显示。其精度和显示可以精确控制，且电路相对简单成本低，稳定性较高，故采用此设计。 1.3 系统结构框图 根据项目要求，确定该系统的设计方案，图1-3-1为该系统设计方案的结构框图。硬件电路由6各部分组成，即单片机、时钟电路、复位电路、LED显示电路、A/D装唤器和测量电压输入电路。 图1-3-1 系统结构框图 1.4 工作原理 对待测模拟电压值按不同的范围，分为200mv、2v、20v、200v四个档位，对于高于2V的档位，采用高电阻分压电路，等比例转换为0—5V的电压值，对于200mv档位，等比例放大10倍左右，再将电压送入AD进行转换，再将处理的信号送入单片机进行处理并显示。 在本系统设计中采用AT89C51单片机的端口P1.0～ P 1.7作为 4位 LED数码管的显示控制, P2.0～ P 2.2锁存器端口控制。P 2.3～ P 2.6 作为档位识别控制端口。P3作为AD输入端口，P0作为AD转换控制端口。 AT89C51单片机的晶体振荡器振荡频率为11.0592MHz 。4位LED数码管的采用动态显示方式显示。两个74HC573控制4位LED数码管的段和位显示。 第2章 硬件设计及计算方法 根据设计要求与思路，确定该系统的设计方案。硬件电路由5个部分组成，即单片机时钟电路、复位电路、4位显示器电路、A/D转换电路和键盘及测量电路。 2.1 单片机的选择及时钟电路 根据初步设计方案的分析，设计这样一个简单的应用系统，可以选择带有EPROM的单片机，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展程序存储器，电路可以简化。此电路选择Atmel公司生产的AT89C51。AT89系列与MCS-51系列单片机相比有两大优势：第一，片内程序