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基于STC12C5A60S2单片机数字电压表的设计.doc
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2022-07-16
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基于STC12C5A60S2单片机数字电压表的设计.doc
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数字电压表的设计
第 1 章 引言
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。
传统的指针式刻度电压表功能单一,精度低,容易引起视差和视觉疲劳,因
而不能满足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表,将连续的模拟量如直
流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示,从而精度高、抗干扰能力强,
可扩展性强、集成方便,还可与 PC 实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的
核心与基础.以数字电压表为核心,可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表
及各种非电量的数字化仪表。目前,由各种单片机和 A/D 转换器构成的数字电压
表作全面深入的了解是很有必要的。
目前,数字电压表的内部核心部件是 A/D 转换器,转换的精度很大程度上影
响着数字电压表的准确度,因而,以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成
本这两个方面。
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.
第 2 章 系统总体方案设计选择与说明
2。1 设计要求
1、增强型 MCS—51 系列单片机 STC12C5A60S2 为核心器件,组成一个简单的直流
数字电压表.
2、采用 1 路模拟量输入,能够测量 0-10V 之间的直流电压值。
3、电压显示采用 LCD1602 显示.
4、尽量使用较少的元器件。
2。2 设计思路
1、根据设计要求,选择 STC12C5A60S2 单片机为核心控制器件。
2、A/D 转换采用 STC12C5A60S2 内部自带 A/D 实现。
3、电压显示采用 LCD1602 显示。
2。3 设计方案
硬件电路设计由 7 个部分组成:STC12C5A60S2 单片机系统,数码管显示系统、
时钟电路、复位电路档位调节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 2。1 数字电压表系统硬件设计框图
第 3 章 硬件电路设计
3.1 STC12C5A60S2 单片机
图 3。1STC12C5A60S2 单片机引脚图及实物图
3。2 STC12C5A60S2系列单片机主要性能
1)高速:1个时钟/机器周期,增强型8051内核,速度比普通8051快6~12倍.
2)宽电压:5.5~3。3V,2。2~3.6V(STC12LE5A60S2系列)。
3)增加第二复位功能脚/P4.6(高可靠复位,可调整复位门槛电压,频率
<12MHz时,无需此功能)。
4)增加外部掉电检测电路/P4。6,可在掉电时,及时将数据保存进EEPROM,
正常工作时无需操作EEPROM。
5)低功耗设计:空闲模式(可由任意一个中断唤醒)。
6)低功耗设计:掉电模式(可由外部中断唤醒),可支持下降沿/上升沿和
时钟电路
测量电压输入
入
LCD1602 显示
STC12C5A6
0S2
P1
P0
P2
P2
P0
复位电路
远程唤醒。
7)支持掉电唤醒的管脚:INT0/P3。2,INT1/P3。3,T0/P3.4,T1/P3.5,
RxD/P3.0,
CCP0/P1。3(或P4.2),CCP1/P1.4(或P4。3),EX_LVD/P4.6。
8)工作频率:0~35MHz,相当于普通8051:0~420MHz。
9)时钟:外部晶体或内部RC振荡器可选,在ISP下载编程用户程序时设置。
10)8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K字节片内Flash程序存储器,擦写次数
10万次以上。
11)1280字节片内RAM数据存储器。
12)芯片内EEPROM功能,擦写次数10万次以上。
13)ISP / IAP,在系统可编程/在应用可编程,无需编程器/仿真器。
14)8通道,10位高速ADC,速度可达25万次/秒,2路PWM还可当2路D/A使用.
15)2通道捕获/比较单元(PWM/PCA/CCP),也可用来再实现2个定时器或2个
外部中断(支持上升沿/下降沿中断)。
16)4个16位定时器,兼容普通8051的定时器T0/T1,2路PCA实现2个定时器.
17) 可编程时钟输出功能,T0在P3。4输出时钟,T1在P3.5输出时钟,BRT在
P1.0输出时钟。
18) 硬件看门狗(WDT).
19)高速SPI串行通信端口。
20)全双工异步串行口(UART),兼容普通8051的串口。
21)通用I/O口(36/40/44个),复位后为:准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O
口).可设置成四种模式:准双向口/弱上拉,推挽/强上拉,仅为输入/高阻,开漏。
每个I/O口驱动能力均可达到20mA,但整个芯片最大不得超过120mA.
3。3 STC12C5A60S2系列单片机的A/D转换器的结构
STC12C5A60S2系列单片机的A/D转换口在P1口(P1。7—P1。0),有8路10位高
速A/D转换器,速度可达到250KHz(25万次/秒).8路电压输入型A/D,可做温度
检测、电源电压检测、按键扫描、频谱检测等。上电复位后P1口为弱上拉型I/O
口,用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换,不需作为A/D使用
的I/O口可以继续作为I/O口使用.
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