第七屆共享杯大學(xué)生科技

1、第七屆“共享杯”大學(xué)生科技資源共享服務(wù)創(chuàng)新大賽第七屆“共享杯”大學(xué)生科技資源共享服務(wù)創(chuàng)新大賽題目：基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)主要采用AT89C51芯片和ADC0808芯片來完成一個(gè)能對(duì)輸入05 V的模擬直流電壓進(jìn)行測(cè)量的簡易數(shù)字電壓表，通過一個(gè)4位一體的7段LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示.該電壓表的測(cè)量電路由A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示控制模塊組成.A/D轉(zhuǎn)換主要由芯片ADC0808負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量再傳送到數(shù)據(jù)處理模塊.關(guān)鍵詞：單片機(jī)；數(shù)字電壓表；A/D轉(zhuǎn)換；ADC0808ABSTRACTThis design mainly adopts the AT89C51

2、chip and ADC0808 chip to complete A simple digital voltmeter which can measure the analog dc voltage of 0 5 V, and display it through A four-in-one seven-segment LED digital tube. The measurement circuit of the voltmeter is composed of A/D conversion module, data processing module and display contro

3、l module. A/D conversion is mainly composed of chip ADC0808, which is responsible for converting the collected analog quantity into corresponding digital quantity and transmitting it to the data processing module.Keywords: single chip microcomputer; Digital voltmeter; A/D conversion; ADC0832目 錄1 引言5

4、2 設(shè)計(jì)總體方案52.1設(shè)計(jì)要求52.2 設(shè)計(jì)思路52.3 設(shè)計(jì)方案6硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示.63 硬件電路設(shè)計(jì)63.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊6ADC0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作流程83.2 單片機(jī)系統(tǒng)93.3 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路11復(fù)位電路設(shè)計(jì)11時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)123.4 LED顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)12LED基本結(jié)構(gòu)12LED顯示器的選擇13LED顯示器與單片機(jī)接口設(shè)計(jì)143.5 總體電路設(shè)計(jì)154 程序設(shè)計(jì)164.1 程序設(shè)計(jì)總方案164.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)16初始化程序16A/D轉(zhuǎn)換子程序16顯示子程序17顯示結(jié)果18誤差分析195 仿真結(jié) 論19參 考 文 獻(xiàn)20附 錄211 引言數(shù)字電壓表（DVM）

5、的功能就是使用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)將連續(xù)的模擬值轉(zhuǎn)換成為不連續(xù)并且離散的數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過儀表進(jìn)行顯示.具有讀數(shù)精確便捷、測(cè)速快、誤差小的數(shù)字式儀表在現(xiàn)實(shí)生活中被廣泛接納采用 1 .傳統(tǒng)指針式電壓表普遍存在著結(jié)構(gòu)功能單一、精度低的缺點(diǎn)，在讀數(shù)時(shí)容易產(chǎn)生視覺誤差和視覺疲倦，從而無法滿足數(shù)字化時(shí)代的要求.于是，當(dāng)代采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表應(yīng)運(yùn)而出，這種電表能夠?qū)⒛M電壓轉(zhuǎn)換成連續(xù)的離散數(shù)字形式，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表具有測(cè)量精確度高、對(duì)干擾因素抵抗能力強(qiáng)、易于集成等優(yōu)點(diǎn).與PC機(jī)的實(shí)時(shí)通信成為大多數(shù)數(shù)字儀表的核心和基礎(chǔ) 2 .近年來,在半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路（IC）和微處理器等技術(shù)的快速發(fā)展趨勢(shì)下，數(shù)字電路和數(shù)

