數(shù)字電壓表設計與仿真論文

1、-PAGE . z畢業(yè)論文畢業(yè)設計題目:數(shù)字電壓表設計與仿真摘 要設計采用AT89C51單片機、A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808和共陽極數(shù)碼管為主要硬件，分析了數(shù)字電壓表Proteus軟件仿真電路設計及編程方法。將單片機應用于測量技術中，采用ADC0808將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，用AT89C51實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，通過數(shù)碼管以掃描的方式完成顯示。設計的數(shù)字電壓表可以測量05 V的電壓值，AT89C51為8位單片機，當ADC0808的輸入電壓為5 V時，輸出數(shù)字量值為+499 V。本設計電路簡單、本錢低、性能穩(wěn)定。數(shù)字電壓表主要分為四局部：測量局部、顯示局部、脈沖局部、供電局部。測量局部是通過4位半雙積

2、分式A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135芯片實現(xiàn)。ICL7135對模擬電壓進展A/D轉(zhuǎn)換，輸出BCD碼，并自動輸出極性判斷信號，同時ICL7135用動態(tài)掃描傳送數(shù)據(jù)使數(shù)碼管亮滅的時間間隔短，保證了測量結(jié)果的穩(wěn)定顯示。74LS47和共陽數(shù)碼管是顯示局部，74LS74譯碼器接收ICL135的BCD碼譯碼成控制信號去點亮數(shù)碼管，從而顯示出所測的模擬電壓值。用ICM7556配上適宜的電阻電容組成多諧振蕩器作為脈沖局部產(chǎn)生標準的137KHz頻率提供ICL7135工作時針信號。外接+5V和74HC04產(chǎn)生的-5V是供電局部給整個電路供電。關鍵詞：數(shù)字電壓表 單片機 AT89C51 ADC0808目錄 TOC o 1

3、-3 h z u HYPERLINK l _Toc309723693引言 PAGEREF _Toc309723693 h 3HYPERLINK l _Toc309723694第一章單片機概述 PAGEREF _Toc309723694 h 4HYPERLINK l _Toc3097236951.1 單片機的簡介 PAGEREF _Toc309723695 h 4HYPERLINK l _Toc3097236961.2 單片機的應用領域 PAGEREF _Toc309723696 h 4HYPERLINK l _Toc3097236971.3 單片機的開展趨勢 PAGEREF _Toc30972

4、3697 h 5HYPERLINK l _Toc309723698第二章 AT89C51單片機組成原理 PAGEREF _Toc309723698 h 6HYPERLINK l _Toc3097236992.1 單片機AT89C51 PAGEREF _Toc309723699 h 6HYPERLINK l _Toc3097237002.2AT89C51的特點 PAGEREF _Toc309723700 h 7HYPERLINK l _Toc3097237012.3 ADC0808部邏輯構(gòu)造 PAGEREF _Toc309723701 h 10HYPERLINK l _Toc309723702第

5、三章PROTUES和KEIL軟件介紹 PAGEREF _Toc309723702 h 11HYPERLINK l _Toc3097237033.1 PROTUES軟件的介紹 PAGEREF _Toc309723703 h 11HYPERLINK l _Toc3097237043.2 KEIL軟件介紹 PAGEREF _Toc309723704 h 13HYPERLINK l _Toc309723705第四章數(shù)字電壓表的設計方案 PAGEREF _Toc309723705 h 15HYPERLINK l _Toc3097237064.1 總體設計思路 PAGEREF _Toc309723706

6、h 15HYPERLINK l _Toc3097237074.2 設計意義 PAGEREF _Toc309723707 h 15HYPERLINK l _Toc3097237084.3數(shù)字電壓表的功能要求 PAGEREF _Toc309723708 h 16HYPERLINK l _Toc309723709第五章數(shù)字電壓表的仿真設計 PAGEREF _Toc309723709 h 16HYPERLINK l _Toc3097237105.1 數(shù)字電壓表的硬件電路 PAGEREF _Toc309723710 h 16HYPERLINK l _Toc3097237115.2 數(shù)字電壓表的軟件設計

