(2021年整理)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表設(shè)計(jì).

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表設(shè)計(jì).單片機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表設(shè)計(jì). 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（單片機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表設(shè)計(jì).）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時(shí)也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績進(jìn)步，以下為單片機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表設(shè)計(jì).的全部內(nèi)容。26 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課題名稱 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 姓 名學(xué) 號(hào) 專 業(yè)指導(dǎo)教師機(jī)電

2、與控制工程學(xué)院 年 月 日 任務(wù)書電壓表是測量儀器中不可缺少的設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用的是采用專用集成電路實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電壓表。本系統(tǒng)以8051單片機(jī)為核心，以逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換器adc0809、led顯示器為主體，設(shè)計(jì)了一款簡易的數(shù)字電壓表，能夠測量05v的直流電壓，最小分辨率為0。02v。該設(shè)計(jì)大體分為以下幾個(gè)部分，同時(shí)，各部分選擇使用的主要元器件確定如下：1、單片機(jī)部分.使用常見的8051單片機(jī)，同時(shí)根據(jù)需要設(shè)計(jì)單片機(jī)電路。2、測量部分.該部分是實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn),要求將外部采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過單片機(jī)的處理顯示在顯示器上，該部分決定了數(shù)字電壓表的精度等主要技術(shù)指標(biāo).根據(jù)需要本設(shè)計(jì)采用逐次逼

3、近型ad轉(zhuǎn)換器adc0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換.3、鍵盤顯示部分。利用46矩陣鍵盤的一個(gè)按鍵控制量程的轉(zhuǎn)換,3或4位led顯示。其中一位為整數(shù)部分,其余位小數(shù)部分.關(guān)鍵詞：8051 模數(shù)轉(zhuǎn)換 led顯示 矩陣鍵盤 目 錄1 緒論 12 方案設(shè)計(jì)與論證 23 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 3 4 總原理圖及參考程序 85 結(jié)論 146 心得體會(huì) 157 參考文獻(xiàn) 16 1.緒論 數(shù)字電壓表的基本工作原理是利用a/d轉(zhuǎn)換電路將待測的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),通過相應(yīng)換算后將測試結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來的一種電壓表。較之于一般的模擬電壓表，數(shù)字電壓表具有精度高、測量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。電壓表的數(shù)字化測量

4、，關(guān)鍵在于如何把隨時(shí)連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，完成這種轉(zhuǎn)換的電路叫模數(shù)轉(zhuǎn)換器（a/d）.數(shù)字電壓表的核心部件就是a/d轉(zhuǎn)換器，由于各種不同的a/d轉(zhuǎn)換原理構(gòu)成了各種不同類型的dvm.一般說來，a/d轉(zhuǎn)換的方式可分為兩類:積分式和逐次逼近式。積分式a/d轉(zhuǎn)換器是先用積分器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率，再將其數(shù)字化。根據(jù)轉(zhuǎn)化的中間量不同，它又分為ut（電壓-時(shí)間）式和u-f(電壓-頻率)式兩種。逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換器分為比較式和斜坡電壓式，根據(jù)不同的工作原理，比較式又分為逐次比較式及零平衡式等。斜坡電壓式又分為線性斜坡式和階梯斜坡式兩種。在高精度數(shù)字電壓表中,常采用由積分式和比較式相結(jié)合起

5、來的復(fù)合式a/d轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)以8051單片機(jī)為核心，以逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器adc0809、led顯示器為主體,構(gòu)造了一款簡易的數(shù)字電壓表，能夠測量1路05v直流電壓，最小分辨率0.02v.2.方案設(shè)計(jì)與論證基于單片機(jī)的多路數(shù)字電壓表電路的基本組成如圖3.1所示。 圖2.1 基于單片機(jī)的多路數(shù)字電壓表電路的原理框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用的方案如下.部分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、編譯,a/d轉(zhuǎn)換以及顯示的功能，包括單片機(jī)電路模塊、a/d轉(zhuǎn)換器模塊、數(shù)碼管顯示電路模塊、按鍵處理電路模塊；軟件部分實(shí)現(xiàn)控制芯片,使各部件能夠正常的運(yùn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)仿真的功能，主要設(shè)計(jì)思想是利用軟件進(jìn)行仿真，通過仿真得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果.

