（精選文檔）數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)基本要求課程設(shè)計(jì)是工科學(xué)生十分重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用先修課程的理論知識(shí)和專業(yè)技能，解決工程領(lǐng)域某一方面實(shí)際問題的能力。課程設(shè)計(jì)報(bào)告是科學(xué)論文寫作的基礎(chǔ)，不僅可以培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達(dá)能力，也是規(guī)范課程設(shè)計(jì)教學(xué)要求、反映課程設(shè)計(jì)教學(xué)水平的重要依據(jù)。為了加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)教學(xué)管理，提高課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量，特?cái)M定如下基本要求。1. 課程設(shè)計(jì)教學(xué)一般可分為設(shè)計(jì)項(xiàng)目的選題、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證、項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析、答辯等4個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)有一定的考核要求和考核成績(jī)。2. 課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的選題要符合本課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱的要求，該項(xiàng)目應(yīng)能突出學(xué)生實(shí)踐能力、

2、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；該項(xiàng)目有一定的實(shí)用性，且學(xué)生通過努力在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)是可以完成的。課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱、目的及技術(shù)要求記錄于課程設(shè)計(jì)報(bào)告書一、二項(xiàng)中，課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的選題考核成績(jī)占10%左右。3. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證主要包括可行性設(shè)計(jì)方案論證、從可行性方案中確定最佳方案，實(shí)施最佳方案的軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖。項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證內(nèi)容記錄于課程設(shè)計(jì)報(bào)告書第三項(xiàng)中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證主要考核設(shè)計(jì)方案的正確性、可行性和創(chuàng)新性，考核成績(jī)占30%左右。4. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析主要包括項(xiàng)目設(shè)計(jì)與制作結(jié)果的工藝水平，項(xiàng)目測(cè)試性能指標(biāo)的正確性和完整性，項(xiàng)目測(cè)試中出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤原因的分析和處理方法。項(xiàng)目設(shè)計(jì)

3、結(jié)果分析記錄于課程設(shè)計(jì)報(bào)告書第四項(xiàng)中，考核成績(jī)占25%左右。5. 學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)認(rèn)真閱讀與本課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目相關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)自己的閱讀興趣和習(xí)慣，借以啟發(fā)自己的思維，提高綜合分和理解能力。文獻(xiàn)閱讀摘要記錄于課程設(shè)計(jì)報(bào)告書第五項(xiàng)中，考核成績(jī)占10%左右。6. 答辯是課程設(shè)計(jì)中十分重要的環(huán)節(jié)，由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師向答辯學(xué)生提出23個(gè)問題，通過答辯可進(jìn)一步了解學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)中理論知識(shí)和實(shí)際技能掌握的程度，以及對(duì)問題的理解、分析和判斷能力。答辯考核成績(jī)占25%左右。7.學(xué)生應(yīng)在課程設(shè)計(jì)周內(nèi)認(rèn)真參加項(xiàng)目設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，按時(shí)完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告書交給課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱。課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師應(yīng)認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)

4、計(jì)全過程，認(rèn)真評(píng)閱學(xué)生的每一份課程設(shè)計(jì)報(bào)告，給出課程設(shè)計(jì)綜合評(píng)閱意見和每一個(gè)環(huán)節(jié)的評(píng)分成績(jī)（百分制），最后將百分制評(píng)分成績(jī)轉(zhuǎn)換為五級(jí)分制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）總評(píng)成績(jī)。8. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書是實(shí)踐教學(xué)水平評(píng)估的重要資料，應(yīng)按課程、班級(jí)集成存檔交實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一管理。一、課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)目的及技術(shù)要求利用實(shí)驗(yàn)室可以提供的設(shè)備平臺(tái)、儀器儀表、常見芯片，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，能夠測(cè)量0-5V之間的直流電壓值，四位數(shù)碼顯示或液晶顯示。要求完成的主要任務(wù)：1A/D 器件及其與微控制器接口電路設(shè)計(jì)。2. 顯示電路的軟、硬件設(shè)計(jì)：通過 LED、LCD 顯示器及接口電路實(shí)現(xiàn)。3.

5、 利用已有設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試 。三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證(可行性方案、最佳方案、軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖)數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)即將連續(xù)的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)值，再經(jīng)由單片機(jī)軟件編程轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)值并通過顯示屏顯示。 方案一對(duì)A/D（模數(shù)轉(zhuǎn)換）芯片采集后將外側(cè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，MSP430F2274進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，他有多路調(diào)制的BCD碼輸出端，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，便于實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制。方案二對(duì)A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)芯片采集后將采集后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后將數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理最后將信號(hào)由顯示器顯示出來。由于方案二設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單便于操作故采用方案二1.硬件設(shè)計(jì)及其組成部分

