电阻可变式电压表 单片机课设.docx
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电阻可变式电压表单片机课设
目录
一.设计要求2
1.1设计要求2
1.2设计目的2
二.设计方案与论证2
2.1设计思路2
2.2总体方案2
2.3总体框图3
三.设计原理及电路图（设计原理及流程图）3
3.1软件设计3
3.1.1软件环境3
3.1.2软件原理4
3.1.3软件流程图5
3.2硬件设计5
3.2.1硬件原理5
3.2.2电路图7
四.器件清单8
五.器件识别与检测9
六.控制系统实现（软件编程与调试）9
6.1软件编程9
6.2软件调试11
七.设计心得12
八.参考文献13
一.设计要求
1.1设计要求
有液晶显示当前电压，能够根据可调电阻改变电压的大小。
1.2设计目的
掌握A/D转换芯片ADC0809与单片机的接口方法及ADC0809芯片性能；了解单片机实现数据采集的方法。
用单片机和A/D转换芯片，将模拟电压量转换成数字电压量，用LED位数码管显示电压数值。
二.设计方案与论证
2.1设计思路
由一个滑动变阻器和电源组成一个电阻可调式电压表，通过阻值的变化使电压表输出不同的数值。
2.2总体方案
本设计是编写一段程序，通过ADC0809实现单片机对模拟输入通道电压的采集，使采集到的数据显示在数码管上。
把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0-P0.7/AD7端口用导线分别连接到电阻排的2~9号管脚，电阻排的1号管脚连接电源。
再把LED上的ABCDEFG管脚分别连到P0.0/AD0-P0.7/AD7端口，1234管脚连到单片机的P2.0/A8~P2.3/A11端口。
（2）ADC0808芯片的OUT1~OUT8管脚连到AT89C51的P3.0~P3.7管脚，CLOCK连P1.3，START连P1.2，EOC连P1.1,OE连P1.0，滑动变阻器连IN0口。
（3）AT89C51的RET管脚接单片机的总复位电路
2.3总体框图
三.设计原理及电路图（设计原理及流程图）
3.1软件设计
3.1.1软件环境
Proteus不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
整个软件通过C语言编程，先在KeilC51集成开发环境下将编好的程序进行编译、调试，调试通过后会生成ADC.HEX文件。
此软件具有以下特点：
智能原理图设计、完善的电路仿真功能、单片机协同仿真功能、丰富的元件库资源。
点击界面中的P进入仿真元件库，将电路中的所有元件从元器件库中调出来，放到绘图区，布局并设置好参数，然后连接导线。
此仿真电路利用AT89C51单片机控制ADC0809模数转换芯片的读写信号，通过调节可变电阻RV1的值，改变输入模拟电压，经ADC0809转换成数字信号输出，由LED显示。
下图分别为Proteus编辑界面、器件选择对话框
KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。
因而易学易用。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境uVision将这些部分组合在一起。
运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。
3.1.2软件原理
运行Proteus模拟仿真软件，打开已经绘制好的仿真电路原理图，选中单片机AT89C51，左键点击AT89C51，出现对应的对话框，在programfile中找到编译好的ADC.HEX文件，然后点OK进行仿真，点击模拟调试按钮的运行按钮，进入调试状态，通过改变可变电阻R的值，可以看到对应的数字信号在LED上显示。
3.1.3软件流程图
3.2硬件设计
3.2.1硬件原理
（1）AT89C51：
AT89C51提供以下标准功能：
4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
（2）LED显示：
实现八段数码管的显示三位十六进制数。
来进行倒计时，即来限制抢答的时间。
本次课程设计选用的是共阴极的八段数码管，实现LED的动态显示，动态显示的电路要求：
动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共端COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。
在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。
（3）A/D转换电路：
A/D转换器的功能是把模拟量变换成数字量。
由于实现这种转换的工作原理和采用工艺技术不同，因此生产出种类繁多的A/D转换芯片。
A/D转换器按分辨率分为4位。
6位。
8位。
10位。
14位。
16位和bcd码的31/2位。
51/2位等。
按照转换速度可分为超高速（转换时间≤330ns）,次超高速（330~3.3μs）,高速（转换时间3.3~333μs）,低速（转换时间＞330μs）等。
A/D转换器按照转换原理可分为直接A/D转换器和间接A/D转换器。
