数字电压表实习报告

1、单片机部分。使用常见的 8051 单片机，同时根据需要设计单片机路。 2、测量部分。该部分是实验的重点，要求将外部采集的模拟信号转换成数 字信号，通过单片机的处理显示在显示器上，该部分决定了数字电压表的精度等 主要技术指标。根据需要本设计采用逐次逼近型 A∕D 转换器 ADC0809 进行模 数转换。 3、键盘显示部分。利用 4×6 矩阵键盘的所有按键控制量程的转换，3 或 4 位 LED 显示。其中一位为整数部分，其余位小数部分。
参考文献： 胡辉 单片机原理与应用 中国水利水电出版社
时间 安排
查询资料和制定方案 设计、仿真与验收 撰写设计课设报告
指导教师：李宗睿
教研室主任：
2010 年 6 月 7 日
注：本表下发学生一份，指导教师一份，栏目不够时请另附页。 课程设计任务书装订于设计计算说明书（或论文）封面之后，目录页之前。
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ADC0809 内部结构框图 ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A／D 转换器，内部结构如图 1 所示， 它由 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8 位开关树型 D／A 转换器、 逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809 可处理 8 路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。 输入输出与 TTL 兼容。
MOV DIV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MUL MOV MOV MOV JZ MOV ADD MOV DIV ADD JMP MOV MOV DIV MOV MOV DEC DJNZ MOV MOV MOV CALL INC MOV RL MOV DJNZ MOV MOV MOVX MOV MOV MOVX CALL RET MOV
A, #0 @DPTR,A A, #40H ACC, $ A,@DPTR R2,A R7,#100 R7,DLY1 HBCD1 D2 A,R2 B,#51 AB R2,B 32H,A R0,#31H R6,#02H A,R2 B,#10 AB R4,B R5,A A,R4 L22 A,#01H A,R5 B,#51 AB A,#5 L33 A,R5 B,#51 AB R2,B @R0,A R0 R6,LOOP1 R6,#03H R1,#30H R0,#01H DISPLAY R1 A,R0 A
B,#51 AB R2,B 32H,A R0,#31H R6,#02H A,R2 B,#10 AB R4,B R5,A A,R4 L2 A,#01H A,R5 B,#51 AB A,#5 L3 A,R5 B,#51 AB R2,B @R0,A R0 R6,LOOP R6,#03H R1,#30H R0,#01H DISPLAY R1 A,R0 A R0,A R6,DIS DPTR,#9002H A,#04 @DPTR,A A,#10000000B DPTR,#9004H @DPTR,A DELAY
内容摘
要
电压表是测量仪器中不可缺少的设备，目前广泛应用的是采用专用集成电路 实现的数字电压表。本系统以 8051 单片机为核心，以逐次逼近式 A/D 转换器 ADC0809、LED 显示器为主体，设计了一款简易的数字电压表，能够测量 0～5V 的直流电压，最小分辨率为 0.02V。
该设计大体分为以下几个部分，同时，各部分选择使用的主要元器件确定如 下：
ADDA、ADDB、ADDC 真值表
ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A／D 转换启动信号，输入，高电平有效。 EOC： A／D 转换结束信号，输出，当 A／D 转换结束时，此端输出一个高电 平（转换期间一直为低电平）。
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OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当 A／D 转换结束时，此端输 入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式 A/D 转换器。本设计以 8051 单片机为核心，以逐次比较型 A/D 转换器 ADC0809、 LED 显示器为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够测量 1 路 0～5V 直流 电压，最小分辨率 0.02V。
二、方案设计与论证
该设计是基于 8051 的数字电压表，大体分为以下几个部分，同时，各部分 选择使用的主要元器件确定如下：
积分式 A/D 转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再 将其数字化。根据转化的中间量不同，它又分为 U-T（电压-时间）式和 U-F（电 压-频率）式两种。
逐次逼近式 A/D 转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理， 比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜 坡式两种。
四、主电路图及参考程序 1、主电路图
主电路图
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2、程序流程图及参考程序
（1）、程序流程图
（2）、参考程序
MAIN:
L1: DLY: HBCD:
ORG AJMP ORG MOV MOV MOVX MOV DJNZ MOVX MOV CALL ANL JZ CALL MOV DJNZ CALL LJMP MOV
索引关键词：8051 模数转换 LED 显示 矩阵键盘
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目
录
一 概述 …………………………………………………………………………4 二 方案设计与论证 ……………………………………………………………4 三 单元设计与参数计算 ………………………………………………………5
㈠ A∕D 转换器 0809 ………………………………………………………5 ㈡ LED 显示原理……………………………………………………………7 四 主电路图及参考程序 ………………………………………………………9 五 结论…………………………………………………………………………13 六 心得体会……………………………………………………………………14 七 参考文献……………………………………………………………………14
电子信 息工程
班 级： B07211
设计要求： 1．设计一款基于单片机实现的直流数字电压表。 2．主要功能： （1）可测量 0~5V 直流电压，分辨率 0.02V； （2）具有 LCD 显示电压值功能； （3）具有量程自动转换功能
所需仪器设备：计算机、实验箱
成果验收形式： 现场验收 课后撰写设计课设报告
⑵动态显示：一位一位地轮流点亮各位显示器(扫描)。对于每一位显示器来