6、字測(cè)量技術(shù)也得以獲得了長足的進(jìn)步.1952以來,數(shù)字電壓表一直在不斷改進(jìn),從最早使用電子管和繼電器到全固態(tài)集成電路的發(fā)展.在數(shù)字電壓表技術(shù)中，數(shù)字電壓表測(cè)量準(zhǔn)確度很大程度上取決于轉(zhuǎn)換精度，所以數(shù)字電壓表的研制重點(diǎn)將集中于高精度和低成本3.在本文中，我們研究設(shè)計(jì)了一款簡單的數(shù)字直流電壓表，本電表包含了轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊等三個(gè)模塊.由ADC0808模擬信號(hào)的輸入和轉(zhuǎn)換，即通過ADC0808進(jìn)行數(shù)字電壓表的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，采用AT89C51單片機(jī)作為本次設(shè)計(jì)的控制核心，最后數(shù)字電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換結(jié)果將通過LED進(jìn)行顯示 11.2 設(shè)計(jì)總體方案2.1設(shè)計(jì)要求 簡單的數(shù)字直流電壓表的核心控制器件是

7、一個(gè)MCS_51系列單片機(jī).設(shè)計(jì)的簡單數(shù)字電壓表能夠?qū)?5V之間的直流電壓值進(jìn)行測(cè)量數(shù)字電壓信號(hào)顯示使用4位一體的LED數(shù)碼管，顯示精度精確到百分位2.2 設(shè)計(jì)思路以AT89C51單片機(jī)為核心控制裝置.ADC0808用于進(jìn)行模擬信號(hào)的輸入和轉(zhuǎn)換，P1、P2口的高四位引腳連接單片機(jī). 4-LED用于電壓顯示.并行端口P0 LED數(shù)字碼輸入; 在低四位輸入代碼的并行端口P2產(chǎn)生.2.3 設(shè)計(jì)方案硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示.時(shí)鐘電路 復(fù)位電路A/D轉(zhuǎn)換電路測(cè)量電壓輸入顯示系統(tǒng)AT89C51 P1 P2 P0 P0 圖1 系統(tǒng)硬件電路框圖3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵接

8、口電路是模數(shù)轉(zhuǎn)換器.根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換芯片的工作原理,可分為逐次逼近法和雙積分法.逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換較于雙積分A/D轉(zhuǎn)換速度更快、準(zhǔn)確度更高,ADC0808一般有8路模擬開關(guān)、地址譯碼和鎖存電路等.,并通過數(shù)據(jù)分析和顯示.n位的逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器比較n次，位數(shù)和時(shí)鐘周期決定了轉(zhuǎn)換時(shí)間,逐次逼近A/D的轉(zhuǎn)換速度快而在實(shí)踐中被廣泛使用.逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器原理首先將寄存器各位復(fù)位，最高位1的保留方式如下，若A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)果比輸入的模擬量小，則1保留，反之則不保留，第二位至最低位以此類推，最后寄存器中的內(nèi)容就是對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)值 5.原理框圖如圖2所示：順序脈沖發(fā)生器逐次逼近寄存器ADC電壓比較器輸入

9、電壓輸入數(shù)字量圖2 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器原理圖ADC0808 主要特點(diǎn)分辨率8;8模擬開關(guān)鎖存功能, 方便的接口微控制器;三態(tài)輸出鎖存器,TTL輸出兼容;轉(zhuǎn)換時(shí)間:128秒;轉(zhuǎn)換精度:0.2%;+5 V電源;05V模擬輸入電壓范圍,不需要外部零點(diǎn)和滿度調(diào)整；功率:約15mw 6ADC0808是CMOS單片式逐次逼近型, 直接接口到單片機(jī),具有鎖存功能8模擬多路復(fù)用器,可以將輸入0-5V數(shù)值成壓信號(hào),ADC0808設(shè)計(jì)中考慮模數(shù)轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn),非常適合用于過程控制、智能儀器、機(jī)床控制和微控制器的輸入接口電路等領(lǐng)域.ADC0808外部引腳特征 ADC0808芯片插入封裝,28引腳，其引腳圖如圖3所示

