数字电压表单片机课程设计
单片机课程设计数字电压表
单片机课程设计——电压表的设计学院：信子信息工程学院专业：电子信息工程技术班级：电子信息工程技术二班学号：11137241** 11137241**姓名： *** ****目录1 引言 (1)2设计原理及要求 (2)2.1数字电压表的实现原理 (2)2.2数字电压表的设计要求 (2)3软件仿真电路设计 (2)3.1设计思路 (2)3.2仿真电路图 (3)3.3设计过程 (3)3.4 AT89C51的功能介绍 (4)3.4.1简单概述 (4)3.4.2主要功能特性 (5)3.4.3 AT89C51的引脚介绍 (5)3.5 ADC0809的引脚及功能介绍 (7)3.5.1芯片概述 (7)3.5.2 引脚简介 (7)3.5.3 ADC0809的转换原理 (8)3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (8)3.6.1芯片概述 (8)3.6.2引脚介绍 (9)3.7 LED数码管的控制显示 (9)3.7.1 LED数码管的模型 (9)LED数码管模型如图3-6所示。
(9)3.7.2 LED数码管的接口简介 (9)4系统软件程序的设计 (9)4.1 主程序 (10)4.2 A/D转换子程序 (11)4.3 中断显示程序 (12)5使用说明与调试结果 (13)6总结 (13)参考文献................................ 错误！未定义书签。
附录1 源程序 ........................... 错误！未定义书签。
附录2原理电路.......................... 错误！未定义书签。
1 引言在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。
而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
数字电压表简称DVM，它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的仪表。
基于单片机的数字电压表的课程设计
基于单片机的数字电压表的课程设计一、引言在电子测量领域，电压表是一种常见且重要的测量工具。
传统的模拟电压表存在精度低、读数不直观等缺点，而数字电压表则凭借其高精度、高稳定性和直观的数字显示等优势，在电子测量中得到了广泛的应用。
本课程设计旨在基于单片机设计一款数字电压表，以实现对直流电压的准确测量和数字显示。
二、设计要求1、测量范围：0 5V 直流电压。
2、测量精度：优于 01V 。
3、显示方式：四位数码管显示。
4、具备超量程报警功能。
三、系统总体设计本数字电压表系统主要由单片机最小系统、A/D 转换模块、数码管显示模块和报警模块组成。
单片机最小系统作为控制核心，负责整个系统的运行和数据处理。
A/D 转换模块将输入的模拟电压转换为数字量，供单片机读取。
数码管显示模块用于显示测量的电压值。
报警模块在测量电压超过设定范围时发出报警信号。
四、硬件设计1、单片机最小系统选用 STC89C52 单片机，其具有性能稳定、价格低廉等优点。
最小系统包括单片机芯片、晶振电路和复位电路。
2、 A/D 转换模块采用 ADC0809 芯片进行 A/D 转换。
ADC0809 是 8 位逐次逼近型A/D 转换器，具有 8 个模拟输入通道，能够满足本设计的需求。
3、数码管显示模块使用四位共阳极数码管进行电压显示。
通过单片机的 I/O 口控制数码管的段选和位选，实现数字的显示。
4、报警模块采用蜂鸣器作为报警元件，当测量电压超过 5V 时，单片机输出高电平驱动蜂鸣器发声报警。
五、软件设计软件部分主要包括主程序、A/D 转换子程序、数据处理子程序和显示子程序等。
1、主程序负责系统的初始化，包括单片机端口设置、A/D 转换器初始化等。
然后循环调用 A/D 转换子程序、数据处理子程序和显示子程序，实现电压的测量和显示。
2、 A/D 转换子程序控制 ADC0809 进行 A/D 转换，并读取转换结果。
3、数据处理子程序将 A/D 转换得到的数字量转换为实际的电压值，并进行精度处理。
单片机课程设计——数字电压表
单片机预习报告--------------电压表一．题目分析根据题目要求，系统设计需要基于自动控制原理，实现电压量程的自动切换、数据采样、电压显示等功能。
主要来说，系统由信号调理电路、A/D转换电路、单片机控制系统、数码显示系统等几个模块组成。
二．系统总体设计与框图系统框图如图下图所示。
该过程是：首先通过系列比较器检测输入电压的极性与范围，单片机根据电压极性与范围对继电器阵列进行相应的动作，实现了输入量程的全自动转换。
经过调理后的电压信号由AD转换后送出数码显示。
系统总体设计与框图三.各模块方案1）A/D采样系统采用ADC08322）自动量程切换量程切换电路包括电压衰减变换电路和无零漂小信号放大电路。
智能数字电压表中关键技术之一为自动量程转换问题。
