數(shù)字電壓表文檔

1、 單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 數(shù)字電壓表 院 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 張嘉文 指導(dǎo)教師： 王韌 職稱 副教授 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電氣本1103 完成時(shí)間： 2014年6月 湖南工學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課 程： 單片機(jī)技術(shù) 課程設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字電子鐘 數(shù)字頻率計(jì) 數(shù)字電壓表 交通燈 搶答器 密碼鎖 波形發(fā)生器 數(shù)字溫度計(jì) 計(jì)算器 數(shù)字式秒表 適 用 班 級(jí)： 電氣本11012、電氣本11034 電氣本1105自本1101 時(shí) 間： 20132014學(xué)年第二學(xué)期 指 導(dǎo) 教 師： 王 韌 單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目：數(shù)字電子鐘、數(shù)字頻率計(jì)、數(shù)字電壓表、交

2、通燈、搶答器、密鎖、波形發(fā)生器、數(shù)字溫度計(jì)、計(jì)算器、數(shù)字式秒表。二、適用班級(jí)：電氣本11012、電氣本11034、電氣本1105自本1101三、指導(dǎo)教師：王韌四、設(shè)計(jì)目的與任務(wù)：學(xué)生通過(guò)理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作解決相應(yīng)的實(shí)際問(wèn)題，鞏固和運(yùn)用在單片機(jī)技術(shù)中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。五、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容1、數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的電子鐘。該電子鐘上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進(jìn)入時(shí)鐘準(zhǔn)備狀態(tài)；第一次按電子鐘啟動(dòng)/調(diào)整鍵，電子鐘從0時(shí)0分0秒開(kāi)始運(yùn)行，進(jìn)入時(shí)鐘

3、運(yùn)行狀態(tài)；再次按電子鐘啟動(dòng)/調(diào)整鍵，則電子鐘進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整狀態(tài)，此時(shí)可利用各調(diào)整鍵調(diào)整時(shí)間，調(diào)整結(jié)束后可按啟動(dòng)/調(diào)整鍵再次進(jìn)入時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)。2、數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)能夠測(cè)量周期性矩形波信號(hào)的頻率、周期、脈寬、占空比的頻率計(jì)。該頻率計(jì)上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進(jìn)入測(cè)量準(zhǔn)備狀態(tài)。按頻率測(cè)量鍵則測(cè)量頻率；按周期測(cè)量鍵則測(cè)量周期；按脈寬測(cè)量鍵則測(cè)量脈寬；按占空比測(cè)量鍵則測(cè)量占空比。3、數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)一個(gè)能夠測(cè)量直流電壓的數(shù)字電壓表。測(cè)量電壓范圍05V，測(cè)量精度小數(shù)點(diǎn)后兩位。該電壓表上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進(jìn)入測(cè)量準(zhǔn)備狀態(tài)，按測(cè)量開(kāi)始鍵則開(kāi)始測(cè)量，并將測(cè)量值顯示

4、在顯示器上，按測(cè)量結(jié)束鍵則自動(dòng)返回“P.”狀態(tài)。4、交通燈設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的十字路口交通燈。該交通燈上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。按開(kāi)始鍵則開(kāi)始工作，按結(jié)束鍵則返回“P.”狀態(tài)。要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，甲車道為主車道，每次通車時(shí)間為60秒，乙車道為次車道，每次通車時(shí)間為30秒，要求黃燈亮3秒，并且1秒閃爍一次。有應(yīng)急車輛出現(xiàn)時(shí)，紅燈全亮，應(yīng)急車輛通車時(shí)間10秒，同時(shí)禁止其他車輛通過(guò)。5、搶答器設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的搶答器。該搶答器上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。主持人按下開(kāi)始按鈕后，搶答開(kāi)始并限定

