數(shù)字電壓表課設(shè)報告

1、北 華 航 天 工 業(yè) 學(xué) 院課程設(shè)計報告（論文）設(shè)計課題： 數(shù)字電壓表 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間： 北華航天工業(yè)學(xué)院電子工程系 單片機技術(shù)課程設(shè)計 課程設(shè)計任務(wù)書姓 名：專 業(yè)：電氣信息類班 級：指導(dǎo)教師：職 稱：課程設(shè)計題目：數(shù)字電壓表已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求：利用單片機實驗室的試驗箱完成數(shù)字電壓表的設(shè)計并變成實現(xiàn)。利用單片機上的電位器作為模擬信號源，輸出05V模擬電壓，通過ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并輸入至單片機。通過算法設(shè)計，計算出當前數(shù)字量所對應(yīng)的模擬電壓值，然后通過LED動態(tài)顯示器將電壓值顯示出來。要求精度為0.02V，3位顯示。 完成以上工作后，利用單片機矩陣鍵

2、盤中的某個鍵作為換擋鍵，將電壓顯示值調(diào)整至00.5V，實現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。所需儀器設(shè)備：計算機 一臺實驗箱 一臺成果驗收形式：設(shè)計成果現(xiàn)場驗收、回答提問、課程設(shè)計報告參考文獻： 單片機原理與應(yīng)用 胡輝 跟我學(xué) 用單片機肖洪兵等編，北京航空航天大學(xué)出版社單片機原理與應(yīng)用技術(shù)江力主編，清華大學(xué)出版社時間安排 2011-2012學(xué)年第2學(xué)期第15周 周一周3上午 上午：8:0012:00；下午：14:0018:00指導(dǎo)教師： 教研室主任： 2012年 5 月 18 日注：本表下發(fā)學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份，欄目不夠時請另附頁。課程設(shè)計任務(wù)書裝訂于設(shè)計計算說明書（或論文）封面之后，目錄頁之前。內(nèi) 容 摘 要隨著

3、微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器芯片的集成程度越來越高，單片機已可以在一塊芯片上同時集成CPU、存儲器、定時器計數(shù)電路，這就很容易將計算機技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合，組成智能化測量控制系統(tǒng)。 數(shù)字電壓表（DigitalVoltmeter）簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，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。與此同時，由DVM擴展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。該設(shè)計主要由三個模塊組成：A/D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。A/D轉(zhuǎn)換主要由芯片ADC0809來完成，它負責(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)

4、處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片80C51來完成，其負責(zé)把ADC0809傳送來的數(shù)字量經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進行顯示；此外,它還控制著ADC0809芯片工作。該系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡單，所用的元件較少，成本低，且測量精度和可靠性較高。此數(shù)字電壓表可以測量0-5V的1路模擬直流輸入電壓值，并通過一個四位一體的7段數(shù)碼管顯示出來。索引關(guān)鍵詞：單片機 數(shù)字電壓表 A/D轉(zhuǎn)換 ADC0809 80C51目 錄一 概 述 1二 方案設(shè)計與論證 1三 單元電路設(shè)計與參數(shù)計算 21、 ADC0809簡介 22、 80C51簡介3 四 總原理圖 5五 安裝與調(diào)試 5六 性能測試與分析 6七

5、 結(jié)論 6八 心得體會 6九 參考文獻 6 一、概述 一個完備的單片機應(yīng)用系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分，其中硬件部分包括擴展的存儲器、鍵盤、顯示、前向通道、后向通道、控制接口電路以及相關(guān)芯片的外圍電路等，軟件的功能就是指揮單片機按預(yù)定的功能要求進行操作的程序。一個單片機系統(tǒng)只要系統(tǒng)的軟、硬件緊密配合，協(xié)調(diào)一致，這樣才是高性能的單片機系統(tǒng)。矩陣式鍵盤一般采用掃描式識別按鍵，軟件設(shè)計相對復(fù)雜，但占用少量的I/O口即可實現(xiàn)很多按鍵，所以得到了普遍應(yīng)用。數(shù)碼管在儀器儀表中有著廣泛的用途，如萬用表、轉(zhuǎn)速表等。主要用于顯示單片機的輸出數(shù)據(jù)和狀態(tài)等。A/D轉(zhuǎn)換器主要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。數(shù)字電壓表主要用來準確