7、PAGEREF _Toc309723711 h 18HYPERLINK l _Toc3097237125.3數(shù)字電壓表的仿真調(diào)試 PAGEREF _Toc309723712 h 18HYPERLINK l _Toc309723713總結(jié) PAGEREF _Toc309723713 h 19HYPERLINK l _Toc309723714致 PAGEREF _Toc309723714 h 20HYPERLINK l _Toc309723715參考文獻 PAGEREF _Toc309723715 h 20引言由于單片機具有簡單實用、高可靠性、良好的性能價格比以及體積小等優(yōu)點，已經(jīng)在各個技術領域得

8、到了迅猛開展。數(shù)字電壓表Digital Voltmeter簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術，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。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片機的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便，還可與PC進展實時通信。目前，由各種單片A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領域，示出強大的生命力。與此同時，由DVM擴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提高到嶄新水平。本設計重點介紹單片A/D 轉(zhuǎn)換器以及由它們

9、構(gòu)成的基于單片機的數(shù)字電壓表的工作原理。二十世紀跨越了三個電的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機。這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進展簡單運算和控制。它的出現(xiàn)是近代計算機技術開展史上的一個重要里程碑，因為它體積小，通常都藏在被控機械的肚子里。它在這個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。單片機具有體積小、功能強、應用面廣等優(yōu)點，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳

10、統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領地。它的體積小、質(zhì)量輕、價格廉價、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。這種單片機的使用領域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機、VCD、遙控器、游戲機、電飯煲等無處不見單片機的影子，單片機早已深深地融入我們每個人的生活之中。單片機能大提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機按用途大體上可分為兩類，一種是通用型單片機，另一種是專用型單片機。第一章單片機概述1.1 單片機的簡介單片機又稱微型控制器，它不是完成*一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，

11、一塊芯片就成了一臺計算機。MCS-51單片機是美國INTEL公司于1980年推出的產(chǎn)品，與MCS- 48單片機相比，它的構(gòu)造更先進，功能更強，在原來的根底上增加了更多的電路單元和指令，指令數(shù)達111條，MCS-51單片機可以算是相當成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51系列或其兼容的單片機仍是應用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學校的培訓教材仍與MSC-51單片機作為代表進展理論根底學習。MCS-51系列單片機主要包括8031、8051和8751等通用產(chǎn)品。DP-51S單片機仿真實驗儀是由致遠電子設計的DP系列單片機仿真實驗儀之一，是一種功能強大的單片機應用技術學習、調(diào)試。1.2 單片機的應用領域單片機

12、廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分為如下幾個疇：一、在智能儀器儀表的應用單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精細的測量設備功率計，示波器，各種分析儀。二、在家用電器中的應用可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器根本上都采用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、

13、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。三、在工業(yè)控制中的應用用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。四、在計算機網(wǎng)絡和通信領域中的應用現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進展數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設備根本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機、機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動，集群移動通信，無線電對講機等。五、單片機在醫(yī)用設備領域中的應用單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當

14、廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 此外，單片機在工商、金融、科研、教育、國防航空等領域都有著十分廣泛的用途。1.3 單片機的開展趨勢單片機現(xiàn)在可以說是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補，為單片機的應用提供了廣闊的天地。縱觀單片機的開展過程，可以預示單片機的開展趨勢，大致有：一、微型單片化現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器CPU、隨機存取數(shù)據(jù)存儲RAM、只讀程序存儲器ROM、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電

15、路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強型的單片機集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW脈寬調(diào)制電路、WDT看門狗、有些單片機將LCD液晶驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片。此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要求其體積要小。現(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中SMD外表封裝越來越受歡送，使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向開展。二、低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW，而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW左右，隨著對

16、單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商根本都采用了CMOS互補金屬氧化物半導體工藝。像80C51就采用了HMOS即高密度金屬氧化物半導體工藝和CHMOS互補高密度金屬氧化物半導體工藝。CMOS雖然功耗低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于要求低功耗像電池供電的應用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機開展的主要途徑。三、主流與多品種共存現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機占主流，兼容其構(gòu)造和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國的Winbond系列單片機。所以80C5