5、時(shí)間30S；10S內(nèi)無(wú)人搶答，蜂鳴器發(fā)出音響；主持人按下開(kāi)始按鈕之前有人按下?lián)尨鹌?，搶答違規(guī)，顯示器顯示違規(guī)臺(tái)號(hào)，違規(guī)指示燈亮，其它按鈕不起作用；正常搶答，顯示器顯示臺(tái)號(hào)，蜂鳴器發(fā)出音響，其它搶答按鈕無(wú)效；正常搶答下，從按下?lián)尨鸢粹o開(kāi)始30S內(nèi)，答完按鈕沒(méi)按下，則作超時(shí)處理，超時(shí)處理時(shí)，違規(guī)指示燈亮，顯示器顯示違規(guī)臺(tái)號(hào)。蜂鳴器發(fā)出音響；各臺(tái)數(shù)字顯示的消除，蜂鳴器音響及違規(guī)指示燈的關(guān)斷，都要通過(guò)主持人按復(fù)位按鈕。6、密碼鎖設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的密碼鎖。該密碼鎖上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。該密碼鎖具有系統(tǒng)原始密碼888888，用戶可以設(shè)定并存儲(chǔ)用戶密碼，密碼輸

6、入時(shí)應(yīng)處于保密顯示狀態(tài)，密碼輸入正確時(shí)應(yīng)顯示密碼輸入正確提示信息，否則，顯示密碼輸入錯(cuò)誤提示信息。7、波形發(fā)生器設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的波形發(fā)生器。該波形發(fā)生器上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。該波形發(fā)生器可以分別產(chǎn)生幅值05V、頻率100Hz100KHz范圍內(nèi)的三角波、鋸齒波、方波、梯形波和正弦波。8、數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的數(shù)字溫度計(jì)。該數(shù)字溫度計(jì)上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”，進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。測(cè)量溫度范圍099，測(cè)量精度小數(shù)點(diǎn)后兩位，可以通過(guò)開(kāi)始和結(jié)束鍵控制數(shù)字溫度計(jì)的工作狀態(tài)。9、計(jì)算器設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的計(jì)算器。該計(jì)算器上電或按

7、鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”，進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。能實(shí)現(xiàn)（1）基本的加、減、乘、除、平方、開(kāi)方；（2）三角函數(shù)運(yùn)算；（3）十進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換運(yùn)算；（4）其他功能。10、數(shù)字式秒表設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的數(shù)字式秒表。該數(shù)字式秒表上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”，進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。該數(shù)字式秒表應(yīng)具有開(kāi)始、暫停、連續(xù)、清零和停止功能。設(shè)計(jì)要求1、以上課題可以任選其一或多選，學(xué)生也可以自擬課題；2、編程語(yǔ)言：匯編或C51；3、計(jì)算機(jī)打印單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；4、設(shè)計(jì)時(shí)間：一周；5、實(shí)物制作；6、人員分組：一人一組一實(shí)物。六、單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)正文主要內(nèi)容參照“單片機(jī)技術(shù)

8、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)正文主要內(nèi)容”文件。七、單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)書(shū)寫(xiě)規(guī)范格式 參照“單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)書(shū)寫(xiě)規(guī)范格式”文件。八、參考資料1、馬忠梅，單片機(jī)的C語(yǔ)言Windows環(huán)境編程寶典M, 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.6； 2、李光飛,單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)指導(dǎo)M,北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003.01 ；3、李光飛,單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)M,北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004.9。電氣自動(dòng)化教研室 2014年2月20日摘 要此單片機(jī)課程設(shè)計(jì)介紹一種數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)。數(shù)字電壓表的誕生打破了傳統(tǒng)電子測(cè)量?jī)x器的模式和格局。它顯示清晰直觀、讀數(shù)準(zhǔn)確，采用了先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，大大地

9、減少了因人為因素所造成的測(cè)量誤差事件。數(shù)字電壓表是把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式，并加以顯示的儀表。數(shù)字電壓表把電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的成果與精密電測(cè)量技術(shù)密切的結(jié)合在一起，成為儀器、儀表領(lǐng)域中獨(dú)立而完整的一個(gè)分支，數(shù)字電壓表標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，也開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的先河。此數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制、A/D轉(zhuǎn)換以及數(shù)碼管顯示技術(shù)，以單片機(jī)為控制器測(cè)量顯示0-5V的電壓。其設(shè)計(jì)思路主要由以下三個(gè)模塊組成：數(shù)據(jù)處理模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊及顯示模塊。數(shù)據(jù)處理由芯片AT89S52來(lái)完成，其負(fù)責(zé)把ADC0809傳送來(lái)的數(shù)字量經(jīng)過(guò)一定的數(shù)據(jù)處理。A/D轉(zhuǎn)

