数字电压表设计与制作报告 精品Word文档下载推荐.docx

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关键词单片机；

数字电压表；

A/D转换；

AT89C51；

ADC0832.

Abstract

Thispaperwhichintroducesakindofsimpledigitalvoltmeterisbasedonsingle-chipmicrocontrollerdesign.Thecircuitofthevoltagemeterismainlyconsistedofthreemouldpieces:

A/Dconvertingmouldpiece,A/DconvertingismainlycompletedbytheADC0832,itconvertsthecollectedanalogdataintothedigitaldataandtransmitstheoutcometothemanifestationcontrollingmouldpiece.DataprocessingismainlycompletedbytheAT89C51chip,itprocessesthedataproducedbytheADC0832chipandgeneratestherightmanifestationcodes,alsotransmitsthecodestothemanifestationcontrollingmouldpiece.Also,theAT89C51chipcontrolstheADC0832chiptowork.

Thevoltmeterfeaturesinsimpleelectricalcircuit,loweruseofelements,lowcost,moreover,itsmeasuringprecisionandreliability.Thevoltmeteriscapableofmeasuringvoltageinputsfrom1routerangingfrom0to5volt,anddisplayingthemeasurementsthoughadigitalcodetubeof7piecesofLED.

KeywordsSingle-chipmicrocontroller;

Digitalvoltmeter;

A/Dconverter;

AT89C51;

ADC0832

目录

摘要I

AbstractI

目录II

第一章绪论1

1.1课题的应用场合1

1.2系统的功能和性能指标1

第二章总体方案2

2.1方案设计与选择2

2.2系统的总体结构3

第三章硬件电路设计5

3.1硬件电路框图5

3.2主要器件选择与应用5

3.3单片机小系统设计5

3.4键盘与显示电路设计6

第四章软件设计9

4.1软件组成框图9

4.2软件流程图设计9

4.3主要程序设计10

第五章系统调试13

5.1调试的方法与工具13

5.2Proteus仿真调试及效果13

5.3软硬件联合调试14

5.4系统运行14

5.5调试心得15

第六章展望与拓展17

致谢17

参考资料17

附录18

附录Ⅰ系统电原理图18

附录Ⅱ系统仿真效果图19

附录Ⅲ样机实物图19

附录Ⅳ软件流程图20

附录Ⅴ源程序清单21

第一章绪论

1.1课题的应用场合

在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。

而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。

数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用。

传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需要。

采用单片机的数字电压表，将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC实时通信。

数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础[2]。

以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。

目前，由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。

本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容，本系统主要包括三大模块：

转换模块、数据处理模块及显示模块。

其中，A/D转换采用ADC0832对输入的模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理，最后驱动输出装置LED显示数字电压信号。

1.2系统的功能和性能指标

数字电压表由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，测量0～5.0V范围内的输入电压值，由四位一体的7段数码管显示，最大分辨率0.1V，误差±

0.05V。

以AT89C51和ADC0832为核心内件。

ADC0832实现模数转换。

单片机AT89C51是整个系统的核心，实现输入端的分路选择（量程转换），模数转换后数据的处理及在数码管上数据的显示，提供ADC0832芯片的工作频率等功能。

第二章总体方案

2.1方案设计与选择

AT89C51具有如下特点：

40个引脚，8kBytesFlash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器

AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

AT89S5与AT89C51相比，前者的性能比后者高，所以本设计采用AT89C51芯片。

数模转换芯片选择：

ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。

其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换，转换时间为100μs。

ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。

其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。

芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。

由于ADC0832芯片的转换时间短，并且性能比较高，所以采用ADC0832作为数模转换芯片.

2.2系统的总体结构

数字电压表系统硬件设计框图

第三章硬件电路设计

3.1硬件电路框图

硬件电路设计由6个部分组成;

A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED显示系统、时钟电路、键盘以及测量电压输入电路。

3.2主要器件选择与应用

数模转换芯片：

ADC0832是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。

由于ADC0832芯片的转换时间短，并且性能比较高，所以采用ADC0832作为数模转换芯片。

3.3单片机小系统设计

晶振电路:

单片机内部每个部件要想协调一致地工作，必须在统一口令——时钟信号的控制下工作。

单片机工作所需要的时钟信号有两种产生方式，即内部时钟方式和外部时钟方式。

单片机内部有一个构成振荡器的增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输入端，这个放大器与作为反馈元件的片外晶振一起构成自激振荡器。

在该图中，电容C1和C2取22PF，晶体的振荡频率取12MHz,晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快。

3.4键盘与显示电路设计

应用系统中，设计要求不同，使用的LED显示器的位数也不同，因此就生产了位数，尺寸，型号不同的LED显示器供选择，在本设计中，选择4位一体的数码型LED显示器，简称“4-LED”。

本系统中前一位显示电压的整数位，即个位，后两位显示电压的小数位。

4-LED显示器引脚如图所示，是一个共阴极接法的4位LED数码显示管，其中a，b，c，e，f，g为4位LED各段的公共输出端，1、2、3、4分别是每一位的位数选端，dp是小数点引出端，4位一体LED数码显示管的内部结构是由4个单独的LED组成，每个LED的段输出引脚在内部都并联后，引出到器件的外部。

4位LED引脚

对于这种结构的LED显示器，它的体积和结构都符合设计要求，由于4位LED阴极的各段已经在内部连接在一起，所以必须使用动态扫描方式（将所有数码管的段选线并联在一起，用一个I/O接口控制）显示。

第四章软件设计

4.1软件组成框图

4.2软件流程图设计

4.3主要程序设计

#include<

reg52.h>

intrins.h>

typedefunsignedintuint;

typedefunsignedcharuchar;

/*****************端口定义**************/

sbitCS=P3^4;

sbitCLK=P3^5;

//定义时钟信号

sbitDI=P3^6;

sbitDO=P3^6;

ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

//共阴段码表

voiddelay（uintxms）//延时函数

{

uinti,j;

for（i=xms;

i>

0;

i--）

for（j=110;

j>

j--）;

}

voiddisplay（ucharadd,uchardat）

ucharaa=0x80;

P0=table[dat];

/