用单片机控制多组继电器进行量程切换。
特点是简单实用，缺点是机械噪声大。
3）电压检测为了实现对输入的微小信号或大信号进行精确测量，我们拟采用信号放大或衰减预处理电路，即需要对被测量电压的极性、范围进行判断和确定，从而将被测电压的基本信息传递给单片机系统。
用多组比较器进行电压范围的分段检测，实现对输入电压的粗略测量。
为了粗略地得到被测量的电压范围采用多组比较器的方式，通过阶梯式比较的方法确定输入电压的范围。
4）显示部分采用LED数码管动态扫描显示。
采用3个位LED动态扫描显示的优点是能改善外部信号对显示的干扰，但单片机在工作时要求CPU不停地对LED更新，这将会降低系统的运行速度，且占用资源比较多。
5）信号调理模块该部分主要实现的功能是自动量程切换和电压变换，模块主要由电压极性检测电路、电压范围粗测电路、电压变换电路、继电器模块四部分组成。
7）继电器模块单片机是一个弱电器件,一般情况下它们大都工作在5V甚至更低.驱动电流在mA级以下.而要把它用于一些大功率场合,比如控制电动机,显然是不行的.所以,就要有一个环节来衔接,这个环节就是所谓的"功率驱动".继电器驱动就是一个典型的、简单的功率驱动环节.在这里,继电器驱动含有两个意思:一是对继电器进行驱动,因为继电器本身对于单片机来说就是一个功率器件;还有就是继电器去驱动其他负载,比如继电器可以驱动中间继电器,可以直接驱动接触器,所以,继电器驱动就是单片机与其他大功率负载接口.四．元件清单五．程序设计程序流程图如下。
单片机课程设计报告数字电压表
单片机课程设课题名称：数字电压表课程原理：1、模数转换原理：试验中，我们选用ADC0809作为模数转换的芯片，其为逐次逼近式AD转换式芯片，其工作时需要一个稳定的时钟输入，根据查找资料，得到ADC0809的时钟频率在10KHZ~1200KHZ,我们选择典型值640KHZ。
课题要求测量电压范围是0到5V，又ADC0809的要求：V ref+<=Vcc,V ref->=GND，故我们取V ref+=+5V，V ref-=0V。
由于ADC0809有8个输入通道可供选择，我们选择IN0通道，直接使ADC0809的A、B、C接地便可以了，在当ADC0809启动时ALE引脚电平正跳变时变可以锁存A、B、C 上的地址信息。
ADC0809可以将从IN0得到的模拟数据转换为相应的二进制数，由于ADC0809输出为8位的二进制数，转换时将0到5V分为255等分，所以我们可以得到转换公式为x/255*5化简为：x/51,x为得到的模拟数据量，也就是直接得到的电压量。
在AD转换完成后，ADC0809将在EOC引脚上产生一个8倍于自身时钟周期的正脉冲，以此来作为转换结束的标志。
然后当OE引脚上产生高电平时，ADC0809将允许转换完的二进制数据输出。
2、数据处理原理：由ADC0809的转换原理可以知道我们从其得到数据还只是二进制数据，我们还需要进一步处理来的到x的十进制数，并且对其进行精度处理，也就是课题要求的的精确到小数点后两位，在这里我们用51单片机对数据进行处理。
我们处理数据的思路是：首先将得到的二进制数直接除以十进制数51，然后取整为x的整数部分，然后就是将得到的余数乘以10，然后再除以51，再取整为x的十分位，最后将得到的余数除以5得到x的百分位。
3、数据显示原理：试验中我们用到四位一体的七段数码管，所以我们只能考扫描显示来完成数码管对x的显示，我们用的是四位数码显示管，但是x只是三位的，故我们将将第四位显示为单位U，通过程序的延时，实现四位数码管的稳定显示。
单片机课程设计 数字电压表
一目的和意义 (2)二任务和要求 (2)1、设计任务 (2)2、设计要求 (2)三设计思路 (2)四、系统结构框图与工作原理 (2)1、系统结构框图 (2)2、工作原理 (3)五、硬件介绍 (3)1、单片机系统 (3)2、ADC0808主要特性 (5)ADC0808的外部引脚特征： (5)3、ADC0808的内部结构及工作流程 (7)六、复位电路和时钟电路 (8)1、复位电路设计 (8)2、时钟电路设计 (8)七LED显示系统设计 (9)1、 LED基本结构 (9)2、LED显示器的选择 (9)3、 LED译码方式 (9)4、LED显示器与单片机接口间的设计 (10)八、A/D转换电路和测量电路的设计 (11)九、程序设计 (12)1、程序设计总方案 (12)2、系统子程序设计 (12)十、使用说明与调试结果 (14)十一、总结 (15)参考文献 (16)附一系统原理图 (17)附二程序清单 (18)一目的和意义《单片机原理与接口技术》课程设计是在完成《单片机原理及其接口技术》的理论教学之后安排的一个实践教学环节。
《单片机原理与接口技术》课程设计是学习单片机理论的重要实践环节。
在单片机课程基础上，通过本课程设计的学习使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解；使学生了解和掌握单片机应用系统软件的软硬件设计工程、方法及实现，强化单片机应用电路的设计与分析能力。
