模拟电压显示器..doc

摘要 本文介绍了一种基于单片机的模拟电压显示器的设计。该设计主要由主控系统模块、A/D转换模块，程序存储器扩展模块及显示模块等模块组成。A/D转换主要由芯片ADC0809来完成（因为ADC0809无法仿真，所以在仿真时使用ADC0808），它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到主控系统模块。主控系统模块选择了8031单片芯片作为控制芯片，该模块主要是把A/D转换模块ADC0809传送来的数字量经过处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示，再由于8031没有内置的程序存储器ROM，所以需要程序存储器扩展模块对其进行程序存储器的扩展。 本设计电路结构简单，实现方便，功耗低，所用的元件较少，成本低。 此模拟电压显示器可以通过改变电位器W1产生的0-5V电压，依次点亮L1-L12共十二个LED。 关键字：单片机 A/D转换 电压显示器 前言 电压显示器是对电压进行显示的装置，是科学实验和设备调试中的一种常用设备。本文介绍了采用80C31单片机作为主控制器，通过W1电位器来设置调整产生0-5V的电压值，并由十二个LED数码管显示表示相应的输入电压值。本系统由单片机程控设定数字信号经过D/A转换器输出模拟量，再经过驱动电路点亮相应的LED数码管。A/D的输入电压每增加5／12 V（417mV），则点亮一个LED。当A/D的输入电压4.58V时，12个LED全部点亮。当A/D的输入电压0.417V时，12个LED全部熄灭。 本文主要分析了模拟电压显示器的设计需求，阐述了模拟电压显示器的软硬件的设计原则，介绍了模拟电压显示器各模块电路的功能及设计思路，完成了模拟电压显示器的全部设计，给出了完整的电路图和程序。本文设计的重点是单片机主控系统和D/A转换电路，设计的难点是怎样利用8位的A/D对W1输出的电压进行采样，通过单片机控制，根据采样值点亮相应的12个LED数码管。 第一章 系统总体设计 一、系统设计任务与要求 1、系统设计任务 该模拟电压显示器采用80C31系列单片机为主控芯片，通过A/D转换实现对W1输出的电压进行采样，根据采样值点亮相应的LED。即利用电位器W1产生的0-5V电压，一次点亮十二个LED 主要技术指标： A/D的输入电压每增加5／12 V（417mV），则点亮一个LED。当A/D的输入电压4.58V时，12个LED全部点亮。当A/D的输入电压0.417V时，12个LED全部熄灭。 该模拟电压显示器由单片机系统、程序存储器扩展电路、A/D转换模块、分频电路、译码器模块、LED驱动显示电路、锁存器模块等模块构成。 2、系统设计要求 根据设计任务，详细分析模拟电压显示器的设计需求，并进行软硬件的总体设计。在完成总体设计后，进行硬件功能模块的设计，利用proteus软件和Keil4软件完成模拟电压显示器的全部电路的软硬件设计工作，利用Keil4软件完成模拟电压显示器的全部控制软件的仿真调试工作。利用Proteus软件完成大部分功能模块的电路仿真。 系统总体设计 二、系统总体方案设计 按照系统设计要求，在保证实现的基础上，要尽可能降低系统成本。整个系统从功能上划分为主控系统模块、程序存储器扩展电路、A/D转换模块、分频电路、译码器模块、LED驱动显示电路、锁存器模块等模块。 主控系统模块 方案一：采用各类数字电路来组成控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。本方案不利于系统的扩展，对信号处理比较困难。 方案二：采用8031单片机作为整机的控制单元，通过A/D对W1输出的电压进行采样。此系统比较灵活，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求[1]。 比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，故本设计采用方案二来实现。 程序存储器扩展电路 由于8031单片机内部没有程序存储器ROM，所以无论程序长短，都必须扩展程序存储器。 在选择程序存储器芯片时，首先必须满足程序容量，其次在价格合理情况下尽量选用容量大的芯片。芯片少，接线简单，芯片存储容量大，程序调整余量大。本次设计选用2764 8K*8字节的EPROM芯片，该芯片接口简单，工作可靠，占用单片机I/O口线资源少。 A/D转换模块 本设计中需要利用A/D转换对W1输出的模拟电压值进行采样，并实现数字量显示，所以需要用到A/D转换芯片。 本设计中采用A/DC0808 A/D转换芯片，该芯片是一种8路模拟输入的8位逐次逼近式的A/D转换芯片，内部除了8位A/D转换电路外，还有一个8路模拟开关，其可以根据地址译码信号来选择8路模拟输入，可以使8路模拟输入公用一个A/D 分频电路模块 本设计中需要将4MHz晶振产生的脉冲信号八分频后做为A/DC0808的时钟信号。所