基于51单片机的数字电压表的设计Word文档下载推荐.docx

1、转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行 8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电压测量电路 由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。关键词：单片机 AT89C52 A/D转换 ADC0808 数据处理课程设计要求：利用八位A/D转换器实现分辨率位八位二进制数的电压表，测量结果用四位数码管显示。第一章系统总体方案与选择实现数字电压表的方案很多，目前广泛采用的时基于 74系列逻辑器件，本设计将介绍基于单片机实现的方案。1.1项目分析及其设计方案设计此设计包含两个模块，通道转换和显示部分方案。1.1.1通道转换方案设计方案一：考虑到ADC080

2、8的8路模拟量输入本质上也是模拟开关，因此可以利用其8个模拟通道中的3个作为通道转换器，即根据通道对应的电压测量范 围确定对应的电压方法倍数设计对应的放大电路。方案二：利用手动开关实现通道转换。该方案可简化控制程序，消减系统开销。缩短反应时间，不足之处在于操作麻烦。综上所述：方案二所需元件少、成本低且易于实现，则选此方案。单片机的PO、P2 口分别接74LS248和ULN2003A芯片来驱动四位 数码管直接用单片机的P1、P2 口驱动数码管，此处把ADC0808的输出端 接P1 口，因为P1 口能够驱动数码管。综上所述，两个方案都可行，但方案二所需元件少、成本低，则选择此方案。第二章系统总体结

3、构2.1系统结构框图根据项目要求，确定该系统的设计方案，图2-1为该系统设计方案的结构框 图。硬件电路由6各部分组成，即单片机、时钟电路、复位电路、LED显示电路、 A/D装唤器和测量电压输入电路。图2-1系统结构框图在一切准备就绪以后，滑动变阻器 RV1 的阻值， A/D 采样数据，经过单片机 的处理，在4位一体的LED数码管管上显示当前电压值。每改变一次 RV1的阻 值，在数码管上就会获得一个新的数值。第三章 硬件电路设计3.1 单片机的选择及时钟电路根据初步设计方案的分析， 设计这样一个简单的应用系统， 可以选择带有 EPROM 的单片机， 应用程序直接存储在片内， 不用在外部扩展程序存

4、储器， 电路可以简 化。此电路选择 ATmel 公司生产的 AT89C51。 AT89 系列与 MCS-51 系列单片机 相比有两大优势： 第一，片内程序存储器采用闪速存储器， 使程序的写入更加方 便;第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个电路体积更小。它以较小的体积、良 好的性价比倍受青睐。单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。在单片机的 XTAL1 和 XTAL2 两个管脚，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路。电路中，电容C1和C2对震荡电路有微调的作用，通常的取值范围位（30+10） pF。石英晶体选择6MHz或12MHz都可以，其结果只是机器周期时间不同，影 响计数器的计数初值

5、，此设计取 12MHz。图3-1单片机最小系统3.2驱动模块该设计的驱动电路是由74LS245来驱动的。74LS245是我们常用的芯片，用 来驱动LED或其他设备，它是8路同相三态双向总线收发器，课双向传输数据。 74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当51单片机的P0 口总线负载达到或超过 P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端CE低电平有效时，AB/BA=O ;信号由B向A传输；AB/BA=1，信号由A 向 B传输；当 CE位高电平时，A， B均为高阻U274LS245 图3-2 74LS245管脚图3.3 LED显示电路设计与器件选择单片

6、机应用系统中，通常都需要进行人机对话。这包括人对应用系统的状态 干预与数据输入，以及应用系统向人们显示运行状态与运行结果。 显示器、键盘电路就是用来完成人机对话活动的人机通道。LED显示器的驱动是一个非常重要的问题，由图 3-2-1可知，显示电路由LED显示器、段驱动电路和位驱动电路组成。 此设计不采用段驱动芯片和位驱动 芯片，直接由单片机的PO, P2 口驱动，实验证明可行。在应用系统中，设计要求不同，使用的 LED显示器的位数也不同，因此生选择4位一体的共阴极时钟型LED显示器，采用动态显示方式。图3-4 LED动态显示采用P0 口作为LED的段码输出信号，P2 口的低四位作为LED位码的

7、输出控制信号。硬件电路的连接如图 3-2-2所示该电路的工作原理：当P0 口输出段码信号的BCD码后，输出具有一定驱动能力的七段字形码，由于 4-LED的段码输入管脚是并联在一起的，所以每一位LED的段码输入管脚都能获得这个段码信号。若要控制在每一时刻只有一位LED被点亮，必须靠位码信号控制。P2 口低四位输出位码信号后接到 LED的位码控 制端，因此P2 口的低四位的位码信号在每一时刻只有一位是“ 0”其他位全为“1 ” 然后按时间顺序改变输出“ 0”的位置，控制在每一时刻只有一位LED被点亮，达 到动态显示的目的。3.4 A/D转换模块及转换电路设计A/D转换器的功能是将模拟量转换为与其大

