數(shù)字電壓表課設(shè)報告

1、北華航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告（論文）設(shè)計(jì)課題：數(shù)手電壓表專業(yè)班級：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時間：北華航天工業(yè)學(xué)院電子工程系單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓 名：專業(yè)：電氣信息類班級：指導(dǎo)教師：職稱：課程設(shè)計(jì)題目：數(shù)子電壓式已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：利用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)箱完成數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)并變成實(shí)現(xiàn)。利用單片機(jī)上的電位器作為模擬信號源，輸出 05V模擬電壓，通過ADC0809轉(zhuǎn)換為 數(shù)字量并輸入至單片機(jī)。通過算法設(shè)計(jì)，計(jì)算出當(dāng)前數(shù)字量所對應(yīng)的模擬電壓 值，然后通過LED動態(tài)顯示器將電壓值顯示出來。要求精度為 0.02V, 3位顯 示。完成以上工作后，利用單片機(jī)矩陣鍵盤中的某個鍵作為換擋鍵，將

2、電壓顯示值調(diào)整至00.5V,實(shí)現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。所需儀器設(shè)備： 計(jì)算機(jī) 臺 頭驗(yàn)相臺成果驗(yàn)收形式：設(shè)計(jì)成果現(xiàn)場驗(yàn)收、回答提問、課程設(shè)計(jì)報告經(jīng)英文獻(xiàn)：單片機(jī)原理與應(yīng)用胡輝跟我學(xué) 用單片機(jī)肖洪兵等編，北京航空航天大學(xué)出版社單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)江力主編，清華大學(xué)出版社時間 安排2011-2012學(xué)年第2學(xué)期第15周周一周3上午上午：8:0012:00;下午：14:0018:00指導(dǎo)教師：教研室主任：2012年 5月18 日注：本表下發(fā)學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份，欄目不夠時請另附頁。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書裝訂于設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（或論文）封面之后，目錄頁之前。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器芯片的集成程度越來越高，單片機(jī)

3、已 可以在一塊芯片上同時集成 CPU、存儲器、定時器/計(jì)數(shù)電路，這就很容易將 計(jì)算機(jī)技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合，組成智能化測量控制系統(tǒng)。數(shù)字電壓表(DigitalVoltmeter)簡稱DVM ,它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把 連續(xù)的模擬量(直流輸入電壓)轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀 表。與此同時，由DVM擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及 非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。該設(shè)計(jì)主要由三個模塊組成：A/D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。A/D轉(zhuǎn)換主要由芯片ADC080睞完成，它負(fù)責(zé)把采集 到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量在傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片 80C51來完成，

4、其負(fù)責(zé)把ADC080抬送來的數(shù)字量經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生相 應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進(jìn)行顯示；此外，它還控制著ADC0809K片工作。該系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡單，所用的元件較少，成本低，且測量精度和可靠性較高。此數(shù)字電壓表可以測量 0-5V的1路模擬直流輸入電壓值，并通過一 個四位一體的7段數(shù)碼管顯示出來。索引關(guān)鍵詞：單片機(jī) 數(shù)字電壓表 A/D轉(zhuǎn)換ADC0809 80C51一概 述 1二方案設(shè)計(jì)與論證 1三單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 21、ADC080的介 22、80C51 簡介 3四總原理圖 5五安裝與調(diào)試 5六性能測試與分析 6七結(jié)論 6八心得體會 6九參考文獻(xiàn) 6一、概述一個完備的單片機(jī)應(yīng)用