提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风，培养学生综合运用理论知识解决问题的能力。
二任务和要求1、设计任务基于MCS-51系列单片机AT89C51，设计一个能测量0~5V直流电压的数字电压表2、设计要求(1）选用A/D转换器ADC0808，测定0——+5V范围内的直流电压值。
（2）采集的数据送四位数码管实时显示。
（3）实现多路电压循环测量和循环显示。
三设计思路1、根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。
2、A/D转换采用ADC0808实现，与单片机的接口为P0口和P2口。
单片机数字电压表课程设计报告
单片机数字电压表课程设计报告单片机数字电压表课程设计报告摘要:本次课程设计采用单片机来实现数字电压表的设计，通过对市场上常见单片机的选型和开发工具的使用，实现了数字电压表的硬件和软件设计。
该数字电压表具有分辨率高、测量精度高、响应速度快等特点，可广泛应用于测量高压、低压、直流电压等领域。
关键词：单片机、数字电压表、驱动电路、计数器一、课程设计目的本次课程设计旨在让学生了解数字电压表的设计方法和原理，通过使用单片机来实现数字电压表的设计，提高学生的实践能力和创新能力。
同时，通过本次课程设计，还可以让学生了解单片机的使用方法和开发工具的使用，加深对单片机应用的理解。
二、课程设计内容本次课程设计采用单片机来实现数字电压表的设计，具体包括以下内容:1. 对市场上常见单片机的选型和开发工具的使用。
2. 设计数字电压表的硬件电路，包括驱动电路、计数器、计数器清零电路等。
3. 设计数字电压表的软件电路，包括计数器清零程序、计数器累加程序、显示程序等。
4. 将数字电压表与单片机连接，进行测试和调试。
三、课程设计原理数字电压表的设计原理是利用单片机的计数器来实现对电压值的计数和显示。
单片机通过外部时钟信号来控制计数器的计数频率，将计数器的计数值累加到显示寄存器中，从而实现对电压值的显示。
同时，通过对电压值的测量和计算，可以实现对高压、低压、直流电压的测量和显示。
四、课程设计步骤1. 对市场上常见单片机的选型和开发工具的使用。
2. 设计数字电压表的硬件电路，包括驱动电路、计数器、计数器清零电路等。
3. 设计数字电压表的软件电路，包括计数器清零程序、计数器累加程序、显示程序等。
4. 将数字电压表与单片机连接，进行测试和调试。
五、课程设计成果通过本次课程设计，学生可以独立完成数字电压表的硬件和软件设计，掌握单片机的应用和开发技巧，提高实践能力和创新能力。
同时，学生还可以根据实际应用需求，对数字电压表进行改进和创新，提高其实用性和市场竞争力。
单片机课程设计报告——数字电压表
数 字 电 压 表单片机课程设计报告班 级：姓 名：学 号：指导教师：2011 年 3 月 29 日数字电压表电路设计报告一、题目及设计要求采用51系列单片机和ADC 设计一个数字电压表，输入为0～5V 线性模拟信号，输出通过LED 显示，要求显示两位小数。
二、主要技术指标1、数字芯片A/D 转换技术2、单片机控制的数码管显示技术3、单片机的数据处理技术三、方案论证及选择主要设计方框图如下：1、主控芯片方案1：选用专用转化芯片INC7107实现电压的测量和实现，用四位数码管电压采集 模数转换 单片机处理 数码管显示显示出最后的转换电压结果。
缺点是京都比较低，内部电压转换和控制部分不可控制。
优点是价格低廉。
方案2：选用单片机AT89C51和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。
缺点是价格稍贵；优点是转换京都高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。
基于课程设计的要求和实验室能提供的芯片，我选用了：方案2。
2、显示部分方案1：选用4个单体的共阴极数码管。
优点是价格比较便宜；缺点是焊接时比较麻烦，容易出错。
方案2：选用一个四联的共阴极数码管，外加四个三极管驱动。
这个电路几乎没有缺点；优点是便于控制，价格低廉，焊接简单。
基于课程设计的要求和实验室所能提供的仪器，我选用了：方案2。
四、电路设计原理模拟电压经过档位切换到不同的分压电路筛减后，经隔离干扰送到A/D转换器进行A/D转换。
然后送到单片机中进行数据处理。
处理后的数据送到LED 中显示。
同时通过串行通讯和上位通信。
硬件电路及软件程序。
而硬件电路又大体可分为A/D转换电路、LED显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用汇编语言编程，利用Keil和PROTEUS 软件对其编译和仿真。
一般I/O接口芯片的驱动能力是很有限的，在LED显示器接口电路中，输出口所能提供的驱动电流一般是不够的尤其是设计中需要用到多位LED，此时就需要增加LED驱动电路。
单片机课程设计报告-简易数字电压表
