基于STC15單片機(jī)數(shù)字電壓表

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)信息與電氣工程學(xué)院單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目： 數(shù)字電壓表 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)評(píng)閱書題目數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)姓名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師評(píng)語：成績?cè)u(píng)定為： 指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2014-2015學(xué)年第 2學(xué)期專業(yè)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 課程設(shè)計(jì)名稱： 單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字電壓表 完成期限：自 2015 年 6 月 9 日至 2015 年 6 月 19 日共 2 周

2、設(shè)計(jì)依據(jù)、要求及主要內(nèi)容（可另加附頁）：數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)用STC15F2K60S2單片機(jī)和ADC0809構(gòu)成數(shù)字電壓表，測量0-5v的電壓，將所測電壓用4位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示出來。設(shè)計(jì)要求 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)原理 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)換算后講測試結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來。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)合起來的復(fù)合式A/D轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，以逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808、LED四位數(shù)碼管為主體功能：簡易數(shù)字電壓表可以測量05V范圍內(nèi)的電壓輸入值，并在4位LED數(shù)碼管上輪流顯示。 主要器件：單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換器、LED數(shù)碼

3、顯示器指導(dǎo)教師（簽字）： 批準(zhǔn)日期： 年 月 日 摘要： 本文介紹的是數(shù)字電壓表的發(fā)展背景和利用AVR單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換功能設(shè)計(jì)一個(gè)直流數(shù)字電壓表。它的具體功能是：最高量程為5V；可以通過按鍵設(shè)定極限電壓值，并將極限電壓值保存在EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，具有斷電保護(hù)功能；可以顯示當(dāng)前電壓值和極限設(shè)定值；具有預(yù)報(bào)警示功能，當(dāng)被測電壓值大于設(shè)定值時(shí)，指示燈亮。 關(guān)鍵字： ATmega16，數(shù)字電壓表，A/D，EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器關(guān)鍵詞：STC15F2K60S2單片機(jī) 數(shù)字電壓表 LED數(shù)碼管 keil C51 stc-isp1課程設(shè)計(jì)目的通過單片微機(jī)原理與接口技術(shù)這門課的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)該能對(duì)ST

4、C15單片機(jī)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，掌握以STC15單片機(jī)為核心的電子電路設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用技術(shù)。進(jìn)一步掌握8位數(shù)碼管顯示電路的編程方法。進(jìn)一步掌握定時(shí)器的使用方法和編程。進(jìn)一步掌握中斷處理程序的編程方法。2 數(shù)字電壓表簡介： 數(shù)字電壓表出現(xiàn)在50年代初，60年代末發(fā)起來的電壓測量儀表，簡稱DVM。它采用的是數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量，也就是連續(xù)的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)字量，加以數(shù)字處理然后再通過顯示器件顯示。這種電子測量的儀表之所以出現(xiàn)，一方面是由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動(dòng)控制信實(shí)驗(yàn)研究的領(lǐng)域，提出了將各種被觀察量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)碼的要求，即為了實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理的需要；另一方面，也

5、是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，帶動(dòng)了脈沖數(shù)字電路技術(shù)的進(jìn)步，為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。所以，數(shù)字化測理儀表的產(chǎn)生與發(fā)展與電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展是密切相關(guān)的；同時(shí)，為革新電子測量中的煩鎖和陳舊方式也催促了它的飛速發(fā)展，如今，它又成為向智能化儀表發(fā)展的必要橋梁。 如今，數(shù)字電壓表已絕大部分取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬 指針式電壓表功能單一、精度低，讀數(shù)的時(shí)候也非常不方便，很容易出錯(cuò)。而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表由于測量精度高、速度快，讀數(shù)時(shí)也非常方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。 數(shù)字電壓表最初是

