數(shù)字電壓表課設(shè)報(bào)告

單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)評語：考勤（10）守紀(jì)（10）過程（30）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）答辯（20）總成績（100）專業(yè)：自動控制班級：自控控1203姓名：蘇龍學(xué)號：201209429指導(dǎo)教師：閔永智蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院2014年12月31日基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)題目本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的題目是基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)，基本要求是利用ADC0808測量電路電壓，并通過數(shù)碼管顯示一位小數(shù)，能輸出0~5V電壓。擴(kuò)展要求是能使ADC0808能測量-5V~+5V電壓，并將基本要求中測量電路的輸出范圍擴(kuò)展成-5V~+5V，精確到兩位小數(shù)。2設(shè)計(jì)目的隨著微電子技術(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)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。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(lǐng)域，示出強(qiáng)大的生命力理。本設(shè)計(jì)AT89C51單片機(jī)的一種電壓測量電路，該電路采用ADC0808A/D轉(zhuǎn)換電路，測量范圍直流正負(fù)5V的單路輸入電壓值，并在四位LED數(shù)碼管上顯示。測量最小分辨率為0.019V，測量誤差約為正負(fù)0.02V。3設(shè)計(jì)方案及原理3.1設(shè)計(jì)總體方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇AT89C51單片機(jī)為核心控制器件。A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0808實(shí)現(xiàn)，與單片機(jī)的接口為P1口和P2口的高四位引腳。電壓顯示采用4位一體的LED數(shù)碼管。并行端口P0產(chǎn)生LED數(shù)碼的段碼：并行端口P2高四位產(chǎn)生位碼。數(shù)字電壓表主要設(shè)計(jì)分為測量部分和顯示部分兩大部分，測量部分主要實(shí)現(xiàn)電壓的采集，顯示部分結(jié)合程序便可以在數(shù)碼管上實(shí)現(xiàn)正確顯示。3.2系統(tǒng)組成本設(shè)計(jì)主要有A/D轉(zhuǎn)換電路，AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)，LED顯示系統(tǒng)、時鐘電路、復(fù)位電路以及測量電壓輸入電路。3.3系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)數(shù)字電壓表主要部分是數(shù)據(jù)采集部分和控制部分，即0808和AT89C51。數(shù)字電壓表硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。圖1數(shù)字電壓表基本結(jié)構(gòu)4硬件設(shè)計(jì)4.1電壓輸入電路正負(fù)5伏的電壓經(jīng)滑變分壓后從ADC0808的IN0口輸入到0808中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，由于ADC0808既可以實(shí)現(xiàn)單極性輸入也可以實(shí)現(xiàn)雙極性輸入，因此在模擬電壓為正負(fù)5伏的時候就不用再外加電路，可以直接輸入。電壓輸入模塊電路如圖2所示。圖2電壓輸入電路4.2LED數(shù)碼管顯示電路LED是發(fā)光二極管顯示器的縮寫。LED由于結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、與單片機(jī)接口方便等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。LED顯示器是由若干個發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)中使用最多的是七段數(shù)碼顯示器。LED七段數(shù)碼顯示器由8個發(fā)光二極管組成顯示字段，其中7個長條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個圓點(diǎn)形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，其通過不同的組合可用來顯示各種數(shù)字。單片機(jī)的P1口連接數(shù)碼管的段控制端口，P2口連接數(shù)碼管的位控制口，對數(shù)碼管顯示哪一位進(jìn)行相應(yīng)的控制。由于數(shù)碼管采用的是共陰極接法，因此當(dāng)P1口出現(xiàn)高電平的時候數(shù)碼管就會發(fā)光。數(shù)碼管顯示電路如圖3所示。