直流电压表的设计单片机实训分析Word下载.docx
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二、元器件清单及简介
1、设计思路：
多路数字电压表应用系统硬件电路由单片机、A/D转换器、数码管显示电路和按键处理电路组成，由于ADC0808在进行A/D转换时需要有CLK信号，本试验中ADC0808的CLK直接由外部电源提供为500kHz的方波。
由于ADC0808的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。
实际显示的电压值（D/256*VREF）ADC0808采用逐次逼近法转换，把模拟电压转换成16进制的D，由于是对直流电压0～5V进行采集，所以D对应的电压为V0
，我们的目的就是要把V0显示在LED显示器上，因为单片机不好进行小数点计算，所以有：
V0=2*D扩大了100倍，扩大100倍后的结果高八位放寄存器B，低八位放寄存器A，分寄存LED显示器。
2、元器件清单：
1、总体电路图
元件名称
序号
参数
数量（个）
AT89C51
U1
/
1
四位LED数码管
74LS373
U2
ADC0809
U3
晶振
X1
电阻
R9
1k
电容
C1,C2,C3
22p,22p,10uF
各1个
三、设计原理分析
2、分块电路
（1）LED数码管的接口简介
LED的段码端口A～G分别接至AT89C51的P1.0～P1.7口，位选端1～4分别接至P3.5、P3.4、P3.1、P3.0，如下图所示。
（2）AT89C51的功能介绍
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
如下图所示
功能如下：
1．4K字节可编程闪烁存储器。
2．32个双向I/O口；
128×
8位内部RAM。
3．2个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz。
4．可编程串行通道。
5．5个中断源。
6．2个读写中断口线。
7．低功耗的闲置和掉电模式。
8．片内振荡器和时钟电路
（3）ADC0808的功能介绍
它是由8位A/D转换器，一个8路模拟量开关，8位模拟量地址锁存译码器和一个三态数据输出锁存器组成；
+5V单电源供电，转化时间在100us左右；
内部没有时钟电路，故需外部提供时钟信号。
如图所示：
ADC0808引脚简介
1.IN0~IN7：
8路模拟量输入端。
2.D0~D7：
8位数字量输出端口。
3.START：
A/D转换启动信号输入端。
4.ALE：
地址锁存允许信号，高电平有效。
5.EOC：
输出允许控制信号，高电平有效。
6.OE：
输出允许控制信号，高电平有效。
7.CLK：
时钟信号输入端。
8.A、B、C：
转换通道地址,控制8路模拟通道的切换。
A、B、C分别与地址线或数据线相连，三位编码对应8个通道地址端口，A、B、C=000~111分别对应IN0~IN7通道的地址端口。
（4）74LS373的功能介绍
74LS373是一种带有三态门的8D锁存器，其在本设计中是锁存P0口的低8位地址，芯片模型如下图所示。
引脚介绍
1.D0～D7:
8位数据输入线；
2.Q0～Q7:
8位数据输出线
3.G:
数据输入锁存选通信号。
当加到该引脚的信号为高电平时，外部数据选通到内部锁存器，负跳变时，数据锁存到锁存器中。
4.
