基于单片机的数字电压表设计说明书Word文件下载.docx

1、参考文献 12附录源程序代码 13附录仿真原理图 171 引言数字电压表（Dligita Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。本论文给出基于单片机的简易数字电压表设计，控制系统采用AT89C51单片机,A/D

2、转换器采用ADC0808为主要硬件,实现数字电压表的硬件电路与软件设计。数字电压表可以测量05V的8路输入电压值,并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。2 软件简介2.1 ISIS 6 Professional软件简介ISIS 6 Professiona软件是它不仅具有其它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。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。它从原理图布图、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。是目前将

3、电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。ISIS 6 Professiona软件具有的功能：原理布图；PCB自动或人工布线；SPICE电路仿真。2.2 Keil C51软件简介Keil C51集成开发环境主要由菜单栏、工具栏、源文件编辑窗口、工程窗口和输出窗口五部分组成。工具栏为一组快捷工具图标，

4、主要包括基本文件工具栏、建造工具栏和调试工具栏，基本文件工具栏包括新建、打开、拷贝、粘贴等基本操作。建造工具栏主要包括文件编译、目标文件编译连接、所有目标文件编译连接、目标选项和一个目标选择窗口。调试工具栏位于最后，主要包括一些仿真调试源程序的基本操作，如单步、复位、全速运行等。在工具栏下面，默认有三个窗口。左边的工程窗口包含一个工程的目标（target）、组（group）和项目文件。右边为源文件编辑窗口，编辑窗口实质上就是一个文件编辑器，我们可以在这里对源文件进行编辑、修改、粘贴等。下边的为输出窗口，源文件编译之后的结果显示在输出窗口中，会出现通过或错误（包括错误类型及行号）的提示。如果通过

5、则会生成“HEX”格式的目标文件，用于仿真或烧录芯片。MCS-51单片机软件Keil C51开发过程为：1.建立一个工程项目，选择芯片，确定选项；2.建立汇编源文件或C源文件；3.用项目管理器生成各种应用文件；4.检查并修改源文件中的错误；5.编译连接通过后进行软件模拟仿真或硬件在线仿真；6.编程操作；7.应用。3 芯片简介3.1 89C51单片机89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。89C2051是一种带2K字节闪烁可

6、编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。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89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.1.1 主要特性1.与MCS-51 兼容； 2.4K字节可编程闪烁存储器；3.寿命：1000写/擦循环；4.数据保留时间：10年；5.全静态工作：0Hz-24MHz；6.三级程序存储器锁定；7.128*8位内部RAM；8.32可

7、编程I/O线；9.两个16位定时器/计数器；10.5个中断源；11.可编程串行通道；12.低功耗的闲置和掉电模式；13.片内振荡器和时钟电路。3.1.2 管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故

8、。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3.0 RXD（串行输入口）；P3.

9、1 TXD（串行输出口）；P3.2 /INT0（外部中断0）；P3.3 /INT1（外部中断1）；P3.4 T0（记时器0外部输入）；P3.5 T1（记时器1外部输入）；P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）；P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）；P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对

10、外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET

11、；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.2 ADC08083.2.1 引脚功能（外部特性）ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图3-1所示： 图3-1 ADC0808各引脚功能如下：15，2628（IN0IN7）：8路模拟量输入端。8，14，15，1721：8位数字量输出端。22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。6（START）： AD转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（

12、脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。7（EOC）： AD转换结束信号，输出，当AD转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当AD转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。12（VREF（+）、16（VREF（-）：参考电压输入端。11（Vcc）：主电源输入端。13（GND）：地。2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。3.2.2 内部结构ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式A/D转

13、换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近。极限参数电源电压（Vcc）：6.5V 。控制端输入电压：0.3V15V 。其它输入和输出端电压：-0.3VVcc+0.3V 。贮存温度：65+150 功耗（T=+25）：875mW。引线焊接温度：气相焊接（60s）：215；红外焊接（15s）：220 抗静电强度：400V。4 总体设计4.1 数字电压表原理框图数字电压表原理框图如图4-1所示：图 4-1 数字电压表原理框图4.2 原理说明系统首先通过按键或循环选择八路通道中的一路，将该路电压送入ADC0808相应通道，单片机软件设置ADC0808开始A/D转

