数字电压表的设计与制作.docx
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数字电压表的设计与制作
毕业设计（论文）
题目：
数字电压表的设计与制作
年级专业：
电气自动化14321班
学生姓名：
秦小钧
指导教师：
杨海蓉
2016年10月13日
毕业设计任务书
毕业设计题目：
数字电压表的设计与制作
题目类型工程设计题目来源学生自选题
毕业设计时间从2016/09/25至2016/10/13
1.毕业设计内容要求：
采用AT89S52作MCU，ADC0809（或其他芯片）进行AD转换，测量电压的范围为直流0-5V电压，四位数码管显示。
2.主要参考资料
[1]万福君，潘松峰.单片微机原理系统设计与应用[M],中国科学技术大学出版社,01年8月第2版
[2]周责魁.控制仪表与计算机控制装置[M],化学工业出版社,02年9月第1版
[3]李青.电路与电子技术基础[L],浙江科学技术出版社,05年2月第1版
[4]陈乐.过程控制与仪表[M],中国计量学院出版社,07年3月
[5]孙育才.新型AT89S52系列单片机及其应用[M]，清华大学出版社,05年5月第1版
3.毕业设计进度安排
阶段
阶段内容
起止时间
1
开讲个人选题报告
9.25-9.27
2
着手收集资料，并报送提纲审定
9.28-10.4
3
集中指导与个别指导，提交初稿审查
10.5-10.7
4
修改，经审稿后定稿交稿
10.8-10.11
5
答辩与鉴定
10.13
摘要
本设计由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，测量0～5V范围内的输入电压值，由4位共阳8段数码管扫描显示，最大分辨率0.1V，误差±0.05V。
数字电压表的核心为AT89S52单片机和ADC0832A/D转换集成芯片。
关键词：
数字电压表；单片机；AT89S52；ADC0832
第一章设计方案的选择
1.1功能要求及设计目标
采用AT89S52作MCU，ADC0809（或其他芯片）进行AD转换，测量电压的范围为直流0-5V电压，四位数码管显示。
（设计并制作出实物为优）.
1.2系统设计方案
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
AT89C52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AT89c52相比，前者的性能比后者高，所以本设计采用AT89S52芯片。
数模转换芯片：
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.
1选择AT89S52作为控制芯片
2选择ADC0832芯片来进行模数转换
3选择GEM5461GE四位一体的共阳数码管来显示数字
4用9012三极管来作为驱动电路，使GEM5461GE四位一体的共阳数码工作.
5用SW1按键作为复位按键，实现复位电路的功能。
第二章数字电压表系统设计
2.1硬件系统的设计
2.1.1硬件原理框图
图2-1硬件原理框图
2.1.2硬件系统设计原理
硬件设计原理：
电阻R11上的电压经过ADC0832芯片进行模数转换后，由AT89S52芯片的P1口连接到驱动电路，当驱动电路工作使数码管显示前面转换过来的数字。
复位电路和晶振电路的设计
在接通电源后，当按下SW1后AT89S52不工作，使数码管全部变暗，当SW1一松开后AT89S52工作，数码管又变亮。
晶振电路中的两个30pF的电容具有微调的作用.