6、輸入信號(hào)經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器件輸出為數(shù)字信號(hào)，然后送給單片機(jī)進(jìn)行處理送給數(shù)碼管顯示位電壓。(1)系統(tǒng)框圖外界模擬信號(hào)A/D轉(zhuǎn)化器ADC0804單片機(jī)89C52四位顯示器(2)AD轉(zhuǎn)換器的對(duì)比選擇I.采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器MC14433，它有多路調(diào)制的BCD碼輸出端和超量程輸出端，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。但芯片只能完成A/D轉(zhuǎn)換功能，要實(shí)現(xiàn)顯示功能還需配合其它驅(qū)動(dòng)芯片等，使得整部分硬件電路板布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的工作。II. 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。它的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度更高，比如ADC0804、，它們通常具有8路模擬選通開關(guān)及地址譯碼、鎖存電路等，它們可以與單片機(jī)系統(tǒng)連

7、接，將數(shù)字量送單片機(jī)進(jìn)行分析和顯示。這樣電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，電路板布線不復(fù)雜，便于焊接、調(diào)試。這里采用這種方案。 顯示部分可以采用各類數(shù)碼管或用LCD顯示器顯示。在此簡(jiǎn)化采用4位八段共陰極數(shù)碼管對(duì)A/D轉(zhuǎn)換變換后的結(jié)果加以顯示(3)ADC0804的簡(jiǎn)介 ADADC0804引腳圖如下：8 位 COMS依次逼近型的 A/D轉(zhuǎn)換器. 三態(tài)鎖定輸出 存取時(shí)間:135US 分辨率：8 位 轉(zhuǎn)換時(shí)間：100US 總誤差：正負(fù) 1LSB 工作溫度：ADC0804LCN-070 度 芯片參數(shù)： 工作電壓：+5V，即VCC=+5V。 模擬輸入電壓范圍：0+5V，即0Vin+5V。 分辨率：8位，即分辨率為1/2=1/

8、256，轉(zhuǎn)換值介于0255之間。 轉(zhuǎn)換時(shí)間：100us（fCK=640KHz時(shí)）。 轉(zhuǎn)換誤差：1LSB。 參考電壓：2.5V，即Vref=2.5V。引腳說明D0-D7：八位數(shù)字量輸出端；CLK：為芯片工作提供工作脈沖。CS：片選信號(hào)；WR：寫信號(hào)輸入端；RD：讀信號(hào)輸入端；INTR：轉(zhuǎn)換完畢中斷提供端；ADC0804 轉(zhuǎn)換器的工作時(shí)序如圖所示AD轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)接口電路圖:圖中，ADC0804 數(shù)據(jù)輸出線與AT89C51 的數(shù)據(jù)總線直接相連，AT89C51 的RD 、WR 和INT1直接連到ADC0804，由于用P1.0 線來產(chǎn)生片選信號(hào)，故無需地址譯碼器。當(dāng)AT89C51 向ADC0804 發(fā)W

9、R (啟動(dòng)轉(zhuǎn)換)、RD (讀取結(jié)果)信號(hào)時(shí)，只要虛擬一個(gè)系統(tǒng)不占用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。(4)89C52單片機(jī)的簡(jiǎn)介 描述：AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)帶有4K字節(jié)的可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器（PENROM）。和128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），這種器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丟失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與MCS-52系列的單片機(jī)兼容。片內(nèi)含有8位中央處理器和閃爍存儲(chǔ)單元，有較強(qiáng)的功能的AT89C52單片機(jī)能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。主要特性：與MCS-52 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz 三

10、級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 1288位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路引腳描述VCC：電源電壓 GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路雙向I/O口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口時(shí)，每一個(gè)管腳都能夠驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL電路。當(dāng)“1”被寫入P0口時(shí)，每個(gè)管腳都能夠作為高阻抗輸入端。P0口還能夠在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，并在這時(shí)激活內(nèi)部的上拉電阻。P0口在閃爍編程時(shí)，P0口接收指令，在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令，需要接電阻。P1口：P1口一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸

11、出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)輸出一個(gè)電流。閃爍編程時(shí)和程序校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址。P2口：P2口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)，可作為輸入口。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口線上的內(nèi)容在整個(gè)運(yùn)行期間不變。閃爍編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口接收高位地址和

12、其它控制信號(hào)。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖故可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。對(duì)P3口寫如“1”時(shí)，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用電阻輸出電流。2. 數(shù)字電壓表的程序設(shè)計(jì)（1）程序框圖系統(tǒng)初始化開始啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)化采集A/D轉(zhuǎn)化值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化調(diào)用顯示讀電壓值結(jié)束轉(zhuǎn)化結(jié)束？四位是否顯示完？是是否否（2）程序如下：#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define K 5.00 /*輸入信號(hào)的幅值*/ uchar code table1= 0xbf,0x86,0

13、xdb,0xcf,0xe6,0xed,0x7d,0x07,0x7f,0x6f ;uchar code table= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f ;sbit wr=P25; /*寫信號(hào)*/sbit rd=P26; /*讀信號(hào)*/sbit cs=P27; /*片選信號(hào)*/uchar temp,k0,k1,k2,k3；long num;/*延遲函數(shù)*/void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/*啟動(dòng)子函數(shù)*/void start() wr=1; void

