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基于单片机的数字电压表的设计-毕业论文.doc
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毕 业 论 文
基于单片机的数字电压表的设计
摘 要
本设计主要研究的是以 AT89C51 单片机为核心的电压测量系统,
该系统能够在单片机的控制下完成对电压信号采集,能够根据采样值
进行量程自动转换,并且测量结果可通过四个数码管显示出来。
整个系统的设计完成了硬件电路的设计及软件程序的编写,通过
最终硬件电路的调试及软件程序的仿真,使该系统能够在要求的条件
下达到正常的测量及显示功能。
在整个系统的设计过程中,主要采用了模块化的设计方法。
关键词: AT89C51 单片机;数字电压表;模块化
Design of the digital voltmeter based on the MCU
Abstract
This paper introduces an achievement of a voltage measure system based
on the AT89C51 MCU. This system can accomplish the signal sampling of
voltage, and change range automatically according to the signal sampled. The
result can be displayed through numeral rube of four places.
In this design, the hardware circuit and software programming are both
realized at the judge of hardware circuit and imitation of software program.
This system can fulfill the function of measure and displaying under the
demanded conditions.
Over the designing of the whole system, the method of modularity is used.
Key words: AT89C51 MCU; Digital Voltmeter; Modularity
目 录
绪论 ...............................................................................................................................................1
第一篇 硬件部分的设计 ...........................................................................................1
1. 数据采集部分的设计 ........................................................................................................2
1.1
交流信号和直流信号的采样
.............................................................................................2
2. 量程自动转换电路的设计...............................................................................................4
3. 模数转换单元的设计 ........................................................................................................5
4. 控制电路的设计 .................................................................................................................7
4.1
总体概况
..............................................................................................................................7
一
.
主要功能
...............................................................................................................................7
二
.
内部结构框图
.......................................................................................................................8
三
.
外部引脚说明
.......................................................................................................................9
4.2
单片机在系统中的应用
...................................................................................................11
5. 显示部分的设计 ...............................................................................................................12
5.1
键盘显示
8279
芯片
..........................................................................................................12
5.2 8279
的组成和基本工作原理
...........................................................................................13
5.3 8279
引脚及功能
...............................................................................................................15
5.4 8279
的工作方式及命令字格式
.......................................................................................17
第二篇 软件系统的设计 .........................................................................................23
1. MCS-51 单片机汇编语言 ................................................................................................23
2. 主程序的设计....................................................................................................................23
3. 子程序的设计 ....................................................................................................................25
3.1
采样程序的设计
................................................................................................................25
3.2
量程处理程序的设计
.......................................................................................................26
3.21
采样及其处理程序
.........................................................................................................26
3.22
计算部分的设计
.............................................................................................................28
3.23
显示部分的软件设计
.....................................................................................................29
3.3
超量程处理
.......................................................................................................................29
4. 系统程序清单....................................................................................................................29
设计总结...................................................................................................................................41
参考文献..........................................................................................................................................41
绪论
在电气测量中,电压是一个很重要的参数。如何准确地测量模拟信号的电压值,一直是
电测仪器研究的内容之一。数字电压表是通用仪器中使用较广泛的一种测试仪器,很多电量
或非电量经变化后都用可数字电压表完成测试。因此,数字电压表被广泛地应用于科研和生
产测试中。
本文将介绍一种以单片机为核心的电压测量仪表,它能够测量电压量,能够自动进行量
程选择,并且测量结果能够通过数码管显示,从而具有一定的智能性。本文将就这一系统的
硬件电路部分和软件程序部分分别作以介绍。在硬件部分,本文就系统的各个组成模块的原
理作了详细的介绍。另外,在每一模块电路中都对元器件的选择作了简单的介绍,其中包括
有关数值的计算和分析。在软件部分,详细阐述了各个模块电路的软件设计方法和设计中的
细节。
第一篇 硬件部分的设计
分析本设计,可以看出其主要任务就是对电压信号能够自动选择合适的量程进行测量并
显示。本设计要求采用单片机进行控制,由于单片机的有效输入输出信号均为数字信号,而
对于整个系统的前向通道有效信号均应为模拟信号,所以在设计过程中必然包括模拟量转换
为数字量单元的设计。根据要求本设计中采用的是 V/F 转换电路。对于 V/F 转换电路,要使
其转换具有良好的线性度和精度必须使其输入电压变化范围较小。而本系统中要求测量的电
压范围是 0~500V,无法满足 V/F 转换的要求。所以,前向模拟通道的设计要包括量程转换
部分,即对大信号进行分压变小,对小信号进行放大,显然,这样不仅能满足 V/F 转换电路
的要求,而且也能有效的防止超量程测量。另外,前向通道的设计还应包括对模拟信号的采
集部分。本设计框图如图 1-1 所示:
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