10、換由芯片ADC0809工作，它負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量在傳送到數(shù)據(jù)處理模塊，最后產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進(jìn)行顯示。關(guān)鍵詞 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)；A/D轉(zhuǎn)換；數(shù)字電壓表；ADC0809ABSTRACTThis course design this paper introduces the design of a simple digital voltmeter. The birth of the digital voltmeter has broken the traditional electronic measuring instrument of model and pattern.

11、 It shows clear, accurate readings, adopted the advanced digital display technology, greatly reducing the error of measurement caused by human factors. Digital voltage meter is the continuous analog (dc input voltage) into discrete, discrete digital form, and display instrument. Digital voltmeter to

12、 results of electronic technology, computing technology, automation technology and precision electric measurement technology closely unifies in together, become the instruments in the field of independent and complete a branch, digital voltmeter marks a revolution in the field of electronic instrume

13、nt, also created the modern electronic measurement technology. The digital voltmeter design based on single-chip microcomputer control, A/D conversion and digital tube display technology, with the single chip processor as the controller show that 0 to 5 v voltage measurement. Is mainly composed of t

14、he following three modules: data processing module, A/D conversion module and display module. Data processing is performed by AT89S52 chip, its responsible for send ADC0809 to digital quantity through certain data processing. Done by A/D conversion chip ADC0809 converts the analog quantity of collec

15、ted for the corresponding digital quantity in transmitted to data processing module. Eventually produce the corresponding display code sent to the display module.Key word microcontroller；a/d converter；digital voltmeter；adc0809目 錄1 數(shù)字電壓表的任務(wù)要求說(shuō)明及設(shè)計(jì)方案介紹1 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1 1.2 功能要求 1 1.3 設(shè)計(jì)方案 1 1.4 工作原理 22 硬件電

16、路的設(shè)計(jì)3 2.1 硬件電路的模塊 3 2.2 PCB圖及元器件面板布置圖 4 2.3 元器件清單 43 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5 3.1 單片機(jī)資源使用5 3.2 單片機(jī)軟件模塊設(shè)計(jì)5 3.3 程序清單74 電壓表仿真結(jié)果及設(shè)計(jì)結(jié)論 8 4.1 電壓表使用說(shuō)明8 4.2 電壓表仿真結(jié)果及誤差分析9 4.3 電壓表設(shè)計(jì)結(jié)論9 4.4 設(shè)計(jì)體會(huì)11結(jié)束語(yǔ)10致謝11參考文獻(xiàn)12附錄13附錄A13附錄B15附錄C16附錄D17附錄E181 數(shù)字電壓表的任務(wù)要求說(shuō)明及設(shè)計(jì)方案介紹1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)該數(shù)字電壓表能夠測(cè)量電壓范圍05V，測(cè)量精度小數(shù)點(diǎn)后兩位。該電壓表上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”，進(jìn)

17、入測(cè)量準(zhǔn)備狀態(tài)。按測(cè)量開(kāi)始鍵開(kāi)始測(cè)量，并將測(cè)量值顯示在顯示器上。按測(cè)量結(jié)束鍵則自動(dòng)返回“P.”狀態(tài)。1.2 功能要求電路通電或按復(fù)位鍵時(shí)，顯示“P."字符，再按功能鍵鍵1，進(jìn)入電壓測(cè)試狀態(tài)，通過(guò)改變電位器的阻值改變模擬輸入電壓，不斷的將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過(guò)數(shù)碼管顯示出所測(cè)得的模擬電壓。再按功能鍵鍵2退出電壓測(cè)試狀態(tài)，同時(shí)顯示字符“P.”。在改變電壓時(shí)，能夠準(zhǔn)確的側(cè)量出電壓的變化值。1.3 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)中采用常用的52單片機(jī)作為控制芯片，ADC0809芯片的CLK時(shí)鐘信號(hào)腳接單片機(jī)的P1.4腳，數(shù)據(jù)輸出口接單片機(jī)的P3口，地址線接低電平，IN0接輸入電壓（即測(cè)試電壓），ADC08