8、小成正比的数字量信号。 能实现这种 转换的原理和方法很多，此设计采用ADC0808转换器。ADC0808是一种逐次逼近型的8位A/D转换器件，片内有8路模拟开关，可输入8个模拟量，单极性, 量程为0+5V341 ADC0808 简介1. ADC0808引脚功能U3ADC0808 wT匚y图 3-5 ADC0808 引脚图（1）INOIN7:8路模拟量输入。（2） ADDA、ADDB、ADDC:模拟量输入通道地址选择，其 8位编码分别对 应 INOIN7.（3）ALE地址锁存允许，上升沿将通道选择信号存入地址锁存器。（4） START:ADC转换启动信号，正脉冲有效，弓I脚信号要求保持在 200

9、ns 以上，其上升沿将内部逐次逼近寄存器清零。（5）EOC转换解释信号，可做为中断请求信号或供 CPU查询。（6）CLK时钟输入端，要求频率范围在 10kHz1.2MHz.（7）OE:允许输出信号。（8）Vcc:芯片工作电压。（9）VREF（+） VREF（-）:基准参考电压的正、负值。（10）OUT1OUT8:8路数字量输出端。342 A/D转换电路设计集成摸数转换芯片 ADC0808 实现的 A/D 转换电路被测信号由 ADC0808 模 拟输入端输入，完成 A/D 转换后送入单片机，经相应处理后送出显示。第四章 软件设计与说明 进行应用软件设计时可以采用模块化结构设计， 其优点是: 每个

10、模块的程序结构简单，任务明确，易于编写、调试和修改；程序可读性好，对程序的修 改可局部进行，其他部分可以保持不变，易于功能扩充和版本升级； 易于使用频繁的子程序可以建立子程序，便于多个模块调用； 便于分工合作， 多个程序员同时进行程序的编写和调试工作， 加快软件研制进度。4.1数字电压表系统软件设计方案确定（1）根据设计要求，根据系统所要完成的功能，设计出图 4-1所示的功能模块。1主程序的设计 主程序的内容一般包括：主程序的起始地址、中断服务额 程序的起始地址、有关内存单元及相关部件的初始化和一些子程序调用等。根据 设计要求，设计出如图4-2所示的主程序流程图。图4-2主程序流程图图4-3

11、A/D转换子程序流程图2A/D 转换子程序的设计 A/D 转换程序的功能是采集数据，再整个系统设计 中占有很高的地位。当系统置好后，单片机扫描转换结束管脚 P2.6 的输入电平 状态，当输入为高电平则转换完成， 将转换的数值转换并显示输出。 若输入为低 电平，则继续扫描。程序流程图如图 4-3 所示。3数码转换及显示子程序的设计 由于人们日常习惯使用十进制数， 而计算 机的键盘输入、输出以及显示常采用二进制编码的十进制数 （即 BCD 码）或 ASCII 码。因此，在程序设计中经常要进行数码转换。4.2 数字电压表应程序设计（1） 程序起始地址 MCS-51系列单片机复位后，（PC） =000

12、0H ,而0003H002BH 分别为各中断源的入口地址。所以，编程序时应在 0000H 处写一条跳转 指令。当CPU接到中断请求信号并予以响应后，CPU把当前的PC内容压入栈中 进行保护，然后转入相应的中断服务程序入口处执行。（2） LED动态显示延时 LED显示器每一位的显示时间是 5ms,延时5ms子程序是典型的软件定时程序。说明：LED采用7段字形代码，第 1位采用把dp置1的方式显示小数 点。第五章 调试结果及其说明5.1 调试结果及其说明采用Keil uVision编译器进行源程序编译，调试好程序后将.Hex文件导入Proteus 进行软件调试。在Proteus ISIS编辑窗口中

13、单击开始仿真按钮，4位LED数码管显示相应的电压值。当通道打到通道 0时，滑动变阻器RV1的阻值调至最小位置时，LED显示0.000，正确显示数值；把 RV1调至中间位置时，LED显示2.650,同样正 确读出数据；当把RV1的阻值调至最大位置时，LED显示5.000,正确读出数据。 同理调试其他通道时，能正确显示通道数和电压值，证明该8路电压表合格。调 试结果如图5-1PC DfAI-0PQ KAD1PQPO 3他PCpn srwsPrPO WDTPP1M9PLM10P13WM1 3938ii.35；i212J24coapDoc111/ IE 15 帀恥BQAlBlA2B2阳BJB4JA5B5ACBSBf4L : .ITEW-Hl 11图 5-1 调试结果参考文献电子工业出版社编 电子工业出版社 主编 电子工业大学 电子工业出版社1 单片微机原理及应用 徐春晖 主编2 单片机应用技术（ C 语言版） 王静霞3新概念 51 单片机 C 语言教程 郭天祥4单片机典型系统设计实例精讲 彭为等5单片机原理与应用设计 张毅刚等附录 A 系统原理图C1KDL1 口ADOPiVKT 胆fDiOKI DAD3PU曲PL5AD5W KTKTF2CA3 陀TAJ环 PIJWTY PiW：至 P15*UP16*UP1TW5壬=4;777:二：亠12F3JRCP317TO3J2OT：刃曲