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电子技术综合设计课程设计-基于单片机的直流数字电压表总结报告.docx
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电子技术综合设计课程设计-基于单片机的直流数字电压表总结报告.docx
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《电子技术综合设计》
设计报告
设计题目: 基于单片机的直流数字电压表
组长姓名: 学 号: 04131407
专业与班级:信息工程 13-04 班
姓 名: 学 号:
专业与班级:信息工程 13-04 班
姓 名: 学 号:
专业与班级:信息工程 13-04 班
时 间: 2015 ~ 2016 学年第(1)学期
指导教师: 成 绩: 日 期:2016.1.2
一、 课题任务
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。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而
得到广泛应用
[1]
。
本次电子技术综合设计以数字直流电压表的设计与制作为主要课题任务,本
系统主要包括四大模块:直流电源供电模块、A/D 转换模块、数据处理模块及显
示模块。其中,A/D 转换采用 ADC0809(仿真中使用 ADC0808)对输入的模拟信
号进行转换,控制核心 STC90C516RD+(仿真中使用 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
[2]
。
该系统的数字电压表电路简单,所用的元件较少,成本低,且测量精度和可
靠性较高。此数字电压表经过 proteus 软件仿真和调试,可以测量 0-5V 的 1 路
模拟直流输入电压值,并通过一个四位一体的 7 段数码管显示出来。
二、 方案比较与选择
1. 设计要求
(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) 独立设计 220V 转 5V 直流供电电源。
(3) 采用 1 路模拟量输入,能够测量 0-5V 之间的直流电压值。
(4) 电压显示用 4 位一体的 LED 数码管显示,电压显示单位为毫伏(mv)。
(5) 尽量使用较少的元器件。
2. 设计思路
(1) 根据设计要求,选择 STC90C516RD+单片机为核心控制器件。
(2) 电源部分使用 LM7805、整流桥等元器件构成 5V 输出电源。
(3) A/D 转换采用 ADC0809 实现,单片机 P1 口高四位控制 A/D 芯片,P2 口读
入数据。
(4) 电压显示采用 4 位一体的七段共阴极 LED 数码管。
(5) 由并行端口 P0 产生 LED 段码;由并行端口 P1 低四位产生位码。
3. 设计方案
硬件电路设计由 7 个部分组成;直流电源, A/D 转换电路,STC90C516RD+
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。
硬件电路设计框图如图 1 所示。
图 1 数字电压表系统硬件设计框图
三、 电路设计
1. 单片机系统
在单片机选择上,我们采用了国内宏晶科技研发的 STC90C516RD+芯片。
STC90C516RD+系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片
机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代 8051 系列单片机,指令代码完全兼容
传统 8051,但速度快 8-12 倍。12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周期可任意选择,
内部集成 MAX810 专用复位电路,时钟频率在 12MHz 以下时,复位脚可直接接地。
STC90C516RD+单片机具有以下特点
[3]
:
1) 增强型 6 时钟/ 机器周期,12 时钟/ 机器周期 8051 CPU
2) 工作电压:5.5V - 3.8V
时钟电路
复位电路
A/D 转换电路
测量电压输入
显示系统
P2
P1
STC90C516
RD+
P0
P1
直流电源
3) 工作频率范围:0-40MHz,相当于普通 8051 的 0~80MHz.
4) 用户应用空间:
4K/6K/7K/8K/10K/12K/13K/16K/32K/40K/48K/56K/ 61K/字节
5) 片上集成 1280 字节/512/256 字节 RAM
6) 通用 I/O 口(35/39 个),复位后为: P1/P2/P3/P4 是准双向口/ 弱
上拉(普通 8051 传统 I/O 口) P0 口是开漏输出,作为总线扩展用
时,不用加上拉电阻,作为 I/O 口用时,需加上拉电阻。
7) ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器 / 仿
真器
8) 可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序,8K 程序 3 - 5 秒即可
完成一片
9) EEPROM 功能
10) 内部集成 MAX810 专用复位电路,外部晶体 12M 以下时,可省外部复
位电路,复位脚可直接接地。
11) 共 3 个 16 位定时器/计数器,其中定时器 0 还可以当成 2 个 8 位定
时器使用
12) 外部中断 4 路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down 模式可
由外部中断低电平触发中断方式唤醒
13) 通用异步串行口(UART),还可用定时器软件实现多个 UART
14) 工作温度范围:0-75℃/-40-+85℃
15) 封装:LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44
图 2 STC90C516RD+单片机引脚图
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