单片机课程设计-数字电压表(1).doc

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（DigitalVoltmeter）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本文介绍一种基于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0.01 9V，测量误差约为正负0.02V。 2设计原理及要求 本设计是利用单片机AT89C51与ADC0808设计一个数字电压表，测量0－5V之间的直流 电压值，四位数码显示，但要求使用的元器件数目最少。 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 《单片机课程设计-数字电压表》是一个关于利用单片机实现数字电压表的项目，涉及到了微电子技术、单片机系统、A/D转换器、数字显示等多个知识点。 1. **数字电压表实现原理** 数字电压表（DVM）是将模拟电压信号转化为数字信号的仪表。它通过A/D转换器（ADC）将输入的模拟电压转换成数字值。在本设计中，使用的是8位A/D转换器ADC0808。当输入电压为5V时，其最大分辨率是0.0196V（5V/255）。ADC0808有8路输入，通过地址选择进行转换，可依次测量8路电压。 2. **设计要求** 设计的目标是建立一个能测量0-5V直流电压的数字电压表，使用四位LED数码管显示电压值。要求分辨率为0.02V，同时可以循环显示或选择显示3路电压值。 3. **软件仿真电路设计** 电路设计包括单片机AT89C51、ADC0808、数码管显示电路和按键处理电路。ADC0808的CLK信号由外部500kHz方波提供。转换后的数据经过处理后在数码管上显示实际电压值。数据处理过程中，电压值被扩大100倍以便于单片机处理，结果分别存储在寄存器B和A中，通过查表驱动LED数码管显示。 4. **关键部件介绍** - **AT89C51**：这是一款8位微控制器，具备CPU、内存、计时器等功能，其引脚包括电源、复位、I/O口等，广泛应用于嵌入式系统。 - **ADC0808**：8位模拟到数字转换器，有8路输入，通过地址线选择转换通道，转换原理基于逐次逼近法。 - **74LS373**：这是一个地址锁存器，用于锁存地址信号，确保在转换过程中地址稳定。 - **LED数码管**：用于显示电压值，通常采用动态显示方式，即通过快速切换显示各段来实现多位数码管同时显示的效果。 5. **程序设计** 程序包括主程序、A/D转换子程序和中断显示程序。主程序负责整体流程控制，A/D转换子程序处理ADC0808的转换过程，中断显示程序则根据需要更新数码管显示。 6. **调试与性能分析** 在实际操作中，需要进行硬件调试和软件测试，确保测量精度和显示稳定性。性能分析关注的是测量误差、响应时间和系统稳定性。 7. **总结** 该项目通过实践加深了对单片机系统、A/D转换和数字显示原理的理解，同时也锻炼了电路设计和程序编写能力。 这个设计展示了单片机在智能测量系统中的应用，为电子测量和控制领域提供了基础平台，具有很高的实用价值。