TLC0834
P87C52X2
图1
1） A/D 转换部分
1.1 TLC0834 AD 转换器 TLC0834 的启动和转换可以由软件自由控制。根据 TLC0834 的工作时序图，
图 2 控制逻辑表
图 3 时序图
其转换过程是： 片选 置 CS 为低（保证 CS 有一个从高到低的跳变），该电
平能使所有的逻辑功能有效， CS 引脚在整个转换过程中应保持 低电平。此时 DO 端为高阻，DI 端等待指令 起始 向 DI 端输出第一个逻辑高，表示起始位。由于 DI 端
;调用数据转换子程序 LCALL TURN_SUB ;调用显示子程序 LCALL DISP_SUB ;转换成通道 1 CH1: CLR P1.6 ;清时钟 CLR P1.5 SETB P1.7 ;CS=1 CLR P1.7 ;CS=0 SETB P1.5 ;置 1 启动位 SETB P1.6 CLR P1.6 SETB P1.5 ;1 写 SGL SETB P1.6;时钟 0-1 跳变 CLR P1.6 SETB P1.5 ;1 写 ODD SETB P1.6 CLR P1.6 CLR P1.5 ;0 写 SELECT BIT1 SETB P1.6 CLR P1.6 ;通道 0，单端输入 SETB P1.6
C3
10uF
9
RST
R2
10k 29 30 31 PSEN ALE EA
RV3
58%
U5
1 2 3 4 5 6 7 8 V+ CS CH0 CH1 CH2 CH3 DGND AGND ADC0834 CLK SARS 12 11
RV1
58%
1k
DI DO VCC VREF
13 10 14 9
单片机课程设计数字电压表
目录1 引言 (1)2设计原理及要求 (2)2.1数字电压表的实现原理 (2)2.2数字电压表的设计要求 (2)3软件仿真电路设计 (3)3.1设计思路 (3)3.2仿真电路图 (3)3.3设计过程 (3)3.4 AT89C51的功能介绍 (4)3.4.1简单概述 (4)3.4.2主要功能特性 (4)3.4.3 AT89C51的引脚介绍 (5)3.5 ADC0808的引脚及功能介绍 (6)3.5.1芯片概述 (6)3.5.2 引脚简介 (7)3.5.3 ADC0808的转换原理 (7)3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (7)3.6.1芯片概述 (7)3.6.2引脚介绍 (8)3.7 LED数码管的控制显示 (8)3.7.1 LED数码管的模型 (8)3.7.2 LED数码管的接口简介 (8)4系统软件程序的设计 (10)4.1 主程序 (10)4.2 A/D转换子程序 (10)4.3 中断显示程序 (11)5电压表的调试及性能分析 (13)5.1 调试与测试 (13)5.2 性能分析 (13)6电路仿真图 (14)7总结 (15)参考文献 (16)附录1 源程序 (17)附录2 仿真原理电路 (23)1 引言随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器／计数电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。
数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。
本章重点介绍单片机A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力理。
单片机数字电压表课程设计
目录1 引言 (1)2 设计要求及思路 (2)2.1设计要求 (2)2.2设计思路 (2)3 硬件选择和电路设计 (3)3.1硬件选择 (3)3.1.1 A/D转换器ADC0808 (3)3.1.2 AT89C51 (4)3.1.3 七段共阳极数码管 (6)3.2电路设计 (6)3.2.1 主电路部分 (6)3.2.2 显示电路 (7)3.2.3 八路电压生成电路 (7)3.2.4 通道选择电路 (8)3.2.5 整体电路 (8)4 软件设计与说明 (10)4.1PROTEUS软件简介 (10)4.1.1 Proteus ISIS的启动 (10)4.1.2 Proteus ISIS的工作界面 (11)4.2KEIL简介 (11)4.3程序的总体设计 (13)4.4模数转换 (14)4.5数据处理及转换 (14)5 系统的调试及仿真 (16)5.1系统的调试 (16)5.2系统的仿真 (16)5.2.1 单路显示的仿真 (16)5.2.2 多路显示的仿真 (17)6心得体会 (18)参考文献 (19)附录 (20)1 引言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)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。
这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