10、.圖3 ADC0808引腳圖各個(gè)引腳功能說明:IN0-IN7（8條）：8路模擬輸入線作為輸入和轉(zhuǎn)換的模擬電壓控制.地址輸入控制（4條）：ALE:地址鎖存允許輸入線，當(dāng)ALE為高電平時(shí)，就為地址輸入線以選擇IN0-IN7中的一條模擬電壓送至A/D轉(zhuǎn)換比較器.ADDA,ADDB,ADDC: 用于選擇的8個(gè)模擬輸入的3位地址輸入線,如表1：表1 ADC0808通道選擇表地址碼 對(duì)應(yīng)的輸入通道 C B A 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START： “啟動(dòng)脈沖”輸入法， C

11、PU發(fā)出正脈沖的線寬大于100ns,在下降沿的ADC工作開始,沿零SAR上升.EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線,A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束由線路的高電平表示,三狀態(tài)輸出鎖存鎖值.D1-D8：數(shù)值輸出端,D1是高位.OE：輸出允許,高水平通過d1-d8引腳輸出數(shù)字?jǐn)?shù)的轉(zhuǎn)換.REF+、REF-:參考電壓輸入值,標(biāo)準(zhǔn)電壓供應(yīng)提供給梯形電阻網(wǎng)絡(luò).Vcc ：主電源輸入端，一般與REF+連接.GND：接地端，一般與REF-連接.CLK:時(shí)鐘輸入端.ADC0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作流程ADC0808其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示.圖4 ADC0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)其中：（1）8通道模擬通道選擇開關(guān):選擇8路輸入模擬到后續(xù)比較器.（2）地址鎖存

12、器和譯碼器:當(dāng)ALE信號(hào)有效時(shí),3地址和3地址線上發(fā)送的3位地址被鎖定,解碼后產(chǎn)生信道選擇信號(hào)，當(dāng)前模擬信道是在8信道中選擇的.（3）比較器、8位開關(guān)類型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、定時(shí)和控制電路構(gòu)成8位A/D轉(zhuǎn)換器:當(dāng)開始信號(hào)有效時(shí)，開始轉(zhuǎn)換當(dāng)前通道的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換完成后， 8位三態(tài)鎖存器鎖存轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量，同時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)由引腳送出.（4）三態(tài)輸出鎖存器:保存當(dāng)前模擬通道轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量,并在OE信號(hào)有效時(shí)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果.ADC0808的工作流程為：（1）使ALE=1,輸入3位地址并保存地址鎖存器,并通過8通道模擬信道中的地址譯碼器選擇1個(gè)模擬比較器.（2）輸入高脈沖開始,使EOC信號(hào)低

13、,模式/數(shù)字轉(zhuǎn)換從開始下降邊緣開始,并從上升沿復(fù)位連續(xù)寄存器.（3）當(dāng)轉(zhuǎn)換完成時(shí),轉(zhuǎn)換結(jié)果被發(fā)送到輸出三狀態(tài)鎖存器,并且EOC信號(hào)被返回到高電平以通知CPU轉(zhuǎn)換端.（4）OE保持高電平,和CPU執(zhí)行一個(gè)讀數(shù)據(jù)指令和數(shù)據(jù)讀取D0-D7.3.2 單片機(jī)系統(tǒng)AT89C51各引腳功能AT89C51的標(biāo)準(zhǔn):4kb Flash閃存,128b內(nèi)部RAM,一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu),兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,32線I/O、全雙工串行口,掉電模式保存RAM中的內(nèi)容,但振蕩器停止工作并關(guān)閉所有其他任務(wù),直到下一個(gè)硬件復(fù)位.AT89C51采用PDIP封裝,引腳配置如圖5所示 7 .圖5 AT89C51引腳圖AT89C5