5、系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分，其中硬件部分包括擴(kuò)展的存儲器、鍵盤、顯示、前向通道、后向通道、控制接口電路以及相關(guān)芯片的外圍 電路等，軟件的功能就是指揮單片機(jī)按預(yù)定的功能要求進(jìn)行操作的程序。一個單片機(jī)系統(tǒng)只要系統(tǒng)的軟、硬件緊密配合，協(xié)調(diào)一致，這樣才是高性能的單片機(jī)系 統(tǒng)。矩陣式鍵盤一般采用掃描式識別按鍵，軟件設(shè)計(jì)相對復(fù)雜，但占用少量的I/O口即可實(shí)現(xiàn)很多按鍵，所以得到了普遍應(yīng)用。數(shù)碼管在儀器儀表中有著廣泛的用 途，如萬用表、轉(zhuǎn)速表等。主要用于顯示單片機(jī)的輸出數(shù)據(jù)和狀態(tài)等。A/D轉(zhuǎn)換器主要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。數(shù)字電壓表主要用來準(zhǔn)確測量電壓，在實(shí)驗(yàn)室和生活中都得到了廣泛應(yīng)用。該應(yīng)用系統(tǒng)綜合使用了矩陣

6、鍵盤、LED數(shù)碼動態(tài)顯示、模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC080輛單片 機(jī)89C51四部分，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)測量電壓的功能。系統(tǒng)采用12M晶振產(chǎn)生脈沖做AT89C51的內(nèi)部時鐘信號，通過軟件設(shè)置單片機(jī)的 內(nèi)部定時器T0產(chǎn)生信號，通過按鍵選擇八路通道中的一路，將該路電壓送入 ADC08091應(yīng)通道，單片機(jī)軟件設(shè)置 ADC0809F始A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束 ADC0809 的EOCS 口產(chǎn)生高電平，同時將 ADC0809勺EO端口置為高電平，單片機(jī)將轉(zhuǎn)換 后結(jié)果存到片內(nèi)RAM系統(tǒng)調(diào)出顯示子程序，將保存結(jié)果轉(zhuǎn)化為 0.00-5.00V分 別保存在片內(nèi)RAM系統(tǒng)調(diào)出顯示子程序，將華化后數(shù)據(jù)查表，輸出到LED顯示電

7、路，將相應(yīng)電壓顯示出來，程序進(jìn)入下一個循環(huán)。二、方案設(shè)計(jì)與論證數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)即將連續(xù)的模擬電壓信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)值，再經(jīng)由單片機(jī)軟件編程轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)值并通過顯示屏顯示。系統(tǒng)通過軟件設(shè)置單片機(jī)的內(nèi)部定時器INT1產(chǎn)生中斷信號。通過片選選擇8路 通道中的一路，將該路電壓送入ADC0809勺EOCS 口產(chǎn)生高電平，同時將ADC0809 的OE端口置為高電平，單片機(jī)將轉(zhuǎn)換后結(jié)果存到片內(nèi)RAM系統(tǒng)調(diào)出轉(zhuǎn)換顯示程序，將轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并輸出到LCD顯示電路，將相應(yīng)電壓顯示出來。模擬電壓ADC0809轉(zhuǎn)換80C51單 數(shù)據(jù)顯小整體框序D0D7為8位二進(jìn)制數(shù)字量輸出端，其

8、另一端連接到80C51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換。ADDA ADDB ADDCJ 3位片選地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。ALE為高電平時，允許 GA/D轉(zhuǎn)換器。P3.6 口寫信號與 P2.00808復(fù)位，下降沿啟ALE為地址鎖存控制端口。高電平有效。當(dāng) B、A所示的通道被選中，并把該通道的模擬量接入START為A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，由單片機(jī) 口相或取反輸入一個正脈沖使其啟動(脈沖上升沿使 動A/D轉(zhuǎn)換)。EOC為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平取反給P3.3 口(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。OE為數(shù)據(jù)輸出允許信號，高電平有效。當(dāng)A/ D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端由單片機(jī)P