17、1占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集合RISC也有著強勁的開展勢頭，中國的HOLTE*公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增，與其底價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場份額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期，這種情形將得以延續(xù)，將不存在*個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補、相輔相成、共同開展的道路。九十年代以后，單片機在構(gòu)造上采用雙CPU或部流水線，CPU位數(shù)有8位、16位、32位，時鐘頻率高達20MHZ，片帶有PWM輸出、監(jiān)視定時器WDT、可編程計數(shù)器陣列PCA、DMA傳輸、調(diào)制解調(diào)器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的開展，使得單片機在

18、大量數(shù)據(jù)的實時處理、高級通信系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、復雜工業(yè)過程控制、高級機器人以及局域網(wǎng)等方面得到大量應用。這種單片機的使用領域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機、VCD、遙控器、游戲機、電飯煲等無處不見單片機的影子，單片機早已深深地融入我們每個人的生活之中。第二章AT89C51單片機組成原理2.1 單片機AT89C51AT89C51單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片含4K bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器，既可在線編程ISP也可用

19、傳統(tǒng)方法進展編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價AT89C51單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。2.2AT89C51的特點40個引腳，4k Bytes Flash片程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器RAM，32個外部雙向輸入/輸出I/O口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗WDT電路，片時鐘振蕩器此外，AT89C51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩

20、器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停頓芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。主要特性有： 與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容 4K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器 1000次擦寫周期 全靜態(tài)工作：0Hz-33MHz 32個可編程I/O口線 2個16位定時器/計數(shù)器 6個中斷源 全雙工UART串行通道 低功耗空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門狗定時器 雙數(shù)據(jù)指針 靈活的ISP編程字或字節(jié)模式電壓工作圍51單片機的功能構(gòu)造框圖如圖2-1所示。圖2-1 51單片機功能構(gòu)造框圖51單片機芯片部集成了 CPU、RAM、ROM、定時/計數(shù)

21、器和I/O口等各功能部件，并由部總線把這些不見連接在一起。51單片機部包含以下一些功能部件：(1) 一個8位CPU；(2) 一個片振蕩器和時鐘電路；(3) 4KB ROM80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31片有無ROM；(4) 128BRAM；(5) 可尋址64KB的外ROM和外RAM控制電路；(6) 兩個16位定時/計數(shù)器；(7) 21個特許功能存放器;AT89C51單片機一般采用雙列直插DIP封裝，共40個引腳，圖2-2為引腳排列圖。40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。圖2-2 AT89C51引腳圖1.電源(1)Vcc芯片電源，接+；

22、(2)Vss接地端。2.時鐘*TAL1、*TAL2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。使用部振蕩電路時外接石英晶體。3.控制線控制線共有4根，其中3根是復用線。所謂復用線是指具有兩種功能，正常使用時是一種功能，在*種條件下是另一種功能。(1)ALE/PROG地址鎖存允許/片EPROM編程脈沖。= 1 * GB3ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址。80C51在并行擴展外存儲器包括并行擴展I/O口時，P0口用于分時傳送低8位地址和數(shù)據(jù)信號，且均為二進制數(shù)。則如何區(qū)分是低8位地址還是8位數(shù)據(jù)信號呢.當ALE信號有效時，P0口傳送的是低8位地址信號；ALE信號無效時，P0口傳送的是8位數(shù)據(jù)信號。在

23、ALE信號的下降沿，鎖定P0口傳送的容，即低8位地址信號。需要指出的是，當CPU不執(zhí)行外RAM指令MOV*時，ALE以時鐘振蕩頻率1 / 6的固定頻率輸出，因此ALE信號也可作為外部芯片CLK時鐘或其他需要。但是，當CPU執(zhí)行MOV*指令時，ALE將跳過一個ALE脈沖。ALE端可驅(qū)動8個LSTTL門電路。= 2 * GB3PROG功能：片有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。(2)PSEN外ROM讀選通信號。80C51讀外ROM時，沒個機器周期PSEN兩次有效輸出。PSEN可作為外ROM芯片輸出允許OE的選通信號。在讀ROM或讀外RAM時，PSEN無效。 PSEN可驅(qū)動