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说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也和点亮时间与 间隔时间的比例有关。
若显示器的位数不大于 8 位，则控制显示器公共极电位只需一个 8 位并行 口(称为扫描口或位选口)。控制各位显示器所显示的字形也需一个共用的 8 位口 (称为段数据口)，用于显示位数稍多的场合，需编写扫描程序。
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一、概述
数字电压表的基本工作原理是利用 A/D 转换电路将待测的模拟信号转换成 数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。较之 于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便 等优点。
电压表的数字化测量，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字 量，完成这种转换的电路叫模数转换器（A/D）。数字电压表的核心部件就是 A/D 转换器，由于各种不同的 A/D 转换原理构成了各种不同类型的 DVM。一般说来， A/D 转换的方式可分为两类：积分式和逐次逼近式。
一些字形的段选码如下表：
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3、LED 的结构及其工作原理 点亮显示器有静态和动态两种方法。 ⑴ 静态显示:当显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。 例如七段显示器的 a、b、c、d、e、f 导通，g、dp 截止，显示 0。 静态显示的特点是： 每一位都需要一个 8 位输出口控制，用于显示位数较少（仅一、二位）的场 合。 较小的电流能得到较高的亮度，可以由 8255 的输出口直接驱动。 图示为三位显示器的接口逻辑。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于 640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一＋5V。 GND：地。 ADC0809 的工作过程是：首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址 锁存器中。此地址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次 逼近寄存器复位。下降沿启动 A／D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正 在进行。直到 A／D 转换完成，EOC 变为高电平，指示 A／D 转换结束，结果数据 已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当 OE 输入高电平 时，输出三态门打 开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 ㈡ LED 数码显示 1 、LED 显示器 LED 是由若干个发光二极管组成的。当发光二极管导通时，相应的一个点 或一个笔划发亮。控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。这种笔划 式的七段显示器，能显示的字符数量少，但控制简单、使用方便。 发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴 极显示器 2、LED 结构及显示原理 通常的七段 LED 显示块中有八个发光二极管，故也有人叫做八段显示块。 其中七个发光二极管构成七笔字形“8”。一个发光二极管构成小数点。七段显示 块与单片机接口非常容易。只要将一个 8 位并行输出口与显示块的发光二极管引 脚相连即可。8 位并行输出口输出不同的字节数据即可获得不同的数字或字符。 通常将控制发光二极管的 8 位字节数据称为段选码或段数据。
DPTR, #8000H
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DLY1: HBCD1: LOOP1:
L22: L33: DIS1:
MOV MOVX MOV DJNZ MOVX MOV MOV DJNZ CALL LJMP MOV MOV DIV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MUL MOV MOV MOV JZ MOV ADD MOV DIV ADD JMP MOV MOV DIV MOV MOV DEC DJNZ MOV MOV MOV CALL INC MOV RL
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ADC0809 引脚图 3．外部特性（引脚功能）
ADC0809 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装，如图 13．23 所示。下面 说明各引脚功能。
IN0～IN7：8 路模拟量输入端。 2-1～2-8：8 位数字量输出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一路。如 下表所示。
主程序流程图
0 MAIN 0030H DPTR, #8000H A, #0 @DPTR, A A, #40H ACC, $ A, @DPTR R2,A TESTKEY A,#1 L1 MAIN2 R7,#100 R7,DLY HBCD MAIN A,R2
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LOOP:
L2: L3: DIS:
MAIN2:
北华航天工业学院
课程设计报告（论文）
设计课题： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：
单片机数字电压表 B07211 成占涛 李宗睿 2010-06-07
Leabharlann Baidu
北华航天工业学院电子工程系
单片机数字电压表
课程设计任务书
姓 名： 成占涛
专 业：
指导教师： 李宗睿
职 称：
课程设计题目：单片机数字电压表
（1）单片机部分 使用常见的 8051 单片机，同时根据需要设计单片机电路。 （2）测量部分 该部分是实验的重点，要求将外部采集的模拟信号转换成数 字信号，通过单片机的处理显示在显示器上，该部分决定了数字电压表的精度等 主要技术指标。根据需要本设计采用逐次逼近型 A∕D 转换器 ADC0809 进行模 数转换。 （3）键盘显示部分 利用 4×6 矩阵键盘的所有按键控制量程的转换，3 或 4 位 LED 显示。其中一位为整数部分，其余位小数部分。
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三、 单元设计与参数计算
㈠ ADC0809 1．主要特性
1）8 路 8 位 A／D 转换器，即分辨率 8 位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为 100μs 4）单个＋5V 电源供电 5）模拟输入电压范围 0～＋5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40～＋85 摄氏度 7）低功耗，约 15mW。 2．内部结构