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 (4)

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 ADC0808的引脚及功能介绍 (7)

3.5.1芯片概述 (7)

3.5.2 引脚简介 (8)

3.5.3 ADC0808的转换原理 (8)

3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (9)

3.6.1芯片概述 (9)

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)

3.7.2 LED数码管的接口简介 (10)

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 (11)

4.3 中断显示程序 (12)

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 (14)

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（DigitalV oltmeter）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。

本设计AT89C51单片机的一种电压测量电路,该电路采用ADC0808一种基于A/D转换电路，测量范围直流0～5V 的4路输入电压值，并在四位LED数码管上显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019V，测量误差约为正负0.02V。

2设计原理及要求

此次设计思路是利用单片机AT89C51与ADC0808设计一个数字电压表，测量0－5V之间的直流电压值，然后通过四位数码显示，为了设计简单化我使用的元器件数目较少。

2.1数字电压表的实现原理

ADC0808是8位的A/D转换器。当输入电压为5.00V时，输出的数据值为255（0FFH），因此最大分辨率为0.0196（5/255）。ADC0808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。通过按键选择可对8路循环显示，也可单路显示，单路显示可通过按键选择显示的通道数。

2.2数字电压表的设计要求

可以测量0～5V范围内的3路直流电压值。在4位LED数码管上轮流显示各路电压值或单路选择显示，其中3位LED数码管显示电压值，显示范围为0.00V～5.00V，1位LED数码管显示路数,3路分别为0-2。要求测量的最小分辨率为0.02V。

3软件仿真电路设计

3.1设计思路

多路数字电压表应用系统硬件电路由单片机、A/D转换器、数码管显示电路和按键处理电路组成，由于ADC0808在进行A/D转换时需要有CLK信号，本试验中ADC0808的CLK直接由外部电源提供为500kHz的方波。由于ADC0808的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。实际显示的电压值(D/256*VREF) ADC0808采用逐次逼近法转换，把模拟电压转换成16进制的D，由于是对直流电压0～5V进行采集，所以D对应的电压为V0 ，我们的目的就是要把V0显示在LED显示器上，因为单片机不好进行小数点计算，所以有：V0=2*D扩大了100倍，扩大100倍后的结果高八位放寄存器B，低八位放寄存器A，分寄存器B为0或不为0的情况进行存取数据，得到的结果个位放入R0，十位放入R1，通过查表使之显示在LED显示器。

3.2仿真电路图

用Protues软件仿真设计的电路如图3-1所示。

图3-1 仿真电路

3.3设计过程

简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。电路原理图见附录2。A/D转换由集成电路0808完成。0808具有8路模拟输入端口，地址(23-25)脚可决定对哪路模拟输入作A/D转换，22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2us宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时7脚输出高电平。9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D 转换数据从该端口输出。10脚为0808的时钟输入端，由外部信号源提供。单片机的P1、P3.0-P3.3端口作为四位LED数码管现实控制。P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A/D转换数据读入用，P2端口用作0808的A/D转换控制。

3.4 AT89C51的功能介绍

3.4.1简单概述

AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1 000次。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AT89C51是一种高效微控制器，AT89 C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机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。外形及引脚排列如图3-2所示。

图3-2 AT89C51芯片模型

3.4.2主要功能特性