24、8個LSTTL門電路。 (3) RST/Vpd復位/備用電源。= 1 * GB3正常工作時，RSTReset端為復位信號輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個機器周期以上高電平，80C51芯片即實現(xiàn)復位操作，復位后一切從頭開場，CPU從0000H開場執(zhí)行指令。= 2 * GB3Vpd功能：在Vcc掉電情況下，該引腳可接上備用電源，由Vpd向片供電，以保持片RAM中的數(shù)據(jù)不喪失。(4) EA/Vpp 外ROM選擇/片EPROM編程電源。= 1 * GB3EA功能：正常工作時，EA為外ROM選擇端。80C51單片機ROM尋址圍為64KB，其中4KB在片，60KB在片外80C31芯片無ROM，全部在片外

25、。當EA保持高電平時，先ROM，但當PC程序計數(shù)器值超過4KB0FFFH時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外ROM中的程序。當EA保持低電平時，則只外ROM，不管芯片有否ROM。對80C31芯片，片無ROM，因此EA必須接地。= 2 * GB3Vpp功能：片有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳用于施加編程電源Vpp。對4個控制引腳，應熟記起第一功能，了解其第二功能。嚴格來講，80C51的控制線還應該包括P3口的第二功能。4. I/O引腳80C51共有4個8位并行I/O端口,共32個引腳(1)P0口8位雙向I/O口。在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P0口可用作雙向I/O口。在并行擴

26、展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P0口可用于分時傳送低8位地址(地址總線)和8位數(shù)據(jù)信號(數(shù)據(jù)總線)。位構(gòu)造如圖2-3所示。P0口能驅(qū)動8個LSTTL門。2.3 ADC0808部邏輯構(gòu)造 八路數(shù)字電壓表主要利用A/D轉(zhuǎn)換器，處理過程是先用A/D轉(zhuǎn)換器對各路電壓值進展采樣，得到相應的數(shù)字量，再按數(shù)字量與模擬量成正比關系運算得到對應的模擬電壓值，然后把模擬值通過顯示器顯示出來。設計時假設待測的輸入電壓為八路，電壓值的圍為05V，要求能在4位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測量的最小分辨率為0.0119V,c測量誤差為0.02V。圖2-3 ADC0808引腳圖ADC0808是ADC08

27、09的簡化版本，功能根本一樣。一般在硬件仿真時采用ADC0808進展A/D轉(zhuǎn)換，實際使用時采用ADC0809進展A/D轉(zhuǎn)換。ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，15和2628IN0IN7：8路模擬量輸入端。8、14、15和1721：8位數(shù)字量輸出端，22ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。6START： AD轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖至少100ns寬使其啟動脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換7EOC： AD轉(zhuǎn)換完畢信號，輸出，當AD轉(zhuǎn)換完畢時，此端輸出一個高電平轉(zhuǎn)換期間一直為低電平。9OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當AD轉(zhuǎn)換完畢時，此端輸

28、入一個高電平，才能翻開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。10CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。12VREF+和16VREF-：參考電壓輸入端11Vcc：主電源輸入端。13GND：地。2325ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。第三章 PROTUES和KEIL軟件介紹3.1 PROTUES軟件的介紹Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單

29、片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus軟件具有其它EDA工具軟件如multisim的功能，其功能特點如下:原理布圖，PCB自動或人工布線，SPICE電路仿真等。其革命性的特點如下：1互動的電路仿真用戶甚至可以實時采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態(tài)外設模型來對設計進展交互仿真。2仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。Protues提供了豐富的資源:

30、 1Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個元件庫。2Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。具有3大功能模塊:個易用而又功能強大的ISIS原理布圖工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真；ARES PC

31、B設計。Proteus軟件的ISIS工作界面如圖3-1所示。3除了現(xiàn)實存在的儀器外，Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將圖3-1 Proteus軟件的工作界面4Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比擬豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。 軟件仿真支持當前的主流單片機，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。3.2 KEIL軟件介紹Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、構(gòu)造性、可讀