图2-2系统设计原理图
2.2软件系统设计
2.2.1程序流程图
图2-3程序流程图
2.2.2编写程序
11，0选通道0
bADcl=1;
bADcl=0;//3down
bADda=1;
bADcl=1;
bADcl=0;//4down数码管显示程序
//数字电压表
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#include
codeucharTAB[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//定义数码管显示数值
ucharstr_TME[4]={0,0,0,0,};//定义数码管显示初始值
unsignedchardata1;//data1用来存放转换以后的数据
voiddelay（ucharms）//定义ms延迟程序
{
ucharj;
while（ms--）
for（j=0;j<125;j++）;
}
uchartmel=0;
bitsim=1;
/***********************计数器中断函数,用于控制电压转*********************
*******************时间间隔,此程序设定间隔为1S电压转换一次***************/
voidtme_tr0（void）interrupt1
{
TL0=0x58;
TH0=0x9e;//设置25ms延时的初值
if（++tmel==40）
{
tmel=0;
sim=1;
}
2AD0832AD转换子程序
/***************************************************************************
AD0832AD转换子程序
***************************************************************************/
sbitbADcs=P2^2;//片选位
sbitbADcl=P2^1;//时钟位
sbitbADda=P2^0;//数据位
voidad（void）
{uchari;
bADcs=0;//当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，开始工作CS为低电平
bADcl=0;//第一个时钟下降沿前da为1，第二个与第三时钟下降沿前的数据为通道选择
bADda=1;//选置起始位
bADcl=1;
bADcl=0;//1down
bADda=1;//通道选择第1位
bADcl=1;
bADcl=0;//2down
bADda=0;//通道选择第2位，通道选择为
for（i=8;i>0;i--）
{
data1<<=1;//从第7位开始，要左移data1=data1<<1
bADcl=0;
bADcl=1;
if（bADda==1）data1|=0x01;//如果输出1，data1最后一位补1
}
bADcs=1;//转换完后CS置1
}
voidchangs（）//转换程序
{
doublesum;
ucharval_Integer;//定义整数变量
unsignedintval_Decimal;//定义小数变量
sum=data1*0.0196078;
val_Integer=（uchar）sum;
val_Decimal=（unsignedint）（（sum-val_Integer）*1000）;
str_TME[3]=val_Decimal%10;
str_TME[2]=val_Decimal/10%10;
str_TME[1]=val_Decimal/100;
str_TME[0]=val_Integer;
}
}
/*****************定义数码管显示（共阳数码管）***************************/
sbitg1=P1^0;//第一位
sbitg2=P1^1;//第二位
sbitg3=P1^2;//第三位
sbitg4=P1^3;//第四位
voidVAL_xs（）
{
P3=（TAB[str_TME[0]]）&0x7f;//显示小数点
g1=0;//第一位显示
delay（4）;
g1=1;
P3=TAB[str_TME[1]];
g2=0;//第二位显示
delay（4）;
g2=1;
P3=TAB[str_TME[2]];
g3=0;//第三位显示
delay（4）;
g3=1;
P3=TAB[str_TME[3]];
g4=0;//第四位显示
delay（4）;
g4=1;
}
3主程序
/*****************************************************
主程序
*******************************************************/
main（）
{
P1=0xc0;
IE=0x82;//中断请求
TMOD=0x01;
IP=0x01;
TL0=0x58;
TH0=0x9e;
TR0=1;//运行控制位
while
（1）
{
VAL_xs（）;
if（sim==1）
{
ad（）;//电压转换
changs（）;//数据转换
sim=0;
}
}
}
2.2.3用KEIL软件编译和生成hex文件
图2-4KEIL软件编译图
2.3用protues进行仿真
1安装protues软件
2画出原理图
3在AT89S52芯片中写入hex文件
单击确定
图2-5写入hex文件图
4仿真和调试
图2-6仿真
当调节R11电阻时显示数字也发生变化，说明程序正确！
第三章制作PCB板和实物的调试
3.1制作PCB板
由于开始在北院制版时间太短，所以走了两根飞线。
图3-1PCB板
PCB板制作流程：
打印PCB图A纸，热转印发打印，腐蚀，打孔，插件，焊接，检测实物。
3.2实物的检测功能与调试
把前面仿真通过的程序烧制到AT89S52芯片中，接上5V的电源，观察效果。
实物图3-2。
图3-2实物效果图
现象：
数码管最后两位每隔1秒数字有点变化，这是由于外界的干扰造成的，属于正常现象。
调节R11显示的数字有变化，按下SW1按键显示器变暗，松开SW1又显示数字。
结
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