9、3.7讀信號與P2.0 相或后取反輸入一個高電平，才能打開輸出三 態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLOC時時鐘。可通過外接 RC電路改變時鐘頻率。VREF(+) 、VREF(-)參考電壓端口。用以提供A/D轉(zhuǎn)換器權(quán)電阻的標(biāo)準(zhǔn)電平(對于一般單極性模擬量輸入信號，VREF(+)與VCC相連，VREF(-)與GNDff連。VCC電源端口。接+5V。GND地端2、80C51 簡介1 .電源：VCC -芯片電源，接+5V;VSS -接地端；2 .時鐘：XTAL1、XTAL2 -晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。3 .控制線：控制線共有4根，ALE/PROG地址鎖存允許 /片內(nèi)EPRO啕程脈沖ALE功能：用來鎖存P0

10、口送出的低8位地址PRO創(chuàng)能：片內(nèi)有EPROMU芯片，在EPRO編程期間，此引腳輸入編程脈沖PSEN:外ROM選通信號。fi.O 140Fi.i 39n.2 330F1.3 437Fl 4 一536F1.5 &35FI.5 一T34Fl 7 833EST/Vn 980c51 32EXD/F3 0 1031m/F3.1 1130IWT0/F3. 2 IHTT/F3 3 T0/F3. 4 1427T/F3. 5 1526畫F3. 6 1625RE/F3. 7 174XTAL1 一1923XTAL2 1922Vss 一加211213PO 地址馨總線 地理誓 雙噌口 it三三才三三80C51單片機(jī)引腳

11、圖單片機(jī)的40個引腳大致可分為 4類：電源、時鐘、控制和 I/O弓I腳。(3) RST/VPD:復(fù)位/備用電源。RST ( Reset)功能：復(fù)位信號輸入端。VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。EA/Vpp:內(nèi)外ROMte擇/片內(nèi)EPRO陶程電源。EA功能：內(nèi)外ROM先擇端。Vpp功能：片內(nèi)有 EPROM勺芯片,在 EPROM程期間，施加編程電 源 Vpp。4. I/O 線80C51共有4個8位并行I/O 端口： P0、P1、P2、P3 口，共32個引腳。P3 口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總拿到一塊單片機(jī)，想要使用它，首先必須要知道怎樣去連線，我們用的一 塊

12、89C51的芯片為例，我們就看一下如何給它連線。1、電源：這當(dāng)然是必不可少的了。單片機(jī)使用的是 5V電源，其中正極接40 管腳，負(fù)極(地)接20管腳。2、振源電路：單片機(jī)是一種時序電路，必須供給脈沖信號才能正常工作，在單 片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接 18、19腳。只要買來晶體震蕩 器，電容，連上就能了，按圖1接上即可。3、復(fù)位管腳：按圖1中畫法連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在 單片機(jī)功能中介紹。4、EA管腳：EA管腳接到正電源端。 至此，一個單片機(jī)就接好，通上電，單片 機(jī)就開始工作了。1Tfe三C215J 1EX31QCTAL1PQHfAIDDpn i 他 o 1I

13、 .幅PD2TADZ4AL2P 口 5MmP 口 W* 0 pnsfAcs 叩同AgRSTPD.TMDTC3_|gFZIVAS! Zg FZ2TA1Di 陪EFZJTAItWZD k向 LEF*MNKJTF2A113，工后帆1PMIg他P1BF3HKXSF1.1Pl.lfOCBPizpaaWTOMaFiaTHiTTP1.t口*TOPl 幣F3JHT1PUGF1.TF3L?/lliri-s5DC51-1DF四、總原理圖1 .總原理圖nivAHPCCafAirjrciSfA KLVAK 2串昌戟P而F7Pfje FZ1WF3A.C rzjfKii rzgoi F2Jfi.O VZAAl-l F才W