32、性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境uVision將這些局部組合在一起。如果你使用C語言編程，則Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。Vision2支持所有的Keil 80C51的工具軟件，包括C51編譯器、宏匯編器、器器/定位器和目標文件至He*格式轉(zhuǎn)換器，Vision2可以自動完成編譯、匯編、程序等操作。 1C51編譯器和A51匯編器 由Vision2 IDE創(chuàng)立的源文件，可以被C

33、51編譯器或A51匯編器處理，生成可重定位的object文件。Keil C51編譯器遵照ANSI C語言標準，支持C語言的所有標準特性。另外，還增加了幾個可以直接支持80C51構(gòu)造的特性。Keil A51宏匯編器支持80C51及其派生系列的所有指令集。 2LIB51庫管器 LIB51庫管理器可以從由匯編器和編譯器創(chuàng)立的目標文件建立目標庫。這些庫是按規(guī)定格式排列的目標模塊，可在以后被器所使用。當器處理一個庫時，僅僅使用了庫中程序使用了的目標模塊而不是全部加以引用。 3BL51連接器/定位器 BL51器使用從庫中提取出來的目標模塊和有編譯器、匯編器生成的目標模塊，創(chuàng)立一個絕對地址目標模塊。絕對地址

34、目標文件或模塊包括不可重定位的代碼和數(shù)據(jù)。所有的代碼和數(shù)據(jù)都被固定在具體的存儲器單元中。4Vision2軟件調(diào)試器Vision2軟件調(diào)試器能十分理想地進展快速、可靠的程序調(diào)試。調(diào)試器包括一個高速模擬器，可以使用它模擬整個80C51系統(tǒng)，包括片上外圍器件和外部硬件。當從器件數(shù)據(jù)庫選擇器件時，這個器件的屬性會被自動配置。5Vision2硬件調(diào)試器Vision2調(diào)試器提供了幾種在實際目標硬件上測試程序的方法。安裝MON51目標監(jiān)控器到目標系統(tǒng)，并通過Monitor-51接口下載程序；使用高級GDI接口，將Vision2調(diào)試器與多功能EDA軟件Proteus相連接，通過Vision2的人機交互環(huán)境可實

35、現(xiàn)仿真操作。此外，Vision2還具有極其強大的軟件環(huán)境、友好的操作界面和簡單快捷的操作方法，主要表現(xiàn)在以下幾點： 豐富的菜單欄； 可以快速選擇命令按鈕的工具欄； 一些源代碼文件窗口；對話框窗口；直觀明了的信息顯示窗口。Keil的操作界面如圖3-2所示。圖3-2 Keil的操作界面6RT*51實時操作系統(tǒng)RT*51實時操作系統(tǒng)是針對80C51為控制器系列的一個多任務核。RT*51實時核簡化了需要對實時事件進展反響的復雜應用的系統(tǒng)設計、編程和調(diào)試。這個核完全集成在C51編譯器中，使用非常簡單。任務描述表和操作系統(tǒng)的一致性由BL51/定位器自動進展控制。第四章數(shù)字電壓表的設計方案4.1 總體設計思

36、路按系統(tǒng)功能要求，決定控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0808.系統(tǒng)除能確保實現(xiàn)要求的功能外，還可以方便地進展其功能的擴展。本文采用AT89S51作為核心元件，AT89C51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片含4k Bytes ISPIn-system programmable的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳構(gòu)造，芯片集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89C51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解

37、決方案。采用NS公司的分辨率為8位的逐次比擬型的高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0808，ADC0808是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。把采取的電壓進展處理然后通過單片機的P口送到單片機然后經(jīng)過程序處理，由LED電路把電壓數(shù)值顯示出來。單片機加上外圍的串口顯示電路由74LS245和數(shù)碼管三極管組成。器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器，既可在線編程ISP也可用傳統(tǒng)方法進展編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低

38、價AT89s51單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。4.2 設計意義這個課題的目的和意義在于使自己掌握對數(shù)字電壓表的理解，自己動手設計數(shù)字電壓表與仿真,它可以廣泛的應用于電壓測量外，通過各種變壓器還可以測量其他電量和非電量，測量是一種認識過程，就是用實驗的方法將被測量和被選用的一樣參量進展比擬，從而確認它的大小。DVM廣泛應用于測量領域每期測量的準確度和可信度取決于它的主要性能和技術指標。所示我們要學習和掌握如何設計DVM就顯得十分重要。高等職業(yè)學院培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建立、管理和效勞第一線的高等技術應用型人才的最后一個教學環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學生綜合運用所學根底理論、根本知識