它是一门实践性很强的技术，不仅需要掌握硬件电路没计，同时要求学习者掌握一门编程语言，汇编或者C语言等，因此给广大初学者的学习带来了很大的难度。
在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。
单片机课程设计(直流数字电压表)
课程设计总结与展 望
课程设计目标：掌握单片机基础知识，学会设计直流数字电压表 课程设计内容：包括硬件设计、软件设计、调试和测试等 课程设计成果：成功设计并制作出直流数字电压表 课程设计收获：提高了单片机应用能力，增强了团队合作和沟通能力
课程设计展望：未来将继续深入学习单片机技术，提高实践能力，为未来就业做好准备
实际应用：可用于测量直流电压，广泛应用于电子、电力等领域 市场前景：随着电子技术的发展，市场需求不断增长 技术更新：需要不断更新技术，提高测量精度和稳定性 市场竞争：面临国内外竞争对手的压力，需要提高产品质量和降低成本
智能化：单片机技术在智能设备中的应用越来越广泛，未来发展方向将更加智能化。
物联网：单片机技术在物联网中的应用越来越广泛，未来发展方向将更加注重物联网技术的应用。
单片机课程设计（直 流数字电压表）
汇报人：
目录
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单片机课程设计概 述
硬件电路设计
软件程序设计
系统调试与测试
课程设计总结与展 望
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单片机课程设计概 述
掌握单片机的基本原理和编程方法 提高动手实践能力和创新能力 培养团队合作精神和解决问题的能力 为未来的学习和工作打下坚实的基础
电源测试：检查电源电压是 否稳定，是否符合要求
信号测试：检查信号输入、 输出是否正常，是否符合要 求
功能测试：检查系统功能是 否正常，是否符合设计要求
性能测试：检查系统性能是 否满足设计要求，如响应时 间、精度等
稳定性测试：检查系统在 长时间运行下的稳定性， 如温度、湿度等环境因素 对系统的影响
软件调试：通过运行程序，发现并修复程序中的错误 软件测试：通过测试程序，验证程序的功能和性能是否符合预期 测试方法：包括单元测试、集成测试、系统测试等 测试工具：可以使用自动化测试工具，如JUnit、Selenium等
单片机课程设计数字电压表设计
目录摘要 (2)1.设计目的与功能要求 (3)1.1设计目的 (3)1.2功能要求 (3)2.总体设计 (3)2.1系统设计 (3)2.2设计方案 (3)2.3总体设计框图 (4)3.硬件电路设计 (5)3.1核心元器件介绍 (5)3.1.1芯片介绍 (5)3.1.2其它部分简介 (11)1.模拟电压输入部分 (11)2.四位八段共阴极数码管 (12)3.报警装置 (13)4.软件设计 (13)4.1 C语言流程图 (13)4.2 C语言程序清单 (15)5.调试仿真 (18)6.设计总结 (20)<参考文献> (21)摘要数字电压表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。
它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大减少了因人为因素所造成的误差事件。
数字电压表是把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。
数字电压表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电压表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。
本设计采用了以单片机为开发平台，控制系采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0808，系统除能保确实现要求的功能以外，还能方便进行8路其他A/D转换量得测量、远程测量结果传送等扩展功能。
简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。
关键词：单片机；AT98C52；A/D转换；ADC0808；数据处理AbstractThe birth of the digital voltmeter broken the traditional electronic surveyinginstrument patterns and structure.It shows clear intuitive, readings accurate, use of advanced digital display technology, greatly reducing the caused by human factors error of events. Digital voltmeter is the continuous analogue (dc input voltage) convert discontinuous, discrete digital form, and to display appearance.The digital voltmeter electronic technology, computing technology, automation technology results with the precision electric measurement technology closely together,become instrument and meter field independent and complete a branch, digital voltmeter electronic instruments field marks a revolution, also started the modern electronic measurement technology precedent. This design USES A USES singlechip development platform, and control department AT89C52 microcontroller, A/D conversion using ADC0808, except that the system realized required functions,but also can facilitate assessment of no.8 other A/D conversion amount must measurement, remote measurement results delivery etc function expansion. Simple digital voltage measurement circuit by the A/D conversion, data processing, display and control etc.Keywords: SCM;AT89C52;A/D conversion;ADC0808;data processing1.设计目的与功能要求1.1 设计目的利用单片机AT89C52及ADC0808制作3位数字电压表，更好地学习掌握单片机AT89C52的工作原理及A/D的转换编程方法。
单片机数字电压表课程设计
.目录一设计目的 (1)二设计要求 (1)三总体设计 (1)3.1 原理框图 (1)3.2 框图功能说明 (1)四单元电路设计 (2)4.1 A/D转换电路 (2)4.1.1 MC14433原理框图、引脚及其功能 (2)4.1.2 MC14433工作原理 (3)4.1.3 电路积分元件的选取 (4)4.2 精密基准电压源 (5)4.3显示电路 (5)4.4译码显示驱动电路 (5)4.4.1 CD4511引脚及其功能 (6)4.4.2 CD4511工作原理 (6)4.4.3 CD4511功能表 (7)4.5 数字电压表设计电路 (7)五调试 (9)5.1 数码显示部分的调试 (9)5.2 标准电压源的调整 (9)5.3 总装总调 (9)六电路测试及测试结果 (10)6.1 测试方法 (10)6.2 测试结果 (10)6.3 性能分析 (10)七设计总结 (11)八参考文献 (12)附录 (13)一设计目的1. 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤，进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。
2. 学习和练习在面包板上接线的方法、技术和注意事项。
3. 学习数字电路实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧。
4. 培养细致、认真做实验的习惯。
5. 培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。
二设计要求1. 说明电路的工作原理；2. 主要单元电路和元器件参数计算、选择、使用方法及功能；3. 画出总体电路图；4.上交完整的实习报告；三总体设计3.1 原理框图图 3-1 数字电压表原理框图3.2 框图功能说明1. 基准电源：提供A/D转换参考电压，基准电压的精度和稳定性是影响转换精度的主要因素。
2. A/D电路：A/D转换器是数字电压表的核心部件，由它完成模拟量转换为数字量的任务。
3. 译码驱动电路：将二--十进制（BCD）码转换成七段供LED发光管显示信号。