14、1芯片各引腳功能為：P0引腳說明:該組共8條引腳,最低位是P0.0.這些引腳具備兩種各異的功能, 在不同的情況下,無需外部存儲(chǔ)器芯片, P0口作為通用I/O端口,數(shù)據(jù)輸入/輸出CPUP0.0-P0.7使用,并可輸出鎖存數(shù)據(jù),而無需額外的特殊鎖存緩沖器,輸入數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)輸入的可靠性; 另一種是利用8個(gè)CPU地址和外部存儲(chǔ)器芯片,將第一片芯片存儲(chǔ)器傳輸?shù)酵獠看鎯?chǔ)器,然后將其傳輸?shù)紺PU芯片存儲(chǔ)器的讀/寫數(shù)據(jù).開漏到P0口,當(dāng)它作為一種普通的I/O端口,與外部上拉電阻.P1口引腳說明: 這組引腳類似于P0口的8個(gè)引腳.水平最高的是最低的位P1.7,p1.0.p1口作為通用I/O口,與P0口的第一功

15、能是將用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù),就像p1.0-p1.7功能.P2口引腳說明: P1口引腳說明:這組引腳類似于P0口的8個(gè)引腳.水平最高的是最低的位P1.7,p1.0. P1口是通用I/O口,與P0口的第一功能是輸入和輸出數(shù)據(jù)的用戶,如p1.0-p1.7功能.P3引腳:第一組引腳是第一個(gè)功能與其他三個(gè)端口.第二個(gè)功能是控制功能.引腳功能如表2所示：表2 P3口各位的第二功能P3口各位第二功能P3.0 RXT（串行口輸入）P3.1 TXD（串行口輸出）P3.2/INT0（外部中斷0輸入）P3.3/INT1(外部中斷1輸入)P3.4T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入）P3.5T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部輸入）

16、P3.6/WR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫允許） P3.7/RD（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀允許）Vcc為+5V電源線，Vss接地.ALE地址鎖存允許線:為輔的P0口的第二功能,訪問外部存儲(chǔ)器,單片機(jī)發(fā)送讀/寫對(duì)P0.0-P0.7鉛線數(shù)據(jù).反之，ALE線上的1/6個(gè)脈沖的震蕩器頻率是自動(dòng)輸出. 振蕩器頻率脈沖序列可以用作外部時(shí)鐘源或定時(shí)脈沖/外部存儲(chǔ)器訪問線. / EA: 外部存儲(chǔ)器存取選擇線，控制89C51對(duì)片內(nèi)ROM、片外ROM的使用選擇，如果/EA=1，使用片內(nèi)ROM, 若/EA=0，使用片外ROM./PSEN:芯片的ROM選擇線, 當(dāng)訪問ROM,/PSEN自動(dòng)生成一個(gè)讀通信號(hào)作為外部芯片的ROM芯片.RS

17、T：復(fù)位線使89C51復(fù)位工作狀態(tài).89C51的復(fù)位一般有自動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位兩種.XTAL1和XTAL2: 內(nèi)部振蕩器電路,外部晶體和微調(diào)電容,89C51振蕩器定時(shí)反饋回路3.3 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路復(fù)位電路設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)復(fù)位操作, 在初始狀態(tài)下的CPU和其他系統(tǒng)組件使用復(fù)位引腳施密特觸發(fā)輸入操作.mcs-51單片機(jī)RST.以沖擊振子復(fù)位裝置為例,該引腳在2級(jí)以上的機(jī)器周期可以保證 1 .復(fù)位完成后,如果RST端居高不下,使單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)和基于單片機(jī)的復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位電路進(jìn)入工作狀態(tài)of.51等系列單片機(jī)的電源,如圖6所示的VCC,超過1ms的上升時(shí)間,系統(tǒng)能保持良好的工作狀態(tài)1. 圖6 復(fù)位電路時(shí)鐘