14、 smg(uchar a0,uchar a1,uchar a2,uchar b1) P2=0X00; P0=table1a0; delay(2); P2=0X01; P0=tablea1;delay(2); P2=0X02; P0=tablea2; delay(2); P2=0X03; P0=tableb1; delay(2);/*初始化函數(shù)*/void init() wr=0; cs=0; P3=0xff; P1=0x00; P0=0x00; P2=0x00;/*主函數(shù)*/void main() init(); while(1) start();cs=0;rd=0;delay(10);tem

15、p=P3; delay(10); num=(temp*K)*10000)/255; k0=(num)/10000; k1=num%10000/1000; k2=num%10000%1000/100; k3=num%10000%1000%100/10; k4=num%10000%1000%100%10; smg(k0,k1,k2,k3); delay(2);wr=0;delay(3);四、項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析（分析試驗(yàn)過程中獲得的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象或問題的正確性和必然性，分析產(chǎn)生不正確結(jié)果的原因和處理方法）1.將編好的基于單片機(jī)與AD0804的電壓數(shù)據(jù)采集程序在keil軟件中編譯成功后下載到51單片機(jī)

16、中，上電后，在八段數(shù)碼管上4位顯示經(jīng)單片機(jī)分析處理后的電壓值，可以看到如下現(xiàn)象：當(dāng)輸入的直流電壓值不斷變換過程中數(shù)碼管顯示的電壓值也相應(yīng)的發(fā)生改變。2.本實(shí)驗(yàn)過程中AD0804數(shù)模擬轉(zhuǎn)換器將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),，然后給AT89C51單片機(jī)進(jìn)行分析處理，然后將處理后的信號(hào)控制數(shù)碼管上顯示4位電壓。3本次課程設(shè)計(jì)中，要想進(jìn)一步提高電壓的測(cè)量精度，可以提高AD轉(zhuǎn)換的精度，即AD轉(zhuǎn)換的分辨率，使誤差更小。4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 理論值3.1204.1580.2481.698實(shí)際值3.1174.1560.2541.705誤差（%）0.090.050.320.41 由以上結(jié)果可以得出：實(shí)際值和理論值誤差

17、在0.5%之內(nèi)，誤差相當(dāng)?shù)男?，完全可以忽略不?jì)，即實(shí)際值和理論值在誤差允許的范圍內(nèi)相同。五、參考文摘（相關(guān)文摘不少于5篇，記錄每篇文獻(xiàn)的作者姓名.文獻(xiàn)名稱.文獻(xiàn)發(fā)行城市：文獻(xiàn)出版社，出版年；文獻(xiàn)內(nèi)容摘要, 每篇不少于100字）（1） 劉君，邱宗明 .計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng).西安.西安電子科技大學(xué)出版社.2009.6 文獻(xiàn)摘要： 了解各種常用的微處理器和總線技術(shù)在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，輸入/輸出接口和控制元件接口和控制元件的設(shè)計(jì)方法，以及常用計(jì)算機(jī)板卡等測(cè)控技術(shù)，測(cè)量信號(hào)的濾波和測(cè)控系統(tǒng)中的控制技術(shù)和單片機(jī)的連接和使用方法。（2） 鄒伯敏. 自動(dòng)控制理論. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2007.6 文獻(xiàn)摘要：

18、 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，時(shí)域分析法，頻率響應(yīng)法，控制系統(tǒng)的校正等一些方法使這些數(shù)學(xué)理論運(yùn)用到單片機(jī)上，加深學(xué)習(xí)的印象。（3）李群芳. 張士軍. 單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù). 北京. 電子工業(yè)出版社，2008.5 文獻(xiàn)摘要： 本書從概念出發(fā)，以應(yīng)用最廣泛的51系列單片機(jī)為主介紹，主要學(xué)習(xí)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)，內(nèi)部各個(gè)功能部件的工作原理，應(yīng)用編程及外圍擴(kuò)展技術(shù)，運(yùn)用C語言設(shè)計(jì)的編程方式。（4）史健芳.智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：電子工業(yè)出版社，2009年文獻(xiàn)摘要：本書全面的介紹了智能儀器的基本組成，結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，主要學(xué)習(xí)模擬量的輸入輸出通道和顯示器以及A/D轉(zhuǎn)化器的功能和應(yīng)用。（5）楊路明. C語言程序設(shè)計(jì). 北京. 北京郵電大學(xué)出版社. 2005 文獻(xiàn)摘要：本書全面的介紹了C語言的基礎(chǔ)概念，C語言的數(shù)據(jù)類型，語言結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，系統(tǒng)的說明了C語言程序設(shè)計(jì)技巧和方法和技巧，事所運(yùn)用得書本知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合起來。課程設(shè)計(jì)評(píng)分表評(píng) 分 項(xiàng) 目評(píng)分成績(jī)1選題合理、目的明確（10分）2設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性、創(chuàng)新性（30分）3項(xiàng)目工藝水平及測(cè)試性能達(dá)到技術(shù)要求（25分）4參考文摘不少于5篇（10分）5答辯（25分）總 分（100分）答辯記錄：1. A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)有哪些？答：1