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《单片机技术及其应用》课程设计报告题目：数字电压表的设计班级：11通信本2班学号：1011028432姓名：段苓苓同组人员：钟梦为梅韶田赵赫宇周洋指导教师：刘少敏薛莲2014年06月26日目录1 引言 (1)1.1 设计意义 (1)1.2 系统功能要求 (1)2 设计内容 (1)2.1 设计思路 (1)2.2 主要功能 (2)3 方案论证 (2)3.1 程序设计 (2)3.2 电路设计原理 (3)3.3 软件设计方案 (4)3.4 硬件设计方案 (4)4 单元电路设计 (5)4.1 数码管显示器 (5)4.2 单片机的晶振电路 (6)4.3 显示模块 (7)4.4 ADC0808模数转换芯片 (7)4.5 复位电路 (8)4.6 AT89C52单片机的引脚介绍 (9)4.7 模拟输入电路 (10)4.8 总电路设计 (10)5 系统软件程序的设计 (11)5.1 主程序 (11)5.2 A/D转换子程序 (11)5.3 显示子程序 (11)6 调试及性能分析 (11)6.1 调试方法及步骤 (11)6.2 实物调试数据 (12)6.3 误差分析 (13)7 心得体会 (14)8 指导老师意见 (15)附录： (16)数字电压表的设计1 引言1.1 设计意义我们学习的是单片机这门课程，这门课程最显著的特点就是它是一门实用技术课程，它要求我们不仅仅要掌握扎实的理论基础，更重要的是要学会如何去真真利用它为我们的电路设计服务，也只有通过课程设计这样的动手实践才是我们掌握这门技术的最佳途径，因此，我们开设这样的实践是很重要的，也是我们努力去学习钻研的动力。
数字电压表是采用数字化检测技术，把连续的模拟量（直流输入电压）换成不连续的、离散的数字形式并加以现实的仪表，克服了传统模拟电压表的读书不方便和不精确等问题。
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，还可以与PC进行实时通信。
目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已广泛应用于电子电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，展现了强大的生命力。
与此同时，由数字电压表扩展而成的各种通用及专用数字化仪器，也把电量及非电量测量技术提高到了崭新的水平，因此，通过这次课程设计能让我们了解这些知识，为以后研究相关技术打下坚实的基础。
1.2 系统功能要求采用51系列单片机和ADC设计一个数字电压表，测量0~5V范围内的8路输入电压值，并在4位LED数码管上轮流显示或单路选择显示，要求显示两位小数。
2 设计内容2.1 设计思路（1）根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。
（2）A/D转换采用ADC0808实现，与单片机的接口为P1口和P2口的高四位引脚。
（3）电压显示采用4位一体的LED数码管。
（4）LED数码的段码输入,由并行端口P0产生：位码输入，用并行端口P2低四位产生。
2.2 主要功能（1）以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表（2）1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。
（3）电压显示用4位一体的LED数码管显示，至少能够显示两位小数。
3 方案论证3.1 程序设计为了在C语言源程序中直接编写中断服务函数的需要，KeilCx51编译器对函数的定义进行了扩展，增加了一个扩展关键字interrupt，它是函数定义是的一个选项，加上这个选项即可以将一个函数定义成中断服务函数。
定义中断服务函数的一般形式为：函数类型函数名（形式参数表） [interrupt n] [using n] 由于ADC0809的CLOCK的时钟频率不高于640KHZ，在这利用定时器T0的中断产生时钟频率，则可设置为：void t0(void) interrupt 1 using 0ADC0809的时序图如下：图3-1 ADC0808的时序图由时序图可知，只有在转换期间，EOC处于低电平，因此在AD转换开始前EOC置为低电平，START在上升沿期间将芯片内的所有寄存器清零，在下降沿来临时开始转换，由于所用的时钟为100KHz，比较的缓慢不需要再延时，在此等待转换结束，结束后将其数字量输出。
根据上述分析及原理，可设计程序流程图如下：图3-2 程序流程图3.2 电路设计原理模拟电压经过档位切换到不同的分压电路筛减后，经隔离干扰送到A/D转换器进行A/D转换。
然后送到单片机中进行数据处理。
处理后的数据送到LED中显示。
同时通过串行通讯与上位通信。
硬件电路及软件程序。
而硬件电路又大体可分为A/D转换电路、LED显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用汇编语言编程，利用Keil和PROTEUS 软件对其编译和仿真。
一般I/O接口芯片的驱动能力是很有限的，在LED显示器接口电路中，输出口所能提供的驱动电流一般是不够的尤其是设计中需要用到多位LED，此时就需要增加LED驱动电路。