18、電路設(shè)計(jì)在時(shí)鐘脈沖的控制中,CPU微控制器必須嚴(yán)格按照每個(gè)指令的執(zhí)行時(shí)間,以及時(shí)鐘脈沖中的定時(shí)電路.每個(gè)微控制器定時(shí)CPU執(zhí)行和微操作對(duì)應(yīng)指令序列.一個(gè)是高增益放大器的輸入MCS-51單片機(jī)XTAL1振蕩器反相放大器,作為輸出端，然而其他電路的參與才可構(gòu)成該時(shí)鐘電路 1 ，如圖7所示.圖7 時(shí)鐘電路通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)也可選擇電路中的器件,一些典型的電路參數(shù)，也可以作為一個(gè)參考, 通常在C1和C2的范圍在電路中的電容為30±10pF,石英晶體的振蕩頻率是用于裝飾.可選的24mhz,通過時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率產(chǎn)生電路給單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào),系統(tǒng)的振蕩頻率為12MHz.3.4 LED顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)LED

19、基本結(jié)構(gòu)由于LED結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、便于接口單片機(jī)等優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛應(yīng)用. LED七數(shù)碼管顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成,7個(gè)發(fā)光二極管按“日”形配置,由一個(gè)小數(shù)點(diǎn)形狀顯示在各種數(shù)字顯示器上,右下角顯示不同的反射組合.LED引腳排列圖8所示:圖8 LED引腳排列LED顯示器的選擇在應(yīng)用系統(tǒng)中,LED顯示屏的數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)要求而變化,LED顯示屏的數(shù)量、尺寸和型號(hào)都不同,本次設(shè)計(jì)使用了4-LED（4位一體的數(shù)碼顯示器），顯示器顯示了第一位的電壓和最后兩位的小數(shù)位數(shù). 如圖9 4-led共陰極LED數(shù)碼顯示4針.4個(gè)LED常見的輸出是一個(gè),B,C,E,F,G,和1年底,2位的選擇,3, 4,小數(shù)點(diǎn)終端D

20、P,LED,4個(gè)單獨(dú)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4-led數(shù)碼管,每個(gè)輸出銷裝置LED的內(nèi)部并聯(lián)的LED.圖9 4位LED引腳LED顯示屏尺寸和結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求.因?yàn)殛帢O4 LED連接,只有動(dòng)態(tài)掃描方式連接數(shù)碼管的所有部分,并將其連接到一個(gè)I/O端口.LED譯碼方式解碼方法是通過顯示字符轉(zhuǎn)換來獲得相應(yīng)的字段代碼的方法.LED數(shù)碼管顯示有硬件解碼和軟件解碼兩種. 顯示字符代碼的轉(zhuǎn)換是通過專用硬件電路實(shí)現(xiàn)的.軟件譯碼即通過編寫好的軟件譯碼程序獲得想要顯示字符的字段碼，一般都是通過查表方式進(jìn)行譯碼 3 .軟件編程的設(shè)計(jì)簡化了led設(shè)計(jì).公共陰極中的發(fā)光二極管設(shè)計(jì)和場(chǎng)編碼,如表3.3所示 表3.3 共陰極字段碼表顯示字

21、符共陰極字段碼03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FHLED顯示器與單片機(jī)接口設(shè)計(jì)由于LED顯示屏是由單片并行端口直接驅(qū)動(dòng)的,通常由專用電路芯片驅(qū)動(dòng),產(chǎn)生足夠大的電流,保證 7 的正常工作.單片機(jī)因?yàn)轱@示器的亮度決定于驅(qū)動(dòng)電路的能力，為了簡化直流數(shù)字電壓表的電路設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電路,單片機(jī)的P0口可以實(shí)現(xiàn)外部上拉電阻,A-G顯示P0和LED的引腳和小數(shù)點(diǎn)DP引腳之間的平行拉,可以增加P0口作為德國出口輸出驅(qū)動(dòng)能力,按照正常的亮度LED數(shù)碼顯示,如圖10所示.圖10用微控制器接口引導(dǎo)圖10 LED與單片機(jī)接口間的設(shè)計(jì)3.5 總體電路設(shè)計(jì)通過以上的設(shè)計(jì)