所谓直接A/D转换器，是把模拟信号直接转换成数字信号，如逐次逼近型，并联比较型等。
其中逐次逼近型A/D转换器，易于用集成工艺实现，且能达到较高的分辨率和速度，故目前集成化A/D芯片采用逐次逼近型者多；间接A/D转换器是先把模拟量转换成中间量，然后再转换成数字量，如电压/时间转换型（积分型）,电压/频率转换型，电压/脉宽转换型等。
其中积分型A/D转换器电路简单，抗干扰能力强，切能作到高分辨率，但转换速度较慢。
有些转换器还将多路开关。
基准电压源。
时钟电路。
译码器和转换电路集成在一个芯片内，已超出了单纯A/D转换功能，使用十分方便。
3.2.2电路图
复位电路
控制电路
显示电路
控制电路
四.器件清单
器件名称
型号
主要参数
数量
备注
单片机
AT89C51
4KB，33MHz
1
电阻
RES
10K，220K
3
电容
CAP
10uF，30pF
3
晶振
CRYSTAL
无
1
数码管
7SEG-MPX1-CA
共阳极
2
滑动变阻器
POT-HG
无
1
排阻
RESPACK-8
无
1
开关
BUTTON
无
2
导线
LEAD
无
若干
电源地
POEWR、GROUDD
无
若干
五.器件识别与检测
根据单片机的C语言程序设计与应用，我们知道了C51单片机，所用的一般元器件有电阻、电容、开关、排阻，而对于晶振和数码管是我们所必须学习和掌握的，晶振是一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。
他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。
数码管根据公共端的连接情况有共阳极共阴极两种，对共阴极LED显示器的发光二极管的公共端的com接地，当某发光二极管的阳极为高电平时，相应的发光二极管点亮；共阳极LED显示器则相反。
六.控制系统实现（软件编程与调试）
6.1软件编程
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharcodeLEDData[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
sbitOE=P1^0;
sbitEOC=P1^1;
sbitST=P1^2;
sbitCLK=P1^3;
voidDelayMS（uintms）
{
uchari;
while（ms--）
for（i=0;i<120;i++）;
}
voidDisplay_Resulat（ucharm）
{
uintd=m;
/**********根据当前输入量m大小，在【0-255】所占比例，转换为当前数字量**********/
floatk=d*1.00;
k=（k/256*1000）;//1000代表当前所设定电阻的值。
256代表整体【0-255】的长度
d=k;
/*****P0口分别显示个、十、百、千等位的大小（段码），P2显示的位置（位码）***********/
P2=0xf7;
P0=LEDData[d%10];
DelayMS（10）;
P2=0xfb;
P0=LEDData[d/10%10];
DelayMS（10）;
P2=0xfd;
P0=LEDData[d/100%10];
DelayMS（10）;
P2=0xfe;
P0=LEDData[d/1000];
DelayMS（10）;
}
voidmain（）
{
TMOD=0x02;
TH0=0x14;
TL0=0x00;
IE=0x82;
TR0=1;
while
（1）
{
ST=0;ST=1;ST=0;
while（EOC==0）;
OE=1;
Display_Resulat（P3）;
OE=0;
}
}
voidTimer0_INT（）interrupt1
{
CLK=!
CLK;
}
6.2软件调试
仿真结果如下：
选中单片机AT89C51，左键点击AT89C51，出现对应的对话框，在programfile中找到编译好的ADC.HEX文件，然后点OK进行仿真，点击模拟调试按钮的运行按钮，进入调试状态，通过改变可变电阻R的值，可以看到对应的数字信号在LED上显示。
当滑动变阻器改变时，显示的电压值也相应改变，但电压值的最大值一般都会比理想状况下小一点，因为电路中有一定的内阻。
本实验基本可以达到预期效果。
七.设计心得
本次设计的是电阻可调式电压表，在设计的过程中通过本次课程设计，我得到了老师同学的帮助，由于以前的C语言没怎么学好，在编程的这一部分遇到了许多困难，出现很多错误，经过多次的修改才成功。
课堂主要学习基本知识，基本理论，基本方法，而这次设计正是为我们提供了一个深入学习探索的机会，成为课堂教学的有益补充，课设是综合运用所学知识，发现实际为题、提出实际问题、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际学习能力、动手能力的具体训练和考察过程。
这个过程很重要，谢谢老师给予我们的帮助与指导。
八.参考文献
《单片机的C语言程序设计与应用》
《微机原理接口与技术》
《单片机原理与应用技术》
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