驱动电路有多种，常用的是TTL或MOS集成电路驱动器，在本设计中采用了74LS244驱动电路。
本实验采用AT89C51单片机芯片配合ADC0809模/数转换芯片构成一个简易的数字电压表，原理电路如图1所示。
该电路通过ADC0809芯片采样输入口IN0输入的0～5 V的模拟量电压，经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道D0～D7传送给AT89C51芯片的P0口。
AT89C51负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示段码，并通过其P1口传送给数码管。
同时它还通过其三位I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3产生位选信号，控制数码管的亮灭。
另外，AT89C51还控制着ADC0809的工作。
其ALE管脚为ADC0809提供了1MHz工作的时钟脉冲；P2.4控制ADC0809的地址锁存端(ALE)；P2.1控制ADC0809的启动端(START)；P2.3控制ADC0809的输出允许端(OE)；P2.0控制ADC0808的转换结束信号(EOC)。
3.3 软件设计方案系统刚上电时，初始化程序主要执行70H-77H内存单元清0和P2口置0等准备工作。
在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。
当进行一次测量后，将显示每一通道的A/D转换值，每个通道的数据显示时间在1S左右。
主程序在调用显示子程序与测试子程序之间循环。
图3-3 A/D 转换测试子程序流程图A/D转换测量子程序用来控制对ADC0809的8路模拟输入电压的A/D转换，并将对应的数值移入70H~77H内存单元。
3.4 硬件设计方案3.4.1 主控芯片选用单片机AT89C52和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。
缺点是价格稍贵；优点是转换京都高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。
3.4.2 显示部分基于课程设计的要求和实验室所能提供的仪器，选用一个四联的共阴极数码管，外加四个三极管驱动。
这个电路几乎没有缺点；优点是便于控制，价格低廉，焊接简单。
图3-4 数字电压表系统设计方框图4 单元电路设计4.1 数码管显示器数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
图4-1 共阴极数码管及其接口电路4.2 单片机的晶振电路晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。
由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。
这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。
一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。
本设计采用12MHz晶振，并联两个30pF电容构成晶振电路。
图4-2 单片机晶振电路4.3 显示模块该模块为数字电压表的显示模块，主要由4位7端共阳LED数码管和PNP 三极管构成的选通电路构成。
其中，我们需注意共阳数码管的数字0-9的编码，另外，每个位选管要与程序对应。
位选是通过单片机P3.0-P3.3口控制三极管的基极从而控制每位数码管的选通。
图4-3 显示模块电路4.4 ADC0808模数转换芯片图4-4 ADC0808的引脚ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。
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。
ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。
一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。
引脚功能（外部特性）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。
各引脚功能如下：1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。
8、14、15和17～21：8位数字量输出端。
22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
6（START）： A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
7（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）。