基于AT89C51单片机的数字电压表设计

单片机课程设计报告基于ａt８９c51的数字电压表设计

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基于ＡＴ89C51单片机的数字电压表设计

摘要

数字电压表是常用的对电子电路进行检测的较精密仪器之一。本文的设计思想是一种基于单片机的数字电压表设计方式。该设计主要由三个模块组成：A／D转换模块、数据处理主控模块和显示模块。Ａ/Ｄ转换模块主要由芯片ADC0８０8来完成,它负责将采集到的模拟量转换为相应的数字量传送到数据处理模块(单片机）。数据处理主控模块由单片机AＴ89C51来完成，它负责将AＤC08０８传送过来的数字量经过一定的数据处理，产生相对应的显示码传送到显示模块进行显示。此外，它还控制芯片ADC080８的工作。经过仿真软件结果表明本设计中的电压表电路简单，所用元件较少,成本低且测量精度高。此电压表可以测量0—5V的模拟输入电压值，并通过一个四位一体的共阴数码管显示出来。

关键词:数字电压表，单片机，A/D转换,AT89C51，ADC0808

目录

第１章绪论 (1)

第2章系统整体设计思路及方案ﻩ2

2.1 设计题目ﻩ2

2.2 设计思路ﻩ2

2．3 设计方案ﻩ2

第３章数字电压表的硬件设计 (3)

３.１单片机主控制模块的设计ﻩ3

3.1.1 ＡT89C５1性能简介.................................. ３

3．１.２AＴ89C５1各引脚功能 (3)

3.1．３ＡT８9C５1的复位电路和时钟电路 (5)

3．2 A/Ｄ转换电路设计ﻩ6

3．2.1 ADC０808的主要特性ﻩ７

３.2．2 AＤC0８0８各引脚功能 (7)

3.３显示电路的设计ﻩ８

３.4 总体电路设计 (10)

第4章数字电压表的软件设计....................................... 1１4．1 设计流程图 (11)

4．2 各子程序简介ﻩ错误!未定义书签。

10

第5章软件调试ﻩ

5.1 软件调试.................................... 错误!未定义书签。

５.2 误差分析ﻩ错误!未定义书签。

结论................................................ 错误!未定义书签。参考文献ﻩ6

1

附录程序截图及解释 (17)

第1章绪论

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(ＤｉgｉｔaｌVｏｌtmetｅr)简称ＤAM,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。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，有精度高、抗干扰能力强、集成方便,还可与PＣ进行实时通信等优点。

目前,由各种单片机和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、自动测试系统等领域,显示出了它极强的生命力。与此同时，由DＶM扩展而成的各种通用及专用数字仪表仪器,也把电量及非电量技术提高到崭新水平。新型数字电压表以其高准确度、高可靠性、高分辨率、高性价比等优良特性备受人们的青睐。

本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容,本系统主要包括三大模块:转换模块、数据处理模块及显示模块。其中，Ａ/D转换采用ADC080８对输入的模拟信号进行转换,控制核心AT89C5１再对转换的结果进行运算处理,最后驱动输出装置LED显示数字电压信号。

第2章系统整体设计思路及方案

2.1设计题目

基于单片机AT８9Ｃ51数字电压表的设计

2．2 设计思路

（１)根据设计题目,选择AT８９C51单片机为核心控制器件。

(２）Ａ/D转换采用ADＣ0８０8实现,连接单片机的P１口和P3口的四位引脚。

（３)电压显示采用４位一体的LED数码管。

(4)LＥD数码管的段码输入由端口P0产生；位码输入用端口P2产生。2.3设计方案

本设计选择AT89C51单片机作为核心控制器件。A/Ｄ转换采用ADC080８来实现。输入采用0～5V的直流电压源，电压显示采用４位一体的LＥD数码管，LED数码管的段码输人由端口P0输出,位码输人由端口 P２输出。

硬件电路设计由6个部分组成: A／D转换电路,AT８9Ｃ５1单片机系统,LED显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。硬件电路设计如图２-1所示。

图2-1 系统设计框图

第３章数字电压表的硬件设计

３．1 单片机主控制模块的设计

3.１.1 AＴ８9C51性能简介

AＴ89C51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ＡT89Ｃ51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。

AT89Ｃ51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。

3.1．2 ＡＴ89C5１各引脚功能

AＴ89C51提供以下标准功能:4KB的Flash闪速存储器，128B内部RAM，32个Ｉ/Ｏ口线,两个16位定时/计数器，一个５向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路,同时,ＡT８9C51可降至０Hz静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RＡM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作，掉电方式保存RAM中的内容,但震荡器停止工作并禁止其他所有工作直到下一个硬件复位。AT8９Ｃ51采用PＤＩＰ封装形式,引脚配置如图３-1所示。