6、伺服步進(jìn)電子管比較式，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度比較高，但是采樣速 度慢，重量達(dá)幾十公斤，體積大。繼之出現(xiàn)了斜波式電壓表，它的速度方面稍有提高，但是準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差，再后來出現(xiàn)了比較式儀表改進(jìn)逐次漸近式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了比較式準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點(diǎn)是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素的影響。隨后，在斜波式的基礎(chǔ)上雙引伸出階梯波式，它的唯一的進(jìn)步是成本降低了，可是準(zhǔn)確寬，速以及抗干擾能力都未能提高。而現(xiàn)在，數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)是非常的成熟，就原理來講，它從原來的一，二種已發(fā)展到多種，在功能上講，則從測單一參數(shù)發(fā)展到能測多種參數(shù)；從制作元件來看，發(fā)展到了集成電路，準(zhǔn)確度已經(jīng)

7、有了很大的提高，精度高達(dá)1NV；讀數(shù)每秒幾萬次，而相對(duì)以前，它的價(jià)格也有了降低了很多。 目前實(shí)現(xiàn)電壓數(shù)字化測量的方法仍然模-數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換的方法，而數(shù)字電壓表種類繁多，型號(hào)新異，目前國際仍未有統(tǒng)一的分類方法。而常用的分類方法有如下幾種： 按用途來分：有直流數(shù)字電壓表，交、直流數(shù)字電壓表，交直流萬用表等。3數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)方案選擇： 數(shù)字電壓表有多種的設(shè)計(jì)方法，方案是多種多樣的，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片的高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導(dǎo)致對(duì)模擬數(shù)據(jù)的采集部分的不一致性，進(jìn)而又使對(duì)數(shù)據(jù)的處理及顯示的方式的多樣性。又由于在現(xiàn)實(shí)的工作生活中，電壓表的測量測程范圍是比較大的，所以必須要對(duì)輸入電壓作分

8、壓處理，而各個(gè)數(shù)據(jù)處理芯片的處理電壓范圍不同，則各種方案的分段也不同。由此結(jié)合設(shè)計(jì)要求選擇由單片機(jī)系統(tǒng)及數(shù)字芯片構(gòu)建。 這種方案是利用單片機(jī)系統(tǒng)與與其模數(shù)轉(zhuǎn)換功能、顯示模塊等的結(jié)合構(gòu)建數(shù)字電壓表。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出許多的應(yīng)用電路來。此方案的原理選用單片機(jī)的外部參考電壓AREF為模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換功能的基準(zhǔn)電壓端，被測量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測電壓。模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換功能將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后通過對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時(shí)序來采集這些數(shù)字信號(hào)，通過一定的算法計(jì)算出被測量電壓的

9、值。最后單片機(jī)系統(tǒng)將計(jì)算好了的被測電壓值按一定的時(shí)序送入顯示電路模塊加以顯示。 4單片機(jī)的選擇 在這一設(shè)計(jì)中，我們涉及到了一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)模塊單片機(jī)系統(tǒng)模塊，而目前單片機(jī)的種類是很繁多的，主要有主流的8位單片機(jī)和高性能的32位單片機(jī)，結(jié)合本 設(shè)計(jì)各方面因素，8位單片機(jī)對(duì)于本設(shè)計(jì)已經(jīng)是綽綽有余了，但將用哪一種類8的單 片機(jī)呢。在這里，不得不先簡單的介紹一下幾種常用的8單片機(jī)。單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。而目前常用的單片機(jī)的8位有51系列單片機(jī)，AVR單片機(jī)，PIC單片機(jī)。 本設(shè)計(jì)中選用ATmegaAVR系列的ATme

10、ga16，它是低電壓、低功耗的8位單片機(jī)，片內(nèi)含16KB的在線可編程Flash程序存儲(chǔ)器、512字節(jié)片內(nèi)在線可編程EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，32個(gè)I/O口線，1個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。在設(shè)計(jì)中，單片機(jī)起著連接硬件電路與程序運(yùn)行及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任務(wù)，一方面，它將其A/D轉(zhuǎn)換功能、顯示模塊和按鍵模塊等通過I/O口地址線和數(shù)據(jù)線連接起來；另一方面，它將用戶下載的程序通過控制總線控制數(shù)據(jù)的輸入輸出，從而實(shí)現(xiàn)冊(cè)電壓的功能。 5顯示器件的選擇 本次設(shè)計(jì)中有顯示模塊，設(shè)計(jì)要求顯示最后電壓的數(shù)字值，采用的是四位七段數(shù)碼管。 數(shù)碼管是一類顯示屏，它的特點(diǎn)是顯示清晰、使用簡單、