18、09通過(guò)采樣進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)送給單片機(jī)，再通過(guò)計(jì)算可以得到電壓值，再通過(guò)顯示電路，將所求得的電壓值顯示出來(lái)。通過(guò)調(diào)節(jié)連接IN0引腳的點(diǎn)位器及可以調(diào)節(jié)電壓是電壓在05V變化。其硬件流程圖如圖1所示。圖1 硬件流程圖1.4 工作原理數(shù)字電壓原理：這里主要是利用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，ADC0809芯片的基準(zhǔn)電壓腳外接電壓為5V，則最大可以測(cè)得的電壓為5V，ADC0809芯片的模擬輸入腳通過(guò)電位器接5V電壓，進(jìn)行模擬采樣，通過(guò)調(diào)整電位器的值改變模擬量。輸入的模擬量經(jīng)過(guò)ADC0809芯片的內(nèi)部電容逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成8為二進(jìn)制數(shù)， D為轉(zhuǎn)化的數(shù)字量，再通過(guò) VIN=D*VREF/255可以求

19、得模擬電壓，最后通過(guò)數(shù)碼管就可將所測(cè)得電壓顯示出來(lái)。ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器原理：逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器是由一個(gè)比較器、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器及控制電路組成。它利用內(nèi)部的寄存器從高位到低位一次開(kāi)始逐位試探比較。開(kāi)始時(shí)，寄存器各位清零，轉(zhuǎn)換時(shí)，先將最高位置1，把數(shù)據(jù)送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果與輸入的模擬量比較，如果轉(zhuǎn)換的模擬量比輸入的模擬量小，則1保留，如果轉(zhuǎn)換的模擬量比輸入的模擬量大，則1不保留，然后從第二位依次重復(fù)上述過(guò)程直至最低位，最后寄存器中的內(nèi)容就是輸入模擬量對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)字量。2 硬件電路的設(shè)計(jì)2.1 硬件電路的模塊 本課程設(shè)計(jì)中硬件電路主

20、要由單片機(jī)最小系統(tǒng)，獨(dú)立式鍵盤，數(shù)碼管顯示，AD轉(zhuǎn)換電路，工作電源，下載電路構(gòu)成，下面具體介紹各部分的功能。2.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)（1）振蕩電路單片機(jī)中CPU每執(zhí)行一條指令，都必須在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖的控制下嚴(yán)格按時(shí)間節(jié)拍進(jìn)行，而這個(gè)時(shí)鐘脈沖是單片機(jī)控制中的時(shí)序電路發(fā)出的。CPU執(zhí)行一條指令的各個(gè)微操作所對(duì)應(yīng)時(shí)間順序稱為單片機(jī)的時(shí)序。 振蕩電路通過(guò)這兩個(gè)引腳外并接石英晶體振蕩器和兩只電容，這樣就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的器件選擇可以通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)，電路中，電容器C1和C2對(duì)震蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍是30±10pF，在這個(gè)系統(tǒng)中選擇了

21、33pF；石英晶振選擇范圍最高可選24MHz，它決定了單片機(jī)電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)震蕩頻率，在本系統(tǒng)中選擇的是12MHz，因而時(shí)鐘信號(hào)的震蕩頻率為12MHz。為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)。（2）復(fù)位電路當(dāng)震蕩器起振后，只要該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平即可確保時(shí)器件復(fù)位。復(fù)位完成后，如果RST端繼續(xù)保持高電平，MCS-51就一直處于復(fù)位狀態(tài)，只要RST恢復(fù)低電平后，單片機(jī)才能進(jìn)入其他工作狀態(tài)。（3）AT89S52單片機(jī) AT89S52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性