:
数据输出允许信号，低电平有效。
当该信号为低电平时，三态门打开，锁存器中的数据输出到数据输出线上，当该信号为高电平时，输出线为高阻态。
（5）调试结果如下：
连接好的实物图如下：
测得数据如下：
通过上面对比可以看出电压源显示的数据为5.00V，LED显示的数据为5.10V，有一定的误差，误差来源可能是因为时钟信号的频率还是达不到500K，各器件之间的连线可能也会对它造成干扰，在老师的允许下顺利的结束实验。
四、设计中的问题及改进
为了产生一个时钟信号，我们想尽了各种方法，如下：
1．0809仿真时，外加时钟信号，实际要51自己产生，而我们就在p0加了个反向器产生信号给了0809，结果实际操作和老师所说，我们产生的信号太小了，无法驱动。
2.为了产生一个信号我们修改了程序，用方式2从51的P2.0口产生一个时钟信号，但是实际操作之后得不到理想的频率，无法实现。
1、经过两天的努力和在许老师辛勤的指导下，我们的电路终于设计成功，LED的显示结果在误差允许的范围内和用电压表显示的结果是一样的，在刚开始着手做的时候，在程序编写修改部分也是很麻烦的，最后和同学合作编写好了软件仿真也很顺利，可是在搭面包板却困难重重，总是得不出结果，老师告诉我们软件仿真往往在硬件电路得不到实现，有的软件可以而硬件不可以、硬件可以而软件不可以。
例如：
在仿真时可以不要加晶振，但实际电路板上却要搭上，否则就不会工作。
还有为了产生一个时钟信号，如上诉我们想尽了和尝试了各种方法最后才成功。
2、本实验综合性较强，考察了理论分析与动手实践的综合能力，让我们通过实验，更深的理解了模拟电路的知识精髓。
特别是搭面包板，真的是让我们尝尽各种苦头，都有种崩溃的感觉，但也让我们认识到，当遇到自己不会或者不懂的问题时一定要及时去查资料、询问老师和同学讨论，最终得到的很多知识和经验也是书本得不到的。
[1]《单片机应用实例开发》高等教育出版
[2]《过程控制与仪表》陈乐中国计量学院出版社，2007-3
[3]《新型AT89S52系列单片机及其应用》孙育才北京：
清华大学出版社
附录程序：
LED_0EQU30H;
个位
LED_1EQU31H;
十位
LED_2EQU32H;
百位
LED_3EQU33H;
存放千位段码
ADCEQU35H
CLOCKBITP1.4;
定义0809时钟位
STBITP1.5
EOCBITP1.6
OEBITP1.7
ORG0000H
SJMPSTART
ORG000BH
LJMPINT_T0
ORG0030H
START:
MOVLED_0,#00H
MOVLED_1,#00H
MOVDPTR,#TABLE;
段码表首地址
MOVTMOD,#02H
MOVTH0,#245
MOVTL0,#00H
MOVIE,#82H
SETBTR0
WAIT:
CLRST
SETBST
CLRST;
启动AD转换
JNBEOC,$;
等待转换结果
SETBOE
MOVADC,P2;
读取AD转换结果
CLROE
MOVA,ADC;
AD转换结果转换成BCD码
MOVR7,A
MOVLED_3,#00H
MOVLED_2,#00H
MOVA,#00H
LOOP1:
ADDA,#20H;
一位二进制码对应20mV电压值
DAA
JNCLOOP2
MOVR4,A
INCLED_2
MOVA,LED_2
CJNEA,#0AH,LOOP4
INCLED_3
LOOP4:
MOVA,R4
LOOP2:
DJNZR7,LOOP1
ACALLBTOD1
LCALLDISP
SJMPWAIT
ORG200H
BTOD1:
MOVR6,A
ANLA,#0F0H
SWAPA
MOVLED_1,A
MOVA,R6
ANLA,#0FH
MOVLED_0,A
RET
INT_T0:
CPLCLOCK;
提供0809时钟信号
RETI
DISP:
MOVA,LED_0;
显示子程序
MOVCA,@A+DPTR
CLRP1.3
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP1.3
MOVA,LED_1
CLRP1.2
SETBP1.2
CLRP1.1
SETBP1.1
MOVA,LED_3
CLRP1.0
SETBP1.0
RET
DELAY:
MOVR6,#10;
延时5ms
D1:
MOVR7,#250
DJNZR7,$
DJNZR6,D1
TABLE:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H;
共阴数码管7段值
DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH
END
安徽师范大学皖江学院
课程设计成绩评定单
题目：
直流电压源的设计
学生姓名
学号
成绩
指导教师
许长安
1182120
袁旭
1171060
任武
1171
朱国强
指导教师评语：
指导教师评定
设计成绩等级
指导教师（签章）：
年月日
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