6、測量電壓，在實驗室和生活中都得到了廣泛應(yīng)用。該應(yīng)用系統(tǒng)綜合使用了矩陣鍵盤、LED數(shù)碼動態(tài)顯示、模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0809和單片機89C51四部分，實現(xiàn)了數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)測量電壓的功能。系統(tǒng)采用12M晶振產(chǎn)生脈沖做AT89C51的內(nèi)部時鐘信號，通過軟件設(shè)置單片機的內(nèi)部定時器T0產(chǎn)生信號，通過按鍵選擇八路通道中的一路，將該路電壓送入ADC0809相應(yīng)通道，單片機軟件設(shè)置ADC0809開始A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束ADC0809的EOC端口產(chǎn)生高電平，同時將ADC0809的EO端口置為高電平，單片機將轉(zhuǎn)換后結(jié)果存到片內(nèi)RAM。系統(tǒng)調(diào)出顯示子程序，將保存結(jié)果轉(zhuǎn)化為0.00-5.00V分別保存在片內(nèi)RAM；系統(tǒng)

7、調(diào)出顯示子程序，將轉(zhuǎn)化后數(shù)據(jù)查表，輸出到LED顯示電路，將相應(yīng)電壓顯示出來，程序進入下一個循環(huán)。二、方案設(shè)計與論證數(shù)字電壓表的設(shè)計即將連續(xù)的模擬電壓信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)值，再經(jīng)由單片機軟件編程轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)值并通過顯示屏顯示。 系統(tǒng)通過軟件設(shè)置單片機的內(nèi)部定時器INT1產(chǎn)生中斷信號。通過片選選擇8路通道中的一路，將該路電壓送入ADC0809的EOC端口產(chǎn)生高電平，同時將ADC0809的OE端口置為高電平，單片機將轉(zhuǎn)換后結(jié)果存到片內(nèi)RAM。系統(tǒng)調(diào)出轉(zhuǎn)換顯示程序，將轉(zhuǎn)換為二進制的數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)并輸出到LCD顯示電路，將相應(yīng)電壓顯示出來。模擬電壓 壓80C51 單片機ADC080

8、9轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)顯示示整體框圖三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算1、ADC0809簡介IN0IN7為8路模擬量輸入端，這里只接一路電壓信號，其輸入信號是由直流電源及可調(diào)電阻提供。 D0D7為8位二進制數(shù)字量輸出端，其另一端連接到80C51單片機進行數(shù)值轉(zhuǎn)換。 ADDA、ADDB、ADDC為3位片選地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。 ALE為地址鎖存控制端口。高電平有效。當ALE為高電平時，允許C、B、A所示的通道被選中，并把該通道的模擬量接入A/D轉(zhuǎn)換器。 START為 AD轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，由單片機P3.6口寫信號與P2.0口相或取反輸入一個正脈沖使其啟動（脈沖上升沿使0808復(fù)位，下降沿啟動A

9、/D轉(zhuǎn)換）。 EOC為 AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平取反給P3.3口（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE為數(shù)據(jù)輸出允許信號，高電平有效。當AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端由單片機P3.7讀信號與P2.0口相或后取反輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLOCK實時時鐘。可通過外接RC電路改變時鐘頻率。VREF(+)、VREF(-)參考電壓端口。用以提供A/D轉(zhuǎn)換器權(quán)電阻的標準電平（對于一般單極性模擬量輸入信號，VREF(+)與VCC相連，VREF(-)與GND相連。VCC電源端口。接+5V。GND接地端2、80C51簡介 電源: VCC - 芯片電源，接+5V； VSS

10、 - 接地端； 時鐘:XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線:控制線共有4根， ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖 ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 PSEN:外ROM讀選通信號。80C51單片機引腳圖單片機的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。 RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。 VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。 EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 EA功能：

11、內(nèi)外ROM選擇端。 Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 I/O線80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。拿到一塊單片機，想要使用它，首先必須要知道怎樣去連線，我們用的一塊89C51的芯片為例，我們就看一下如何給它連線。1、 電源：這當然是必不可少的了。單片機使用的是5V電源，其中正極接40管腳，負極（地）接20管腳。 2、 振蒎電路：單片機是一種時序電路，必須供給脈沖信號才能正常工作，在單片機內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只

