简易数字电压表

目录

前言 (2)

一、总体设计 (2)

二、硬件设计 (3)

1、A/D转换电路 (3)

2、晶振电路 (4)

3、复位电路 (5)

4、AT89C52单片机介绍 (6)

5、显示电路 (7)

三、软件设计 (8)

1、主程序流程图 (8)

2、A/D转换子程序流程图 (8)

四、调试说明 (9)

五、使用说明 (10)

六、结论 (11)

参考文献 (11)

附录 (12)

Ⅰ、系统电路图 (12)

Ⅱ、程序清单 (12)

前言

本课程设计实现电压数字化测量的方法是模—数（A/D）转换，本设计将用AD 转换芯片ADC0808对模拟信号进行转换，AD转换芯片ADC0808的基准电压端，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。AD转换芯片ADC0808将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号。然后再通过对单片机AT89SC52进行软件编程，使单片机按规定的时序采集这些数字信号，通过一定的算法计算算出被测量电压值，最后驱动数码管进行电压显示。

简易数字电压表可以测量范围0至5伏范围内的8路输入电压值，并在4位LED数码管上轮流显示或选择显示。其测量最小分辨率为0.02V。本系统主要包括四大模块：数据采集模块、控制模块、显示模块、A/D转换模块。

一、总体设计

因ADC0809在Protues中无法进行仿真，因此选用ADC0808代替ADC0809。然后选用单片机AT89C52和A/D转换芯片ADC0808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。

将数据采集接口电路输入电压传入ADC0808数模转换元件，经转换后通过OUT1至OUT8与单片机P0口连接，把转换完的模拟信号以数字信号的信号的形式传给单片机，信号经过单片机处理从LED数码显示管显示。P3实现通道选择，P2口接数码管位选，P1接数码管，实现数据的动态显示。

二、硬件设计

1、A/D转换电路

A/D转换的作用是进行模数转换，把接收到的模拟信号转换成数字信号输出。在选择A/D转换时，先要确定A/D转换精度、转换速度以及转换位数等，A/D转换的位数确定与整个测量控制系统所需测量控制的范围和精度有关，在数字电压表设计中采用了8位A/D转换器ADC0808。

图1 ADC0808

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）

ADC0808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。

A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。

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）。

9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

11（Vcc）：主电源输入端。

12（VREF（+））和16（VREF（-））：参考电压输入端

13（GND）：地。

23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路.

ADC0808应用说明

（1）.ADC0808内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。

（2）.初始化时，使ST和OE信号全为低电平。

（3）.送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。

（4）.在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。

（5）.是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。

（6）.当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。

2、晶振电路

图2 晶振电路

电路中的晶振即石英晶体震荡器。由于石英晶体震荡器具有非常好的频率稳定性和抗外界干扰的能力，所以，石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。通过基准频率来控制电路中的频率的准确性。同时，它还可以产生振荡电流，向单片机发出时钟信号。

晶振电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，使用晶体震荡器时，c1,c2取值20~40PF，使用陶瓷震荡器时c1,c2取值30~50PF。

XTAL1接外部晶体的一个引脚，XTAL2接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振。在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。一般情况下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。但是，当交变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。石英晶振起振后要能在XTAL2线上输出一个3V左右的正弦波，以便使MCS-52片内的OSC电路按石英晶振相同频率自激振荡。通常，OSC的输出时钟频率fOSC为0.5MHz-16MHz，典型值为12MHz或者11.0592MHz。电容C1和C2可以帮助起振，典型值为30pF，调节它们可以达到微调fOSC的目的。

3、复位电路

图3 复位电路

复位电路的主要功能是使单片机进行初始化，在初始化的过程中需要在复位引脚上加大于2个机器周期的高电平。复位后的单片机地址初始化为

0000H，然后继续从0000H单元开始执行程序。在复位电路中提供复位信号，等到系统电源稳定后，再撤销复位信号。但是为了在复位按键稳定的前提下，电