6、多路數(shù)字式電壓表應(yīng)用主要利用a/d轉(zhuǎn)換器，先用a/d轉(zhuǎn)換器對各路電壓值進(jìn)行采樣，得到相應(yīng)的數(shù)字量，按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運(yùn)算得到對應(yīng)的模擬電壓值，然后把模擬值通過顯示器顯示出來。根據(jù)系統(tǒng)功能要求,控制系統(tǒng)采用at89c52單片機(jī)，a/d轉(zhuǎn)換器采用adc0809。adc0809是8位的a/d轉(zhuǎn)換器.當(dāng)輸入電壓為5.00v時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)值為255（0ffh）,因此最大的分辨率為0.0196v(5/255）。adc0809具有8路模擬輸入端，通過3位地址輸入端的地址，就能依次對8路中選擇一路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如每隔一段時(shí)間依次輪流改變3位地址輸入端的地址，就能依次對8路輸入電壓進(jìn)行測量。led數(shù)碼管顯示

7、采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示。通過按鍵選擇可8路顯示，也可單路顯示,單路顯示可通過按鍵選擇顯示通道 3.單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算3。1adc08093。1。1主要特性1）8路8位a/d轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間約為128s4)單個(gè)5v電源供電 5)模擬輸入電壓范圍05v,不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6）工作溫度范圍為-4085攝氏度 7）低功耗，約15mw。 3.1.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.1 adc0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 adc0809是cmos單片型逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4.1所示,它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型d/a轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存

8、器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此,adc0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力,既可與各種微處理器相連,也可單獨(dú)工作。輸入輸出與ttl兼容。3。1。3外部特性（引腳功能) 圖3.2 adc0809引腳adc0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝,如上圖所示。下面說明各引腳功能。 in0in7：8路模擬量輸入端。d0d7:8位數(shù)字量輸出端。start： a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。ale：地址鎖存允許信號(hào),輸入，高電平有效.oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào),輸入，高電平有效.當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸 入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門,輸出數(shù)字量。 clk:時(shí)鐘脈沖輸入端

9、。要求時(shí)鐘頻率不高于640khz。 adda、addb、addc：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。如表1所示。 eoc: a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào),輸出，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電 平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。 vref（+）、vref（-）：基準(zhǔn)電壓. vcc：電源,接5v。 gnd：地. 表3。1 地址與通道對應(yīng)關(guān)系 adc0809的工作過程是：首先輸入3位地址,并使ale=1，將地址存入地址鎖存器中.此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。start上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) a/d轉(zhuǎn)換，之后eoc輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到a/d轉(zhuǎn)換完成，eoc

10、變?yōu)楦唠娖?指示a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器,這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請.當(dāng)oe輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上.3.2 led數(shù)碼顯示3。2。1 led顯示器led是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí),相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆劃發(fā)亮。控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符.這種筆劃式的七段顯示器，能顯示的字符數(shù)量少，但控制簡單、使用方便。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器3.2.2led結(jié)構(gòu)及顯示原理通常的七段led顯示塊中有八個(gè)發(fā)光二極管，故也有人叫做八段顯示塊。其中七個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成七筆字形“8”。一個(gè)

11、發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。七段顯示塊與單片機(jī)接口非常容易。只要將一個(gè)8位并行輸出口與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符.通常將控制發(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼或段數(shù)據(jù).一些字形的段選碼如下表：3。2。3led的結(jié)構(gòu)及其工作原理點(diǎn)亮顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。 1）靜態(tài)顯示：當(dāng)顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。例如七段顯示器的a、b、c、d、e、f導(dǎo)通，g、dp截止，顯示0.靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是：每一位都需要一個(gè)8位輸出口控制,用于顯示位數(shù)較少(僅一、二位）的場合。較小的電流能得到較高的亮度，可以由8255的輸出口直接驅(qū)動(dòng)。圖

12、示為三位顯示器的接口邏輯.圖3。3 三位顯示器的接口邏輯（2）動(dòng)態(tài)顯示：一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器(掃描）。對于每一位顯示器來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān),也和點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。 若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個(gè)8位并行口(稱為掃描口或位選口)。控制各位顯示器所顯示的字形也需一個(gè)共用的8位口(稱為段數(shù)據(jù)口），用于顯示位數(shù)稍多的場合，需編寫掃描程序。 4?？傇韴D及參考程序4.1總原理圖4.2程序流程圖及參考程序4.2.1程序流程圖nystart選擇adc0809的轉(zhuǎn)換軌道設(shè)置定時(shí)器，提供時(shí)鐘信號(hào)啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換器輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)值轉(zhuǎn)換