39、、根本技能和專業(yè)知識的重要手段。通過完成*一課題，可以進一步檢驗學生處理實際問題的能力；使學生掌握根本的設計(科研)方法，受到初步的工程技術訓練。并可綜合衡量教學質(zhì)量，以利于提高教學管理水平。培養(yǎng)學生綜合運用所學的根底理論、專業(yè)知識和根本技能，提高分析與解決實際問題的能力，使學生獲得從事專業(yè)工作所必需的根本訓練和科學研究工作的初步能力。畢業(yè)設計論文作為培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的一次較為系統(tǒng)的訓練，應注重以下方面能力的培養(yǎng)：調(diào)查研究、閱讀文獻資料和收集資料的能力；理論分析、制定設計工作方案的能力；獨立進展數(shù)據(jù)的處理、編寫代碼的能力；撰寫設計說明書或論文報告的能力；語言表達、思辯能力，闡述觀點準

40、確、清楚答復下列問題的能力。畢業(yè)設計論文工作，要按照學校制訂的專業(yè)人才培養(yǎng)方案教學方案組織實施。畢業(yè)設計論文應結(jié)合職業(yè)技能標準、企事業(yè)單位的生產(chǎn)和工作實際，確定畢業(yè)設計論文題目，明確容與要求，到達對學生進展全面綜合訓練的目的。同時，為到達崗前訓練的目的，鼓勵學生在就業(yè)崗位進展畢業(yè)設計論文。應在滿足專業(yè)人才培養(yǎng)目標的前提下，盡可能結(jié)合生產(chǎn)、建立、管理和效勞等領域的實際，真題真做。在容要求上，要明確專業(yè)根本技能訓練與培養(yǎng)創(chuàng)新能力所占的比重，并使學生在規(guī)定的畢業(yè)設計論文工作時段，能滿負荷地工作。對畢業(yè)設計軟件作品和論文篇幅，做出明確合理的規(guī)定。4.3數(shù)字電壓表的功能要求本設計的根本容是使基于單片機所

41、設計出的數(shù)字電壓表可以測量的路輸入電壓值，要求能在4位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測量的最小分辨率為0.0119V,c測量誤差為0.02V。系統(tǒng)除能確保實現(xiàn)要求的功能外，還可以方便地進展路其他/轉(zhuǎn)換量的測試，遠程測試結(jié)果傳送等功能。所要解決的主要問題是如何更有效地設計要求的簡易數(shù)字電壓表，特別是要注意其測量電壓的誤差，難點是數(shù)碼管需輪流顯示或單路顯示所測量出的電壓值，并且能使軟硬件有合起來。第五章數(shù)字電壓表的仿真設計5.1 數(shù)字電壓表的硬件電路數(shù)字電壓表的硬件電路圖由單片機最小系統(tǒng)，ADC0808數(shù)據(jù)采集電路和四位一體的共陽極顯示電路構(gòu)成，如圖5-1所示。ADC0808數(shù)據(jù)采集電路的

42、D0D7端與P1口相連，通道選擇端ADDA,ADDB,ADDC直接接地，因此該電路道固定為INO。時鐘信號CLOCK，啟動信號START，轉(zhuǎn)換完畢信號EOC及輸出允許信號OE分別接至P2.4P2.7端。共陽極顯示電路的位選線接至P2.0P2.3，段落接至P0口，AT89C51單片機的輸出端口缺乏以驅(qū)動共陽極動態(tài)顯示電路，可加三極管放大電路或74LS244,74LS373等集成芯片進展驅(qū)動。圖5-1 數(shù)字電壓表仿真圖在軟件中找到所需要的元件即可制作硬件電路圖，數(shù)字電壓表仿真電路的元件清單如表5.1所示。表5.1 數(shù)字電壓表元件清單序號元件名稱規(guī)格數(shù)量151單片機AT89C511個2晶振12MHz