11、價(jià)格相對(duì)便宜，特別是在家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。其工作原理是通過對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流 會(huì)使其發(fā)亮 從而顯示出 數(shù)字能夠顯示時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不

12、亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上， 某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)

13、碼管靜態(tài)顯示則需要5840根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，

14、沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。6 數(shù)字電壓表電路圖及原理： 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)原理：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)換算后講測試結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來。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)合起來的復(fù)合式A/D轉(zhuǎn)換

15、器。本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，以逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808、LED四位數(shù)碼管為主體 簡易的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)主要有三個(gè)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ADC0808來完成，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)處理模塊則由芯片AT89C51來完成，其負(fù)責(zé)把ADC0808傳送來的數(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)行顯示了；此外，它還控制著ADC0808芯片工作。 該系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡單，所用的元件少，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路直流輸入電壓值，

16、并通過一個(gè)四位一體的七位數(shù)碼管顯示出來。 7 數(shù)字電壓表程序：#define MAIN_Fosc L#include STC15Fxxxx.H#define Timer0_Reload (65536UL-(MAIN_Fosc/1000) #defineDIS_DOT 0 x20#defineDIS_BLACK 0 x10#defineDIS_ 0 x118codet_display= / 0123456789ABCDEF0 x3F,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F,0 x77,0 x7C,0 x39,0 x5E,0 x7

17、9,0 x71,/black -HJ K L N oP UtGQrMy0 x00,0 x40,0 x76,0 x1E,0 x70,0 x38,0 x37,0 x5C,0 x73,0 x3E,0 x78,0 x3d,0 x67,0 x50,0 x37,0 x6e,0 xBF,0 x86,0 xDB,0 xCF,0 xE6,0 xED,0 xFD,0 x87,0 xFF,0 xEF,0 x46; /0.1.2.3.4.5.6.7.8.9.-1u8codeT_COM=0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x10,0 x20,0 x40,0 x80; sbit P_HC595_SER=P

18、40; sbit P_HC595_RCLK=P54; sbit P_HC595_SRCLK=P43; u8 LED88; u8 display_index;bit B_1ms; u8 cnt10ms;u16 Get_ADC10bitResult(u8channel); /annel=07void DisplayAD(u16ADshu);/*/voidmain(void)u8 i;/u16 j;P0M1=0; P0M0=0; P1M1=0; P1M0=0; P2M1=0; P2M0=0; P3M1=0; P3M0=0; P4M1=0; P4M0=0; P5M1=0; P5M0=0; P6M1=0

19、; P6M0=0; P7M1=0; P7M0=0; display_index=0;P1ASF=0 x10; ADC_CONTR=0 xE0; AUXR=0 x80; TH0=(u8)(Timer0_Reload/256);TL0=(u8)(Timer0_Reload%256);ET0=1; TR0=1;EA=1; for(i=0;i=10) cnt10ms=0;DisplayAD(Get_ADC10bitResult(4); /*/void DisplayAD(u16ADshu)doublea=ADshu;a=a*4.8/1024;a=a*10;ADshu=(u8)a;LED84=ADshu

20、/1000;LED85=ADshu/100%10;LED86=ADshu/10%10;LED87=ADshu%10;LED86+=DIS_DOT;LED80=1;LED81=2;LED82=3;LED83=4;/*/u16 Get_ADC10bitResult(u8channel) /annel=07ADC_RES=0;ADC_RESL=0;ADC_CONTR=(ADC_CONTR&0 xe0)|0 x08|channel; NOP(4);while(ADC_CONTR&0 x10)=0) ;ADC_CONTR&=0 x10; return (u16)ADC_RES2)|(ADC_RESL&3);/*HC595*/voidSend_595(u8dat) u8 i;for(i=0;i8;i+)dat=8) display_index=0; /*Timer01