基于Proteus的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與仿真

1、2013-6基于Proteus的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與仿真1 緒論隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電子測(cè)量成為廣大電子工作者必須掌握的手段,對(duì)測(cè)量的精度和功能的要求也越來(lái)越高,而電壓的測(cè)量甚為突出,因?yàn)殡妷旱臏y(cè)量最為普遍。同時(shí)隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn),特別是單片機(jī)的出現(xiàn),正在引起測(cè)量控制儀表領(lǐng)域的新的技術(shù)革命1。由于使用的是高效單片機(jī)作為核心的測(cè)量系統(tǒng),以及靈敏度和精度較高的A/D轉(zhuǎn)換器,使本直流電壓表具有精度高、靈敏度強(qiáng)、性能可靠、電路簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn),加上經(jīng)過(guò)優(yōu)化的程序,使其有很高的智能化水平2。數(shù)字電壓表相對(duì)于指針表而言讀數(shù)直觀準(zhǔn)確,電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)

2、的離散的數(shù)字形式并加以顯示。這有別于傳統(tǒng)的以指針與刻度盤(pán)進(jìn)行讀數(shù)的方法,避免了讀數(shù)的視差和視覺(jué)疲勞3。2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)利用MCS-51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表測(cè)量05v的8路輸入電壓值,并在四位LED 數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測(cè)量誤差約為±0.02V。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示。 圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1時(shí)鐘電路XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端,XTAL2則是輸出端,使用外部振蕩器時(shí),外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1,而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí),時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻,如晶振為12MHz,時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MH

3、z內(nèi)選擇。電容取30PF 左右。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式,即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路如圖2所示2。 圖2時(shí)鐘電路圖3.2復(fù)位電路復(fù)位電路如下圖3所示,按鍵沒(méi)有按下時(shí),RST端接電容下極板是低電平,按鍵按下時(shí),RST端接在電阻上端變?yōu)楦唠娖?達(dá)到復(fù)位的目的2。 圖3復(fù)位電路圖3.3數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)ADC0809采集數(shù)據(jù),輸入到單片機(jī)內(nèi),如圖4所示: 圖4數(shù)據(jù)采集模塊電路圖3.4顯示電路通過(guò)4位數(shù)碼管來(lái)顯示,如圖5所示: 圖5顯示電路圖4 軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖主程序流程圖如圖6所示: 圖6主程序流程圖4.2顯示子程序流程圖顯示子程序流程圖如圖7所示: 圖7顯示子程序流程圖4.3 A/

4、D轉(zhuǎn)換子程序流程圖A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖,如圖8所示: 圖8A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖4.4數(shù)據(jù)處理子程序流程圖數(shù)據(jù)處理子程序流程圖,如圖98所示: 圖9數(shù)據(jù)處理子程序流程圖5 源代碼LED1 EQU 30H ;初始化定義LED2 EQU 31HLED3 EQU 32H ;存放三個(gè)數(shù)碼管的段碼ADC EQU 35H ;存放轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)ST BIT P3.2OE BIT P3.0EOC BIT P3.1 ;定義ADC0809的功能控制引腳ORG 0000HLJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序執(zhí)行ORG 0030HMAIN: MOV LED1,#00HMOV LED2,#00HMOV LED3,#00H

5、 ;寄存器初始化CLR P3.4SETB P3.5CLR P3.6 ;選擇ADC0809的通道2 WAIT: CLR STSETB STCLR ST ;在脈沖下降沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換JNB EOC,$ ;等待轉(zhuǎn)換結(jié)束SETB OE ;允許輸出信號(hào)MOV ADC,P1 ;暫存A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果CLR OE ;關(guān)閉輸出MOV A,ADC ;將轉(zhuǎn)換結(jié)果放入A中,準(zhǔn)備個(gè)位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換MOV B,#50 ;變換個(gè)位調(diào)整值50送BDIV ABMOV LED1,A ;將變換后的個(gè)位值送顯示緩沖區(qū)LED1MOV A,B ;將變換結(jié)果的余數(shù)放入A中,準(zhǔn)備十分位變換MOV B,#5 ;變換十分位調(diào)整值5送BDIV ABMOV LE

6、D2,A ;將變換后的十分位值送LED2MOV LED3,B ;最后的余數(shù)作百分位值送LED3LCALL DISP ;調(diào)用顯示程序AJMP W AITDISP:MOV R1,#LED1 ; 顯示子程序CJNE R1,#5,GO ;R1=5V?是往下執(zhí)行,否,則到GOMOV LED2,#0H ;是5V,即最高值,將小數(shù)的十分位清零MOV LED3,#0H ;將小數(shù)的百分位清零GO:MOV R2,#3 ;顯示位數(shù)賦初值,用到3位數(shù)碼管MOV R3,#0FDH ;掃描初值送R3DISP1:MOV P2,#0FFH ;關(guān)閉顯示,目的防止亂碼MOV A,R1 ;顯示值送AMOV DPTR,#TAB ;送

7、表首地址給DPTRMOVC A,A+DPTR ;查表取段碼CJNE R2,#3,GO1 ;判斷是否個(gè)位數(shù)碼管?否則跳到GO1ORL A,#80H ;將整數(shù)的數(shù)碼管顯示小數(shù)點(diǎn)GO1:MOV P0,A ;送段碼給P0口MOV A,R3MOV P2,A ;送位碼給P2口LCALL DELAY ;調(diào)用延時(shí)MOV R3,ARL A ;改變位碼MOV R3,AINC R1 ;改變段碼DJNZ R2,DISP1 ;三位是否顯示完?否則調(diào)到DISP1RETDELAY:MOV R6,#10 ;延時(shí)5S程序:D1:MOV R7,#250DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETTAB: DB 3FH, 06H,

8、5BH,4FH,66H;共陰極數(shù)碼管顯示0-4 ;顯示數(shù)據(jù)表:DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH;顯示5-9END6電路原理圖電路原理圖如圖10所示: 圖10電路原理圖7 仿真圖調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的位置,可以測(cè)出相應(yīng)的電壓值,如圖11所示。 該電路可測(cè)得電壓范圍是0-5V,最大電壓值如圖12所示。 該電路測(cè)量的誤差在約為±0.02V,如圖13所示。 圖13最小測(cè)量誤差圖8 結(jié)束語(yǔ)利用仿真功能強(qiáng)大、仿真元件模型豐富的Proteus軟件對(duì)數(shù)字電壓表各個(gè)單元電路和整體電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和詳盡的仿真分析,縮短了設(shè)計(jì)周期,提高了設(shè)計(jì)效率,降低了設(shè)計(jì)成本. 同時(shí), Proteus軟件對(duì)于電子技術(shù)的教學(xué)演示和實(shí)際設(shè)計(jì)都具有很大的輔助作用.參考文獻(xiàn)1 陳朝元,魯五一.Proteus軟件在自