22、能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89S單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。（4）電源模塊由USB借口供電。（5）下載口電路 通過(guò)下載口吧程序?qū)雴纹瑱C(jī)芯片內(nèi)。2.1.2 鍵盤接口電路獨(dú)立式鍵盤：獨(dú)立式鍵盤中，每個(gè)按鍵占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵電路相對(duì)獨(dú)立。I/O口通過(guò)按鍵與地相連，I/O口有上拉電阻，無(wú)鍵按下時(shí)，引腳端為高電平，有鍵按下時(shí)，引腳電平被拉低。I/O口內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外部可不接上拉電阻。2.1.3 顯示電路 在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)要求不同，使用的LED顯示器的位數(shù)也不同，因此就生產(chǎn)了位數(shù)，尺寸，型號(hào)不同的LED顯示器供選擇，在本設(shè)計(jì)中，選擇4位一體的數(shù)

23、碼型LED顯示器，簡(jiǎn)稱“4-LED”。本系統(tǒng)中前一位顯示電壓的整數(shù)位，即個(gè)位，后兩位顯示電壓的小數(shù)位。由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器，所以，在一般情況下，必須采用專用的驅(qū)動(dòng)電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能正常工作。如果驅(qū)動(dòng)電路能力差，即負(fù)載能力不夠時(shí)，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動(dòng)電路長(zhǎng)期在超負(fù)荷下運(yùn)行容易損壞，因此，LED顯示器的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。它的連接方式分別為數(shù)碼管的位控制線接單片機(jī)的P2口, 段控制線接單片機(jī)的P0口，通過(guò)段控與位控的交替控制實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。2.1.4 AD轉(zhuǎn)換電路 ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它是由一個(gè)8路的模擬

24、開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8 路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。些A/D轉(zhuǎn)換器是的特點(diǎn)是8位精度，屬于并行口，如果輸入的模擬量變化大快，必須在輸入之前增加采樣電路。模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后計(jì)算公式如式1.1所示。 式1.12.2 原理圖PCB圖及元器件清單2.2.1 原理圖整板電路原理圖見(jiàn)附錄A2.2.2 PCB圖PCB圖見(jiàn)附錄B2.2.3 元器件面板布置圖 元器件面板布置圖見(jiàn)附錄C2.3元器件清單 元器件清單見(jiàn)附錄D3 軟件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)資源使用在本次設(shè)計(jì)中像電路鍵盤用到了P1口，其中P1.0和P1.1

25、口作為鍵盤的輸入，AD轉(zhuǎn)換電路的控制線用了P1、P3口線，顯示電路用到了P0和P2口。3.2 單片機(jī)軟件模塊設(shè)計(jì)3.2.1 主程序框圖主程序的流程框圖如圖2所示。 圖2 主程序的流程框圖3.2.2 判斷子程序框圖對(duì)于獨(dú)立式鍵盤判鍵。先觀察是否有鍵按下，如果有鍵按下則延時(shí)一會(huì)兒。再判斷是否真的有鍵按下，如果有鍵按下，在判鍵釋放。最后執(zhí)行鍵功能程序。判鍵子程序流程框圖如圖3所示。 圖3 判鍵子程序流程圖3.2.3 顯示子程序框圖我采用的是四位一體的共陽(yáng)數(shù)碼管作為顯示器，通過(guò)先送段控再送位控實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。顯示子程序流程框圖如圖4所示。 圖4 顯示子程序流程圖3.2.4 A/D轉(zhuǎn)換程序框圖首先根據(jù)

26、ADC0809芯片地址線的分配，模擬量電壓值輸入選中的地址通道，再利用給定的上跳沿與下跳沿的轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。通過(guò)查詢EOC信號(hào)的狀態(tài)，判斷是否完成A/D轉(zhuǎn)換,用OE信號(hào)控制輸出轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)。A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖如圖5所示。 圖5 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖3.3 程序清單程序清單見(jiàn)附錄E。4 電壓表仿真結(jié)果及設(shè)計(jì)結(jié)論4.1 電壓表使用說(shuō)明首先開(kāi)機(jī)進(jìn)入電壓測(cè)試等待狀態(tài)，數(shù)碼管顯示字符“P."當(dāng)鍵1按下時(shí)，單片機(jī)進(jìn)入電壓測(cè)量狀態(tài)，可以測(cè)量的電壓范圍0-5V電壓；當(dāng)鍵2按下時(shí)退出電壓測(cè)量狀態(tài)，進(jìn)入等待狀態(tài)。4.2 電壓表仿真結(jié)果及誤差分析在按下仿真運(yùn)行的開(kāi)始鍵之后，數(shù)碼管顯示了“P.”。等待