13、顯示轉(zhuǎn)換是否結(jié)束？ 4。2.2參考程序outbit equ 09002houtseg equ 09004h in equ 09001hledbuf equ 60h ljmp mainledmap: db 3fh， 06h， 5bh, 4fh, 66h, 6db， 7db， 07h db 7fh， 6fh, 77h， 7ch, 39h， 5eh, 79h， 71hdelay: mov r7,#0delayloop： djnz r7，delayloop djnz r6，delayloop retdisplayled： mov r0,ledbuf mov r1,#4 mov r2，000000001

14、bloop： mov a，r0 mov dptr,#outseg movx dptr，a mov dptr，outbit mov a，r2 movx dptr，a mov r6，01 call delay mov a,r2 r1 a mov r2，a inc r0 djnz r1,looptesrkey: mov dptr, #outbit mov a，0 mov a，0 movx dptr,a mov dptr,#in movx a，dptr cpl a anl a,0fh retkeytable： db 16h, 15h, 14h, 0ffh db 13h， 12h， 11h, 10h d

15、b 0dh， 0ch， 0bh, 0ah db 0eh, 03h, 06h， 09h db 0fh， 02h, 05h， 08h db 00h， 01h， 04h, 07hgetkey: mov dptr，#outbit mov p2，dph mov r0,#in mov r1，#00100000b mov r2,#6kloop: mov a,r1 cpl a movx dptr,a movx a,r0 cpl a anl a，0fh jnz goon1goon1: mov r1,a mov a，r2 dec a rl a rl a mov r2，a mov a,r1 mov r1，2loop

16、c: rrc a jc exit inc r2 djnz r1，loopcexit： mov a,r2 mov dptr，keytable movc a,a+dptr mov r2，awaitrelease： mov dptr，outbit clr a movx dptr，a mov r6,#10 call delay call testkey jnz waitrelease mov a,r2 retmain： mov dptr,8000h movx dptr，ahere： jnb p3.3，here movx a,dptr mov p1,a mov r5，a call displayled

17、call testkey jz l5 call getkey mov 40h,al5： mov 63h,00h mov a，r5 mov b,51 mov ab mov 62h，a mov a，b jz loop1 rl a subb a，#2 mov b,10 div ab mov 61h,a mov 60h,b ajmp mlooploop1:mov 61h,00 mov 60h，00 ajmp mloopmloop： mov r0, #ledbuffillbuf: mov a,r0 mov dptr，#ledmap movc a，a+dptr mov 50h,a clr c mov a，

18、40h add a，41h anl a，#01h mov 41h，a rrc a mov 40h,#00h jc wei2wei1： cjne r0,62h，xs01 mov a，50h add a，80h sjmp xs1xs01: mov a，50hxs1： mov r0，a inc r0 cjne r0，ledbuf+3, fillbuf ljmp startwei2： cjne r0，63h，xs0 mov a,50h add a,#80h sjmp xs xs0： mov a,50h xs: mov r0,a inc r0 cjne r0，#ledbuf+4， fillbuf ljmp start end5.結(jié)論本設(shè)計(jì)以8051單片機(jī)為控制核心，通過集成摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc0809將被測信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部程序處理后,由led八段數(shù)碼管顯示測量結(jié)果.仿真測試表明，系統(tǒng)性能良好，測量讀數(shù)穩(wěn)定易讀、更新速度合理，直流電壓測量范圍為05v，最小分辨率為0。02v，滿足任務(wù)書指標(biāo)要求。但是，該系統(tǒng)也存在一定程度的不足，例如：1、若能將測量的電壓值實(shí)時(shí)保存,使用時(shí)將更方便。2、adc0809可實(shí)現(xiàn)對8個(gè)通道的輸入信號(hào)輪流轉(zhuǎn)換,本設(shè)計(jì)僅僅使用了其中一個(gè)通道，造成了較大的資源浪費(fèi).若能對電路稍加改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對多路信號(hào)的輪流測量并自動(dòng)保