多路数字电压表

多路数字电压表

1.课程设计的目的

本次设计了一个多路数字电压表，该电压表测量范围在0—5V之间。它主要利用A/D转换器，对多路电压值进行采样，得到相应的数字量，然后按照数字量与模拟量的比例关系得到对应的模拟电压值，通过显示设备显示出来。系统过程就是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示。由于采用高性能的单片机芯片为核心，同时利用LED数码管为显示设备，这样就使显示清晰直观、读数准确，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件，大大的提高了测量的精确度。

2. 设计方案论证

2.1 设计方案的选择

单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)。随着单片机技术的飞速发展，各种单片机蜂拥而至，单片机技术已成为一个国家现代化科技水平的重要标志。

单片机可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化。现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。本次课程设计的课题是“基于单片机的多路数字电压表的设计”。主要考核我们对单片机技术，编程能力等方面的情况。观察独立分析、设计单片机的能力，以及实际编程技能。

传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便。通过单片机，采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表，使测得的结果更为精准。

本课题主要解决A/D转换、数据处理及显示控制等三个模块。控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。

2.2 设计任务

沈阳大学

设计可实时显示8路电压信号的电压表，电压幅值范围为（0，5V）。

1.可通过按键输入设定检测的电压线路序号；

2.可通过数码管实时显示所选定电压信号的幅值大小，两位小数；

2.3 设计思路

基于单片机的多路数字电压表的主要原理是利用A/D转换器实现其功能，其过程为如下：先用A/D转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成比例关系运算得到相应的模拟电压值，然后把模拟值通过数码管显示出来。设计时假设待

测的输入电压为8路，电压值的范围为0—5v，要求能在4位LED数码上轮流显示或单路显示。测量的最小分辨率为0.019v。

根据系统的功能要求，控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换器。当输入电压为5V时，输出的数据值为255（0FFH），因此最大分辨率为0.0196V（5/255）。ADC0809具有8路模拟量输入端口，通过3位地址输入端能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间依次轮流改变3位地址输入端的地址，就能依次对8路输入电压进行测量。LED数码管显示采用软件译码动态显示。通过按键选择可8路循环显示，也可以单路循环。单路显示可通过按键选择所要显示的通道数。

2.4 所用器件简介

2.4.1 AT89C52芯片图1所示：

图2.AT89C52芯片

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AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

主要功能特性：

•兼容MCS51指令系统

• 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM

• 32个双向I/O口

• 256x8bit内部RAM

• 3个16位可编程定时/计数器中断

•时钟频率0-24MHz

• 2个串行中断

•可编程UART串行通道

• 2个外部中断源

•共6个中断源

• 2个读写中断口线

• 3级加密位

•低功耗空闲和掉电模式

•软件设置睡眠和唤醒功能

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2.4.2 A/D转换器电路模块

ADC0809具有8路模拟量输入通道IN0---IN7,通过3位地址输入端C、B、A （引脚23--25）进行选择，如图3所示。引脚22为地址锁存控制端ALE,当输入为高电平时，C、B、A引脚输入的地址锁存于ADC0809内部是锁存器中，经内部译码电路译码选中相应的模拟通道。引脚6为启动转换控制端START，当输入一个2μs宽的高电平脉冲时，就启动ADC0809开始对输入通道的模拟量进行转换。引脚7为A/D转换器，当开始转换时，EOC信号为低电平，经过一段时间，转换结束，转换结束信号EOC输出高电平，转换结果存放于ADC0809内部的输出数据寄存器中。引脚9脚为A/D转换数据输出允许控制端OE，当OE为高电平时，存放于输出数据锁存器中的数据通过ADC0809的数据线D0—D7输出。引脚10为ADC0809的时钟信号输入端CLOCK。在连接时，ADC0809的数据线D0—D7与AT89C52的P0口相连接，ADC0809的地址引脚、地址锁存端ALE、启动信号START、数据输出允许控制端OE分别与AT89C52的P2口相连接，转换结束信号EOC与AT89C52的P3.7相连接。时钟信号输入端CLOCK信号，由单片机的地址锁存信号ALE得到。图2所示：

图

图2 A/D转换器

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