22、過程,設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)字直流電壓表原理圖,如圖11所圖11 簡易數(shù)字電壓表電路圖該電路的工作原理是:adc08008渠道+ 5V的模擬電壓信號(hào)通過電阻VR1在入門之后,經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換,生成相應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過D0-D7數(shù)字輸出通道傳送到AT89C51單片機(jī)的P1口,進(jìn)行處理后得到的數(shù)據(jù),7段數(shù)碼管的顯示段碼的正確傳輸?shù)剿奈籐ED,它還控制數(shù)碼管的亮度四的I / O端口P2.0、P2.1、P2.2、P2.3選擇信號(hào).此外,AT89C51控制ADC0808的工作.其中,AT89C51單片機(jī)中斷的方波由2.4定時(shí)器中斷,啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換ADC0808時(shí)鐘,P2.6正脈沖,完成A/D轉(zhuǎn)換P2.5檢測(cè)

23、,并讀取由P1口高P2.7轉(zhuǎn)換后3.4 程序設(shè)計(jì)4.1 程序設(shè)計(jì)總方案 程序分為初始化模塊、A/D轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序.如圖12所示.開始初始化調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序調(diào)用顯示子程序結(jié)束圖12 數(shù)字式直流電壓表主程序框圖4.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)初始化程序初始化內(nèi)部組件的初始工作狀態(tài)通過初始化MCS_51系列單片機(jī)擴(kuò)展芯片.A/D轉(zhuǎn)換子程序,如定時(shí)器的工作方式、初始化值、中斷設(shè)置和定時(shí)器的開關(guān)等9.A/D轉(zhuǎn)換子程序A/D轉(zhuǎn)換子程序控制輸入模塊電壓信號(hào)的采集和測(cè)量,并將相應(yīng)的值存儲(chǔ)在相應(yīng)的存儲(chǔ)器單元中.其轉(zhuǎn)換流程圖如圖13所示.開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束？輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)值轉(zhuǎn)換顯示結(jié)束 圖13 A/D轉(zhuǎn)

24、換流程圖顯示子程序四數(shù)碼管顯示子程序,采用動(dòng)態(tài)掃描顯示,動(dòng)態(tài)掃描顯示,LED顯示相對(duì)均勻,亮度足夠,因此需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率.當(dāng)掃描頻率70Hz,能產(chǎn)生良好的顯示效果,一般可以采用LED動(dòng)態(tài)掃描顯示LED 1ms 10ms區(qū)間 10 .在本設(shè)計(jì)中,為了簡化硬件設(shè)計(jì),我們主要采用軟件定時(shí)模式,即定時(shí)器0溢出中斷函數(shù)實(shí)現(xiàn)11秒定時(shí),5ms的延遲是通過軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn).5 仿真5.1 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試的主要任務(wù)是錯(cuò)誤的調(diào)查,錯(cuò)誤主要包括邏輯錯(cuò)誤和功能錯(cuò)誤,但有些是不可見的,通過仿真可以發(fā)現(xiàn)proteus軟件可以逐步修正單片機(jī)與周圍電子器件的設(shè)計(jì).基于仿真,用戶甚至可以使用其他外圍設(shè)備,如LED

25、/實(shí)時(shí)鍵盤、RS232終端和微處理芯片與動(dòng)態(tài)仿真模型進(jìn)行交互.Proteus支持包括8051系列、AVR系列、PIC系列,HC11系列,和Z80.proteus可以完成電路圖,單片機(jī)系統(tǒng)電路原理圖,pcb的設(shè)計(jì),更重要的的特點(diǎn)是可以結(jié)合visions3 IDE工具軟件 8 和編程仿真調(diào)試.系統(tǒng)的調(diào)試主要是軟件的調(diào)試.系統(tǒng)電路的繪制和仿真是proteus軟件,使用匯編語言,用keil軟件編寫程序.5.2 顯示結(jié)果及誤差分析顯示結(jié)果1. 在端口輸入電壓為0V,顯示結(jié)果如圖14所示 圖14 輸入電壓為0V時(shí)，LED的顯示結(jié)果2. 當(dāng)輸入電壓1.50v在0端口,顯示結(jié)果如圖15所示圖15 輸入電壓為1