12、要買來晶體震蕩器，電容，連上就能了，按圖1接上即可。 3、 復(fù)位管腳：按圖1中畫法連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機功能中介紹。 4、 EA管腳：EA管腳接到正電源端。 至此，一個單片機就接好，通上電，單片機就開始工作了。四、總原理圖1總原理圖五、安裝與調(diào)試1.打開WAVE 6000 軟件，菜單欄選擇“文件”中的“新建文件”，在彈出的窗口中編寫程序，然后保存后綴為“*.asm”的程序。2.菜單欄選擇“項目”中的“編譯”，如果程序無誤即編譯成功，否則修改程序直至編譯成功。3.打開Proteus軟件，新建文件FileNew Design，同樣在彈出的原理圖編輯窗口中繪制原理圖，然后

13、保存。4.加載程序，選擇SourceAdd/Remove Source Files，在彈出的對話框中點擊“New”選擇在WAVE 6000軟件中編寫保存的程序如“*.asm”，點擊“OK”即加載成功。5.在Proteus軟件中的左下方點擊圖標仿真調(diào)試開始，即可看到仿真調(diào)試的結(jié)果。六、性能測試與分析1.設(shè)計任務(wù)： (1)采用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809進行輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換(2)LED數(shù)碼管顯示測量電壓值2.設(shè)計要求： (1)測量范圍：05V(2)量程：053顯示位數(shù)：3位4分辨力：0.02根據(jù)設(shè)計要求，通過改變模擬量的輸入值，數(shù)碼管能顯示所對應(yīng)電壓值，由于算法原因測出的電壓值會出現(xiàn)奇數(shù)值。七、結(jié)論

14、LED的顯示結(jié)果和直接用數(shù)字電壓表測試模擬量輸入所得結(jié)果幾乎一致，誤差完全在合理的范圍之內(nèi)。八、 心得體會九、參考文獻1 單片機原理與應(yīng)用胡輝主編，中國水利水電出版社2跟我學(xué) 用單片機肖洪兵等編，北京航空航天大學(xué)出版社3單片機原理與應(yīng)用技術(shù)江力主編，清華大學(xué)出版社附錄;MODE EQU 082H ;方式0，pa,pc輸出，pb輸入CS0809 EQU 8000H;PORTA EQU 9000H ;port a;PORTB EQU 9001H ; port b;PORTC EQU 9002H ;port c;CADDR EQU 9003H ;；控制字地址OUTBIT EQU 0A002H ;；位

15、控制口OUTSEG EQU 0A004H ;；段控制口LEDBUF EQU 60H ;；顯示緩沖;DELAYT EQU 75H ORG 00HMLOOP: ;MOV DPTR ,#CADDR ;MOV A,#MODE ;MOVX DPTR , A MOV DPTR,#CS0809 MOV A,#0 MOVX DPTR,A ;；啟動A/D ;MOV A,#40H ;DJNZ ACC,$ ;；延時>100us MOVX A,DPTR ;；讀入結(jié)果 MOV B,#33H DIV AB MOV R5,A MOV R4,B ;MOV A,R5 ;；商 MOV 60H,A MOV A,R4 MOV

16、B,#0AH MUL AB MOV B,#33H DIV AB MOV R5,A MOV R4,B ;MOV A,R5 MOV 61H,A MOV A,R4 MOV B,#0AH MUL AB MOV B,#33H DIV AB MOV R5,A MOV R4,B ;MOV A,R5 MOV 62H,A MOV R0,#LEDBUFFILLBUF: MOV A,R0 MOV DPTR,#LEDMAP MOVC A,A+DPTR ;；數(shù)字轉(zhuǎn)換成顯示碼 CJNE R0,#60H,CUN ORL A,#80H CUN:MOV R0,A ;；顯示碼填入顯示緩沖 INC R0 CJNE R0,#LEDB

17、UF+3,FILLBUF ;MOV DELAYT,#30DISPAGAIN: LCALL DISPLAYLED ;；顯示 ;DJNZ DELAYT, DISPAGAIN ;LJMP MLOOPDISPLAYLED: MOV R0,#LEDBUF MOV R1,#3 ;；共3個8段管 MOV R2,#00000100B ;；從右邊開始顯示LOOP: MOV DPTR, #OUTBIT MOV A,#0 MOVX DPTR,A ;；關(guān)所有8段管 MOV A,R0 MOV DPTR,#OUTSEG MOVX DPTR,A MOV DPTR ,#OUTBIT MOV A,R2 MOVX DPTR ,A ;；顯示一位8段管 MOV R6,#01 LCALL DELAY MOV A, R2 ;；顯示下一位 RR A MOV R2,A INC R0 D