43、1個3起振電容30PF瓷電容2個4復位電容10UF，16V電解電容1個5復位電容10K電阻1個6A/D轉(zhuǎn)換器ADC08081個7電阻220,4.7 K假設干8可調(diào)電阻10K1個9LED數(shù)碼管共陽極四位一體數(shù)碼管1個5.2 數(shù)字電壓表的軟件設計數(shù)字電壓表由主程序，定時器中斷子程序和顯示子程序等局部組成。在KEIL軟件中進展程序設計，如圖5-2所示。圖5-2用KEIL軟件編譯和生成HE*文件主程序主要包括初始化程序，A/D轉(zhuǎn)換程序，數(shù)值轉(zhuǎn)換程序組成。初始化程序?qū)︼@示存儲區(qū)清零，同時設置定時器初值，工作方式及中斷允許。數(shù)值轉(zhuǎn)換程序的功能是將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成可供顯示的十進制非壓縮BCD碼，存

44、入30H33H中，用KEIL軟件編譯程序和生成HE*文件。5.3數(shù)字電壓表的仿真調(diào)試畫出硬件接件接線圖，可省略動態(tài)掃描顯示驅(qū)動電路，但必須對源程序位選線狀態(tài)做適當調(diào)試。PROTEUS仿真電路圖如圖5-3所示，晶振電路和復位電路可省略。將KEIL軟件編譯并生成的HE*文件加載到AT89C51單片機中，運行結(jié)果如圖5-3所示。將數(shù)字電壓表.HE*文件參加PROTEUS中，進展虛擬仿真，然后雙擊AT89C51單片機芯片，可以翻開元件編輯對話框，選取目標代碼文件數(shù)字電壓表.HE*。全速啟動仿真，用鼠標單擊可調(diào)電阻兩端+，-控制點，觀察LED數(shù)碼管的顯示數(shù)值。調(diào)節(jié)可調(diào)電阻器的大小，數(shù)碼管的顯示值會隨之變

45、化。圖5-3 數(shù)字電壓表的仿真圖總結(jié)單片機的設計至今為止已經(jīng)進入了令人鼓舞的階段，在進展了長達兩個多月的時間的摸索與實驗，使我不僅僅是對于單片機入門軟件與硬件的常用設計與功能，還使我對于一項設計研究的制作過程所需要的詳細步驟和具體的實現(xiàn)方法的力度的掌握。當然在這次珍貴的畢業(yè)設計活動中，經(jīng)歷才是對于我們最大的收獲，而且還增強了自身對未知問題以及對知識的深化認識的能力，用受益匪淺,這個詞語來概括這次難忘的活動我覺得再適宜不過了。但是，光是完成了作品還是不可以自我滿足的，在從一開場的時候就懷著將作品制作得更加人性化，更加令人滿意，更加地使功能完美又方便地被應用領域這個最終目的下，隨著對單片機這門學科

46、的認識加深，到達了拓展的程度，我想這個目的將在不遠的時期被實現(xiàn)。總之，這次設計從軟件編寫、調(diào)試到軟硬件聯(lián)機調(diào)試，我傾注了大量的時間和心血。真是曾經(jīng)為程序的編寫而冥思查找過，曾經(jīng)為無法找出錯誤而郁悶苦惱過，也曾經(jīng)為*一功能不能實現(xiàn)而猶豫彷徨過，但最終我成功了。因為我不僅品味到了結(jié)果的喜悅，更明白了過程的彌足珍貴。致感小波教師的指導！感您在百忙之下抽出時間為我指導！您對我的畢業(yè)設計及畢業(yè)論文給予悉心指導，提出了許多改良建議使我的畢業(yè)設計、畢業(yè)論文得以如期完成，在此致上最真摯的意。在這次畢業(yè)設計中遇到了許多的問題，最終都是在您的耐心講解下才讓問題得到迎刃而解，從而讓我堅持了下來，直到最后設計的順利完成。通過這次畢業(yè)設計使我收獲很大，讓我初步掌握了單片機系統(tǒng)的設計流程，掌握了一些電路設計技巧及學會仿真器的使用、89C51單片機的程序根本原理。三年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開場。三年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得