单片机设计 电压传感器.docVIP

PAGE 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第1章 课题的设计要求、目的、意义 1 1.1课题的设计要求： 1 1.2课题的设计目的与意义： 1 第2章 系统总体方案选择与说明 2 2.1通道转换方案设计 2 2.2显示部分方案设计 2 第3章 系统结构框图与工作原理 3 3.1 系统结构框图 3 3.2 工作原理 4 第4章 各单元硬件设计说明及计算方法 5 4.1单片机的选择 5 4.2时钟电路与复位电路的设计 6 4.3LED显示电路设计与器件选择 7 4.4 A/D转换电路和测量电路的设计 9 第5章 软件设计与说明 11 5.1系统软件设计（流程图） 11 5.2 程序设计 12 第6章 使用说明与调试结果 13 总结 14 参考资料 15 附录1 系统原理图 16 附录2 程序清单 17 第1章 课题的设计要求、目的、意义 1.1课题的设计要求： 设计并制作用单片机控制一个数字式电压表。本电压表为多路模拟量输入，范围为0~5V，将采集的数据转换成工程量在LED数码显示器上显示，测量最小分辨率为0.0196V，测量误差为±0.02V。 1.2课题的设计目的与意义： 课程设计是让我熟练掌握了课本上的一些理论知识，课程设计也是一个学习新知识、巩固加深所学课本理论知识的过程，它培养了我们综合运用知识的能力，独立思考和解决问题的能力。加深我们对单片机原理与应用课程的理解。 第2章 系统总体方案选择与说明 实现数字电压表的方案很多，目前广泛采用的时基于74系列逻辑器件，本设计将介绍基于单片机实现的方案。 2.1通道转换方案设计 方案一：考虑到ADC0808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。 2.2显示部分方案设计 方案一：单片机的P0、P2口分别接74LS248和ULN2003A芯片来驱动四位数码管 方案二：直接用单片机的P1、P2口驱动数码管，此处把ADC0808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，但方案二所需元件少、成本低，则选择此方案。 第3章 系统结构框图与工作原理 3.1 系统结构框图 根据项目要求，确定该系统的设计方案，图3-1为该方案的硬件电路设计框图。由6个部分组成，即单片机、时钟电路、复位电路、LED显示电路、A/D转换器和测量电压输入电路。 时钟电路 时钟电路 复位电路 单 片 机 LED显示电路 A/D转换 测量电压输入电路 图3-1 系统结构框图 3.2 工作原理 系统采用12M晶振产生脉冲做AT89C51的内部时钟信号，通过软件设置单片机的内部定时器T0产生中断信号。利用中断设置单片机的P2.4口取反产生脉冲做AT89C51的时钟信号。通过按键选择八路通道中的一路，将该路电压送入ADC0808相应通道，单片机软件设置ADC0808开始A/D转换，转换结束ADC0808的EOC端口产生高电平，同时将ADC0808的EO端口置为高电平，单片机将转换后结果存到片内RAM。系统调出显示子程序，将保存结果转化为0.00-5.00V分别保存在片内RAM;系统调出显示子程序，将转化后数据查表，输出到LED显示电路，将相应电压显示出来，程序进入下一个循环。 第4章 各单元硬件设计说明及计算方法 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。 4.1单片机的选择 系统设计使用MCS-51单片机8051芯片。8051芯片由以下部分组成：中央处理器、256单元的内部数据存储器、4KB的程序存储器、定时器/计数器、四个八位的I/O口，中断控制系统及时钟电路。图4.1所示为采用双列直插式封装的8051AH芯片管脚图。 图4.1 80C51芯片管脚图 4.2时钟电路与复位电路的设计 时钟电路是计算机最核心的部分，它控制着计算机的工作MCS-51单片机允许的时钟频率典型值为12MHZ。80C51单片机内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，分别是80C51的19脚和18脚。在XTAL1和XTAL2两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。