26、.50V時(shí)，LED的顯示結(jié)果3. 在端口輸入電壓3.50v,顯示結(jié)果如圖16圖16 輸入電壓為3.50V時(shí)，LED的顯示結(jié)果誤差分析通過上面的模擬結(jié)果, ,一個(gè)簡單的數(shù)字電壓表和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以得到“數(shù)字電壓表比較測(cè)試”,如表4所示:表4簡易數(shù)字電壓表和標(biāo)準(zhǔn)“數(shù)字電壓表”比較測(cè)試表標(biāo)準(zhǔn)電壓值/V簡易電壓表測(cè)量值/V絕對(duì)誤差/V0.000.000.000.500.510.011.001.000.001.501.510.012.002.000.002.502.500.003.003.000.003.503.500.004.004.000.004.995.000.01由于單片機(jī)AT89C51的8位處理器

27、,當(dāng)輸入電壓為5.00V,ADC0808價(jià)值的輸出數(shù)據(jù)255(FFH),所以數(shù)值最高分辨率0.0196v單片機(jī)(5/255).最高分辨率只能確定電壓表0.0196v,從表中可以看出,測(cè)試電壓為0.01V變化范圍.從表中可以看出,通過一個(gè)簡單的數(shù)字電壓表測(cè)量的電壓值基本上是對(duì)0-0.01v標(biāo)準(zhǔn)值,可由ADC0808參考電壓校正解決.因?yàn)殡妷罕肀辉O(shè)計(jì)成作為電壓的5V的直接電源,電壓可能是偏置的.當(dāng)要測(cè)量的電壓大于5V時(shí),可以在輸入端口使用耐壓,而程序只要除數(shù)的計(jì)算程序調(diào)整它就可以了.結(jié) 論本次設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的簡易數(shù)值直流電壓表，利用AT89C51作為控制核心，ADC0808進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在測(cè)

28、量精度和便捷程度上相較于傳統(tǒng)的指針式電壓表做出了極大的優(yōu)化，最后使用4位一體的LED顯示器輸出顯示模擬轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量，完成了整體功能.在軟件的設(shè)計(jì)上，采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，是的整個(gè)程序在任何時(shí)候都方便讀改，能夠在程序出錯(cuò)時(shí)迅速找到錯(cuò)誤源，也使得加入功能時(shí)更加便捷，能夠直接讀取函數(shù)文件，而且不需要對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，非常方便后期的維護(hù).參 考 文 獻(xiàn)1胡健.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004年10月2王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)M.高等教育出版社，2005年12月3于殿泓、王新年.單片機(jī)原理與程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程M.西安電子科技大學(xué)出版社，2007年5月4謝維成、楊加國.單片機(jī)

29、原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)實(shí)例M.電子工業(yè)出版社，2006年3月5Meehan Joanne,Muir Lindsey.SCM in Meseyside SMEs:Benefits and barriersJ.TQM Journal.2008(1):40 6姜志海,黃玉清等著.單片機(jī)原理及應(yīng)用M .北京:電子工業(yè)出版社.2005年7月 7C Sha.MLX90614 IR Thermometer and Its ApplicationM.Modern Electronics Technique,2007,30:36-378周潤景.Protues在MCS-51&ARM7系統(tǒng)中的應(yīng)用百例M.第一版.北京：電子工業(yè)出版社，2006年9邊春遠(yuǎn)等著.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序M .北京:人民郵電出版社.200