27、狀態(tài)測(cè)試圖如圖6所示。 圖6 等待狀態(tài)測(cè)試圖按下1鍵，顯示測(cè)試電壓數(shù)值。如圖7所示。 圖7 電壓顯示狀態(tài)圖按下2鍵，則進(jìn)行了復(fù)位，仍顯示“P.”。顯示狀態(tài)如圖11所示。 圖10 測(cè)試結(jié)束狀態(tài)圖 電壓表測(cè)試結(jié)果如表1所示。表1 電壓表測(cè)試結(jié)果 次數(shù)123456789理論值/V0.050.10.251.052.003.454.154.505.00仿真值0.030.10.231.032.003.434.134.505.004.3 電壓表設(shè)計(jì)結(jié)論通過(guò)多次的反復(fù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)電壓的實(shí)際測(cè)量值與實(shí)際值見(jiàn)差別較小，大約在00.02V之間，實(shí)際電壓值比測(cè)得的電壓值大。制作的數(shù)字電壓表中，所測(cè)得的數(shù)字電壓值和實(shí)際電

28、壓值相差0.02V，這個(gè)誤差可能由于單片機(jī)能夠精確的小數(shù)為小數(shù)點(diǎn)后的6位，及小數(shù)點(diǎn)后的7位之后的全部去掉，會(huì)引起一定誤差。實(shí)驗(yàn)誤差在允許范圍之內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。4.4 設(shè)計(jì)體會(huì)在本次課程設(shè)計(jì)中,硬件電路遇到了ADC0809無(wú)內(nèi)部時(shí)鐘，需外接外部時(shí)鐘，開(kāi)始不知道如何處理，后來(lái)查閱了相關(guān)資料，知道可以在程序中提供時(shí)鐘信號(hào)，大大降低了硬件電路的復(fù)雜度。通過(guò)軟件編程，我更加熟練了匯編語(yǔ)言的使用。我也認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)持的毅力。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，重要的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，如在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因。這就要求我們對(duì)硬件系

29、統(tǒng)中各組件部分有充分透徹的理解和研究，并能對(duì)之靈活應(yīng)用。完成這次設(shè)計(jì)后，我在書(shū)本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上又有了更深層次的理解。我還學(xué)會(huì)了高效率的查閱資料、運(yùn)用工具書(shū)、利用網(wǎng)絡(luò)查找資料。我發(fā)現(xiàn)，在我們所使用的書(shū)籍上有一些知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中其實(shí)并不是十分理想，各種參數(shù)都需要自己去調(diào)整，這就要求我們應(yīng)更加注重實(shí)踐環(huán)節(jié)。結(jié)束語(yǔ)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)我覺(jué)得做課程設(shè)計(jì)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。在本

30、次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)了很多的問(wèn)題，雖然以前還做過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，但這次設(shè)計(jì)真的讓我們長(zhǎng)進(jìn)了很多，單片機(jī)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件程序的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的編程方法。在編程時(shí)，由于粗心大意，有些語(yǔ)句看似沒(méi)問(wèn)題，可就是不出效果，經(jīng)仔細(xì)揣摩修改后，程序才正常運(yùn)行。學(xué)習(xí)單片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫(xiě)與讀的過(guò)程中才能提高。 從這次的設(shè)計(jì)中，我們真正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中。理論指導(dǎo)實(shí)踐，在實(shí)踐中對(duì)理論知識(shí)加以理解。積極發(fā)揮獨(dú)立思考能力和不恥下問(wèn)的精神。 總之對(duì)我們而言，這次課程設(shè)計(jì)不僅提高了專業(yè)能力，動(dòng)手能力，也加強(qiáng)了大家團(tuán)結(jié)合作的精神實(shí)，這次設(shè)計(jì)使我受益