14、换，转换结束ADC0808的EOC端口产生高电平，同时将ADC0808的EO端口置为高电平，单片机将转换后结果存如片内RAM。系统调出计算子程序，将保存结果转化为0.00-5.00V分别保存在片内RAM;系统调用显示子程序，将转化后数据查表，输出到LED显示电路，将相应电压显示出来，程序进入下一个循环。 1.显示部分：系统通过对LED灯的动态显示及不停的轮流给数码管位选端加驱动电压，在给其中一个数码管位选段加驱动电压的时候它才能变亮，而其他的是暗的，由于数码管暗下来需要一定的时间，人眼具有视觉暂留特点，同时系统又给其它的施加驱动电压，所以我们看到的就是稳定的亮着的数字了。2.A/D转换部分：通

15、过A/D转换器将输入的模拟信号转换成数字信号，然后进行处理。为了达到这一目的，使用调试简单，能与微处理机或其他数字系统兼容的A/D转换器0808芯片。ADC0808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。5 数字电压表硬件电路仿真框图5.1 硬件电路仿真框图数字电压表硬件电路仿真框图如图5-1所示：图5-1 数字电压表硬件电路仿真框图5.2 输入电路输入电路的作用是把不同量程的被测的电压规范到A/D转换器所要求的电压值。本电路设计所用电压为0.00-5.00V，其大小通

16、过滑动变阻器调节。5.3 A/D转换电路A/D 转换器的转换精度对测量电路极其重要，它的参数关系到测量电路性能。A/DC0808 转换器的性能比较稳定，转换精度高，具有很高的抗干扰能力，电路结构简单，其缺点是工作速度较低。在对转换精度要求较高，而对转换速度要求不高的场合如电压测量有广泛的应用。5.4 LED数码管的控制显示LED数码管的模型如图5-2所示：图5-2 LED数码管仿真图LED 的段码端口AG分别接至AT89C51的P1.0P1.7口，位选端14分别接至P2.0、P2.1、P2.2、P2.3。具体接线参照图5-1。6 系统程序流程图6.1 ADC0808的转换流程图ADC0808的

17、转换流程图如图6-1图6-1 ADC0808的转换流程图6.2 显示转换流程图显示转换流程图如图6-27 总结通过这次单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新可以是在原有的基础上进行改进，使之功能不断完善，成为真己的东西。这次实习让我受益匪浅，无论从知识上还是其他的各个方面。上课的时候的学习从来没有接触过真正的单片机，只是从理论的角度去理解枯燥乏味。但在实习中模拟使用了单片机及其系统，能够理论联系实际的学习，开阔了眼界，提高了单片机知识的理解和水平。在这次课程设计中又让我体会到了合作

18、与团结的力量，当遇到不会或是设计不出来的地方，我们就会相互讨论或者帮助。团结就是力量，无论在现在的学习中还是在以后的工作中，团结都是至关重要的，有了团结会有更多的理念、更多的思维、更多的情感。单片机是很重要的一门课程，尽管我们在课堂学到的内容很有限，但在以后的学习中单片机还需要好好的深入研究和学习，学好了单片机也就多了一项生存的本领。参考文献1 李广弟.单片机基础M.北京航空航天大学出版社,19942 何立民.单片机应用系统设计M.,19903 徐爱均.智能化测量控制仪表原理与设计M.,19954 李全利.单片机原理及应用技术M.高等教育出版社,20015 徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计（第二版）M. 北京航空航天大学出版社，2004.6 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用M. 清华大学出版社，20027 张国勋.缩短ICL7135A/D采样程序时间的一种方法J. 电子技术应用M，1993，第一期.8 高峰.单片微型计算机与接口技术M.北京：科学出版社，2003.9 刘伟，赵俊逸，黄勇.一种基予C8051F单片机的SOC型数据采录器的设计与实现A.天津市计算机学会单片机分会编. 2003年全国单片机及嵌如入式系统学术年会论文集（下册）本文是通过网络收集的资料，如有侵权请告知，我会第一时间处理。 .