数字电压表的设计实验报告.docx
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数字电压表的设计实验报告
课程设计
——基于51数字电压表设计
物理与电子信息学院
电子信息工程
1、课程设计要求
使用单片机AT89C52和ADC0832设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，两位数码显示。
在单片机的作用下，能监测两路的输入电压值，用8位串行A/D转换器，8位分辨率，逐次逼近型，基准电压为5V；能用两位LED进行轮流显示或单路选择显示，显示精度0.1伏。
2、硬件单元电路设计
AT89S52单片机简介
AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S52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。
ADC0832模数转换器简介
ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。
由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。
学习并使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。
图1
芯片接口说明：
·CS_片选使能，低电平芯片使能。
·CH0模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
·CH1模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
·GND芯片参考0电位（地）。
·DI数据信号输入，选择通道控制。
·DO数据信号输出，转换数据输出。
·CLK芯片时钟输入。
·Vcc/REF电源输入及参考电压输入（复用）。
单片机对ADC0832的控制原理：
正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。
但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。
当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。
当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。
此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。
在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。
在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能。
当此2位数据为“1”、“0”时，只对CH0进行单通道转换。
当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。
当2位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。
当2位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1作为正输入端IN+进行输入。
到第3个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。
从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。
直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。
也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATD0。
随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。
最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。
ADC0832时序图：
图二
数字电压表设计的结构框图和原理图
图3结构框图
图4电路原理图
硬件电路实物图
图7硬件实物图
器件清单
表1器件清单
所用器件名称
型号及大小
个数
单片机开发板
AT89S52
一个
滑动变阻器
10K
两个
A\D转换器
ADC0832
一个
LED
共阳
两个
跳线插口
--
若干
跳线
--
若干
3.软件单元电路设计
数据处理子程序主要根据标度变换公式1-1，把0～255十进制数转换为0.0V～5.0V。
主程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitAD_CS=P1^1;
sbitCLK=P1^2;
sbitDIO=P1^0;
ucharcodetable0[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0x3f};//带小数点
ucharcodetable1[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf};//不带小数点
ucharRead_ADC（void）;
voiddisplay（void）;
voidmain（void）
{
while
（1）
{
display（）;
}
}
ucharRead_ADC（void）
{
uchari=0;
ucharValue1=0;
ucharValue2=0;
AD_CS=1;//关掉AD;
CLK=0;
DIO=0;
AD_CS=0;//开启芯片
DIO=1;//开始位
CLK=0;
CLK=1;//上升沿
DIO=1;//单通道
CLK=0;
CLK=1;
DIO=1;//通道选择位
CLK=0;
CLK=1;
DIO=1;//空闲位为数据输出做好准备dio要为高
CLK=0;
CLK=1;
for（i=0;i<8;i++）//读第一次数据
{
CLK=1;//下降沿
CLK=0;
if（DIO）
{
Value1|=0x80>>i;
}
}
for（i=0;i<8;i++）//读第二次数据
{
if（DIO）
{
Value2|=0x01<}
CLK=1;
CLK=0;
}
AD_CS=1;//关掉芯片
if（Value1==Value2）//数据校准
{
returnValue1;
}
else
{
return0x00;
}
}
voiddisplay（void）
{
uchari=0;
uchara,b;
i=Read_ADC（）;
a=i*195/10000;//整数部分
b=i*195/1000%10;//小数点后第一位
P0=table0[a];
P2=table1[b];
}
4、课程设计总结
通过这次设计，使我深入了解了AT89S52单片机和ADC0832（A\D转换器）的结构和特点及数字电压表的工作原理，加深了对课本理论知识的理解，锻炼了实践动手能力，理论知识与实践设计相结合，培养了创新开发的思维。
在此次课程设计中，收获知识的同时，我还收获了阅历。
在此过程中，我们通过查找资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
在此，非常感谢老师的帮助，没有老师的细心讲解，我们的成功会大打折扣。
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