31、匪淺。致 謝在這次課程設(shè)計(jì)中，首先我要感謝本學(xué)期的單片機(jī)技術(shù)的授課教師王韌老師的教導(dǎo)，王老師在本學(xué)期的教課過(guò)程中一絲不茍，嚴(yán)格要求自己，也嚴(yán)格要求我們。在此課程中，他教會(huì)我們?nèi)绾螌W(xué)單片機(jī)，單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，匯編指令，單片機(jī)擴(kuò)展編址。在次課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多專業(yè)知識(shí)，提高了自己的設(shè)計(jì)能力，也擴(kuò)展了自己的視野。在這次課程設(shè)計(jì)中你給我們指出存在的各種問(wèn)題與不足之處，培養(yǎng)我們嚴(yán)格要求自己，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，我真的學(xué)到了很多。再次，我要感謝同學(xué)對(duì)我的幫助和鼓勵(lì)，他們幫助我解決很多設(shè)計(jì)上的困難。最后祝老師工作順利事業(yè)高升，同學(xué)們學(xué)業(yè)進(jìn)步。參考文獻(xiàn)1李廣弟，朱月秀，冷祖祁.單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航

32、天大學(xué)出版社，2007 Li Guangdi, Zhu Yue Xiu, Leng Zuqi. Monolithic integrated circuit foundation M. Beijing:Beijing University of Aeronautics and Astronautics Publishing house, 20072唐俊瞿，許雷，張群瞻.單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京：冶金工業(yè)出版社，2003 Tang Junju, permits the thunder, Zhang Qunzhan. The monolithic integrated circuit principl

33、e withapplies the M. Beijing: Metallurgical industry publishing house, 2003 3 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分(第五版) M.北京：高等教育出版社，2006kang uh guano. Electronic technology foundation simulation part (fifth edition) M. Beijing: higher education press, 20064 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版) M.北京：高等教育出版社，2006YanShi, digital electronic t

34、echnology foundation (fifth edition) M. Beijing: higher education press, 20065 邱光源.電路(第五版) M.北京：高等教育出版社，2006QiuGuangYuan. Circuit (fifth edition) M. Beijing: higher education press, 2006附錄附錄A1 電路原理圖圖11 電路原理圖附錄B2 PCB布線圖 圖12 PCB頂層圖圖13 PCB底層圖附錄C 1 元器件分布圖圖14 元器件分布圖附錄D1 元器件清單表2 元器件清單名稱規(guī)格數(shù)量電阻12個(gè)電阻4708個(gè)電阻4

35、.7K1個(gè)電阻2001個(gè)電阻1K1個(gè)電容33pF2個(gè)電容10uF1個(gè)電容0.01uF1個(gè)電容22F1個(gè)按鍵2個(gè)開(kāi)關(guān)1個(gè)下載口1個(gè)晶振12MHz1個(gè)排阻4排單排針若干芯片NE5551塊（帶腳座）芯片AT89S521塊（帶鎖座）芯片ADC08091塊（帶腳座）芯片74HC5731塊（帶腳座）芯片TC4001BP1塊（帶腳座）數(shù)碼管4位一體1塊（帶腳座）附錄E5 程序清單;*;課程設(shè)計(jì)名稱:單片機(jī)數(shù)字電壓表;設(shè)計(jì)者： 電氣本1103班 張嘉文;設(shè)計(jì)日期： 2014年6月8日;*;設(shè)計(jì)要求：測(cè)量量程05V。精度0.01V。上電或復(fù)位顯示屏顯示“P.”。;進(jìn)入測(cè)量準(zhǔn)備狀態(tài)，按測(cè)量開(kāi)始鍵則開(kāi)始測(cè)量，并將測(cè)量值顯示在顯示器上，;按測(cè)量結(jié)束鍵,結(jié)束測(cè)量，顯示屏顯示“P.”。;* ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV P2,