圖3數(shù)碼管顯示電路4.3時鐘電路晶振電路的設(shè)計(jì)由兩個電容與一個晶振組成，XTAL1、XTAL2分別是系統(tǒng)時鐘信號fosc的輸入和輸出端。用來產(chǎn)生一個12MHZ的頻率。晶振電路如圖4所示。圖4晶振電路5軟件設(shè)計(jì)采用AT89C51作為控制元件來實(shí)現(xiàn)對整體電路的控制，并結(jié)合Proteus和Keil等仿真及語言編譯軟件來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)有電壓輸入時運(yùn)行整個系統(tǒng)就能在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的電壓值。程序語言見附錄。具體流程圖如圖5所示。圖5主流程圖6系統(tǒng)仿真及調(diào)試在Proteus仿真軟件里進(jìn)行仿真，當(dāng)有模擬電壓輸入的時候整個系統(tǒng)就會工作起來，數(shù)碼管就會顯示相應(yīng)的電壓值，電壓值的誤差都在可控制范圍。系統(tǒng)仿真電路如圖6所示。圖6系統(tǒng)仿真

7總結(jié)經(jīng)過一段時間的不懈努力，本次課程設(shè)計(jì)即將接近尾聲，由于是初次嘗試設(shè)計(jì)電路，由于知識及經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免遇到很多困難，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)以及同學(xué)們的支持，很難順利的完成此次課程設(shè)計(jì)。從開始選題到設(shè)計(jì)的順利完成，都離不開老師、同學(xué)、朋友給以的幫助，在這里請接受我的謝意!首選，在本次課程設(shè)計(jì)過程中，從選題、構(gòu)思、資料收集到最后定稿的各個環(huán)節(jié)老師都給予細(xì)心教導(dǎo)，使我對課程的多方面的知識有了深刻的認(rèn)識，使我得以最終完成課程設(shè)計(jì)，在此表示衷心感謝。其次，感謝一起做課程設(shè)計(jì)的同學(xué)們，感謝你們給我的幫助和鼓勵，感謝你們在我遇到困難時所給的幫助，正是有了你們的幫助和鼓勵，此次課程設(shè)計(jì)才得以順利的完成。最后，衷心的感謝閔老師的精心指導(dǎo)，使我能夠順利地完成本次課程設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)[1]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程[M].北京:電子工業(yè)出版社.2009:100-124.[2]楊欣.電子設(shè)計(jì)從零開始[M].北京:清華大學(xué)出版社.2005:245-324.[3]王思明等.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社.2012:303-324.附錄源程序代碼如下。#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintunsignedcharcodedispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};//數(shù)碼管段選表及正負(fù)顯示uchardispbuf[4]={0,0,0,0};//定義四個存儲空間uchargetdata;sbitST=P3^0;sbitOE=P3^1;sbitEOC=P3^2;sbitCLK=P3^3;//端口定義voidDelay(uintx){uintj,k;for(j=0;j<x;j++)for(k=0;k<120;k++)}//延時函數(shù)大約1svoidDisplay(uchara,ucharb,ucharc,uchard,uchare){if(e){P1=0x00;P2=0xef;P1=dispcode[11];Delay(5);}else{P1=0x00;P2=0xff;P1=dispcode[a];Delay(5);}P1=0x00;P2=0xdf;P1=dispcode[b]|0x80;//選通第二位數(shù)按管或者小數(shù)點(diǎn)Delay(5);P1=0x00;P2=0xbf;P1=dispcode[c];//選通數(shù)碼管，數(shù)據(jù)從數(shù)組中提取Delay(5);//延時5sP1=0x00;P2=0x7f;P1=dispcode[d];Delay(5);}//數(shù)碼管動態(tài)顯示voidmain(void){longinttemp;floati;ST=0;OE=0;ET0=1;EA=1;//開啟中斷TMOD=0x02;TH0=216;//給定時器0賦初值40s的定時TL0=216;TR0=1;ST=1;ST=0;while(1){if(i<=0)//如果i小于0調(diào)用顯示函數(shù)時需要顯示負(fù)號{Display(dispbuf[4],dispbuf[1],dispbuf[2],dispbuf[3],1);}Else//要顯示的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)組中{Display(dispbuf[4],dispbuf[1],dispbuf[2],dispbuf[3],0);}if(EOC==1)//轉(zhuǎn)換結(jié)束{OE=1;getdata=P0;OE=0;i=getdata*10/255-5.0;if(i<=0){temp=-i*