0—5V电压测量数码管显示

《单片机课程设计》

课程设计报告

题目：电压测量LCD显示

院（系）：机电与自动化学院

专业班级：电气0902

学生姓名：袁帅

学号：20092822066

指导教师：胡胜

20 11 年 12 月 11 日至20 11 年 12 月 23 日

华中科技大学武昌分校制

目录

1．课程设计任务与目的 (1)

1.1设计任务 (1)

1.2设计目的 (1)

2．硬件电路原理图 (1)

3.V/F转换电路 (2)

3.1V/F转换原理： (4)

3.2 V/F转换硬件原理图 (4)

3.3 LED硬件电路图 (5)

4.主程序流程图 (5)

4.1子程序名称：LOOP1 (6)

4.2子程序名称：PTDS (6)

5.有效测量数据 (7)

6.误差分析 (7)

7.心得体会 (8)

参考文献 (10)

附录1系统完整程序…………………………………………………………页码

1.课程设计任务与目的

本设计是简易数字电压表，随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。本设计为在参阅了大量资料的基础上应用所学知识设计完成的一种基于89C51单片机的一种电压测量电路,使用数码管模块显示。

1.1设计任务

0-5V电压测量（数码管显示）

要求：测量值在数码管上显示；

显示到小数点后三位；

1.2设计目的

1．通过课程设计，巩固所学的理论知识；

2．综合运用单片机课程中所学的理论知识，独立完成一个课题的设计；

3．通过查阅手册和参考文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力；

4．熟悉掌握各种芯片的类型和特性，并掌握合理选用的原则；

5.提高软件使用、硬件调试和排除故障的能力；

6．掌握数子电子仪器的使用方法；

7. 学会撰写课程设计论文，提高撰写设计报告的能力；

8. 培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度；

9. 经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、使学生得到一次较全面

的工程实践训练，通过理论联系实际，提高和培养创新能力，为后续课程的学习，毕业设计，毕业后的工作打下基础。

2.硬件电路原理图

按系统功能实现要求，决定控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809，显示采用LED七段共阴极数码管。系统除能确保复位控制，外加键盘电

路进行采样值的控制功能外，还可以方便的进行其他八路模拟量的测量。

根据项目要求，确定该系统的设计方案，图1为该系统设计方案的结构框图。硬件电路有6部分组成，即单片机、时钟电路、复位电路、LED显示电路、A/D

转换器和测量电压输入电路。

图1 系统结构框图

3. V/F转换电路

在数字测量控制领域中，两种最常用的信号时电压量和频率量。电压量通过A/D转换而成为数字量，频率量通过计数器计数而成为数字量。V/F转换器件就是将输入电压幅值转换成频率与输入电压成正比的脉冲串。本设计中使用的V/F集成电路芯片为

LM331。

图2 LM331结构框图

图3 LM331波形图

图4 LM331的电路图3.1V/F转换原理：

图2中，精密电流源产生基准电流R I ，流经L R ,L C 产生电压x V ,输入模拟i V 与

x V 相比较，当i V >x V 时，输入比较器输出高电平，启动单脉冲定时器，使输出驱动管导通，输出端out f 为逻辑低电平，同时，电流开关打向左边，电流源I R 对电容

L C 充电。此时由于单脉冲定时器内复零晶体管截止，电源CC V 也通过电阻t R 对电

容t C 充电，充电时间t t C R t ∙=1.1。电容L C 充电使x V 升高，当x V >i V 时，定时器复位，输出驱动管截止，输出端out f 为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C i 通过复位晶体管迅速放电：电流开关打向右边，电容L C 对电阻L R 放电。当电容

L C 放电电压等于输入电压i V 时，输入比较器再次输出高电平如此反复循环。

设电容L C 的充电时间为1t ,放电时间为2t ，则根据电容L C 上电荷平衡的理，有

L L 21L L R /R V /R V -I t t =）（ L x 21L x R /R V )t /R V (I t ==

而i x V V ≈，故可得

)/(10t I R V f R L i =

可见，输出脉冲频率与输入电压成正比，从而实现了电压/频率转换。将此输出脉

冲送入单片机的定时/计数器外部脉冲输入端（ 3.4P 或 3.5P ），测频即可。 3.2 V/F 转换硬件原理图

图5 V/F 转换硬件原理图

3.3 LED 显示硬件电路图

图8 LED 显示硬件电路图

4.主程序流程图

图8 主程序流程图

4.1 子程序名称： LOOP1

入口参数： R2,R3表示二进制数

开始

定时器0T 、1T 初始化

启动V/F 转换器开始采集转换

1s 后采集转换结果送入50H 、51H

调用二转十子程序 将二进制数转化为十进制

转换结果拆字后送到 显示缓冲器40H ～45H 单元

调用LED 显示子程序 显示结果