基于某STC89C52的数字电压表设计报告材料

荆楚理工学院

单片机课程设计成果

学院: 电子信息工程学院班级: 13电气2班

学生姓名:xxx学号:xxxxxxxxxxxxxxxx

设计地点（单位）单片机实验室D1302 设计题目:数字电压表

完成日期：2015年7月3日

指导教师评语: _________________________________

成绩(五级记分制):

教师签名:

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STC89C52单片机为核心，以逐次逼近式A/D转换器ADC0809、数码管显示器为主体，设计了一款简易的数字电压表，能够测量0～5V的直流电压。

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：

1、单片机部分。使用常见的STC89C52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。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、数码管显示部分。其中一位为整数部分，其余位小数部分。

关键词：STC89C52 模数转换数码管显示

目录

1.方案设计与论证 (4)

1.1方案设计 (4)

1.2方案论证 (4)

2.系统硬件电路设计 (4)

2.1系统原理框图 (4)

2.2 A/D转换电路 (5)

2.3单片机主控电路 (5)

2.4电压显示电路 (7)

2.5总体电路设计 (8)

3.系统测试 (10)

3.1测试方法与结果 (10)

3.2测试结论 (11)

3.3误差分析 (11)

4.设计总结 (11)

参考文献 (13)

附录 (14)

1.方案设计与论证

数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，目前采用单片机设计的数字电压表，由于精度高、抗干扰能力强、可扩展性强、集成方便，还可以与PC进行实时通信，所以以下方案均采用单片机设计。

1.1方案设计

方案一：使用AT89C51单片机作为核心控制芯片，并用TLC549串行芯片作模数采样芯片。其占用的单片机的I/O口少且占用电路面积小。其缺点是编程比较复杂。

方案二：使用STC89C52RC单片机作为核心控制芯片，并采用ADC0809数模转换芯片其需要占用一个I/O口，可以循环采样8路模拟通道。编程相对更为简单。

1.2方案论证

结合实际情况，采用TLC549串行芯片实现电路不具有可行性，所以本设计采用方案二。

2.系统硬件电路设计

2.1系统原理框图

图2-1系统原理框图

2.2A/D转换电路

本设计采用ADC0809芯片进行数模转换，ADC0809是具有8通道、8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

A/D转换工作原理：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。其结构原理图和外部引脚图如图1-2所示。

图2-2 ADC0809内部结构框图及引脚图

本设计通过输入电路将8路输入电压送入ADC0809。并通过单片机P3端口控制实现模数转换，并将转换后的数字信号送入单片机的P2口。ADC0809芯片的时钟信号由单片机产生，送入芯片clock端口。芯片的基准电压和电源电压均由单片机学习板提供。

2.3单片机主控电路

2.3.1STC89C52性能

STC89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含有4KB的可反复擦写的只读程序存储器和128字节的随机存储器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出

管脚相兼容，由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的STC89C52是一种高效微控制器，它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

STC89C52功能性能:与MCS-51成品指令系统完全兼容；4KB可编程闪速存储器；寿命：1000次写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0-24MHz；三级程序存储器锁定；128*8B内部RAM；32个可编程I/O口线；2个16位定时/计数器；5个中断源；可编程串行UART通道；片内震荡器和掉电模式。

2.3.2 STC89C52RC各引脚功能

2-3-2引脚配置图

P0端口：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口每个引脚能驱动8个TTL负载对端口P0写入“1”时可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时P0口内部上拉电阻有效。在Flash ROM编程时P0端口接收指令字节而在校验程序时则输出指令字节。验证时要求外接上拉电阻。

P1端口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动吸收或者输出电流方式4个TTL输入。对端口写入1时通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位这是可用作输入口。P1口作输入口使用时因为有内部上拉电阻那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。