14、P3Qh nLVTD F3 MllTlP3JTTHF1VT3 FME1五、安裝與調(diào)試1.打開WAVE6000軟件，菜單欄選擇 出的窗口中編寫程序，然后保存后綴為“2.菜單欄選擇“項(xiàng)目”中的“編譯”“文件”中的“新建文件”*.asm”的程序。,如果程序無誤即編譯成功，否則修改程序直至編譯成功。3 .打開Proteus軟件，新建文件 File -New Design ,同樣在彈出的原 理圖編輯窗口中繪制原理圖，然后保存。4 .加載程序，選擇 SourcefAdd/Remove Source Files ,在彈出的對話 框中點(diǎn)擊“ NeW選才?在 WAVE 6000軟件中編寫保存的程序如“ *asm

15、 點(diǎn)擊“ OK即加載成功。5 .在Proteus軟件中的左下方點(diǎn)擊圖標(biāo) 匚匚仿真調(diào)試開始，即可看到 仿真調(diào)試的結(jié)果。六、性能測試與分析1 .設(shè)計(jì)任務(wù)：(1)采用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換 (2)LED數(shù)碼管顯示測量電壓值2 .設(shè)計(jì)要求：(1)測量范圍：05V(2)量程：05 V3 .顯示位數(shù)：3位4.分辨力：0.02 V根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過改變模擬量的輸入值，數(shù)碼管能顯示所對應(yīng)電壓 值，由于算法原因測出的電壓值會出現(xiàn)奇數(shù)值。七、結(jié)論LED的顯示結(jié)果和直接用數(shù)字電壓表測試模擬量輸入所得結(jié)果幾乎一 致，誤差完全在合理的范圍之內(nèi)。八、心得體會九、參考文獻(xiàn)1單片機(jī)原理與應(yīng)用胡輝主編，

16、中國水利水電出版社2跟我學(xué) 用單片機(jī)肖洪兵等編，北京航空航天大學(xué)出版社3單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)江力主編，清華大學(xué)出版社附錄;MODEEQU082H;方式0, pa,pc輸出，pb輸入CS0809EQU8000H;PORTAEQU9000H;port a;PORTBEQU9001H;port b;PORTCEQU9002H;port c;CADDREQU9003H;控制字地址OUTBITEQU0A002H;位控制口OUTSEGEQU0A004H;段控制口LEDBUFEQU60H;顯示緩沖;DELAYTEQU75HORG 00HMLOOP: ;MOV DPTR ,#CADDR ;MOV A,#MOD

17、E ;MOVX DPTR , AMOV DPTR,#CS0809MOVA,#0MOVXDPTR,A;；啟動A/D;MOVA,#40H;DJNZACC,$;延時 100usMOVXA,DPTR;讀入結(jié)果MOVB,#33HDIVABMOVR5,AMOVR4,B;MOVA,R5;；商MOV60H,AMOVA,R4MOVB,#0AHMULABMOVB,#33HDIVABMOVR5,AMOVR4,B;MOVA,R5MOV61H,AMOVA,R4MOVB,#0AHMULABMOVB,#33HDIVABMOVR5,AMOVR4,B;MOV A,R5MOV 62H,AMOV R0,#LEDBUF FILLBU

18、F:MOV A,R0MOV DPTR,#LEDMAPMOVC A,A+DPTR ;數(shù)字轉(zhuǎn)換成顯示碼CJNE R0,#60H,CUNORL A,#80HCUN:MOV R0,A;顯示碼填入顯示緩沖INC R0CJNE R0,#LEDBUF+3,FILLBUF;MOV DELAYT,#30 DISPAGAIN:LCALL DISPLAYLED ;顯示;DJNZ DELAYT, DISPAGAIN;LJMP MLOOP DISPLAYLED:MOV R0,#LEDBUFMOV R1,#3;共3個8段管MOV R2,#00000100B;從右邊開始顯示LOOP:MOV DPTR, #OUTBITMOV A,#0MOVX DPTR,A ;關(guān)所有8段管MOV A,R0MOV DPTR,#OUTSEGMOVX DPTR,AMOV DPTR ,#OUTBITMOV A,R2MOVX DPTR ,A ;顯示一位8段管MOV R6,#01 LCALL DELAY