基于单片机的数字电压表设计说明书.docx

1、基于单片机的数字电压表设计说明书目 录1 引言 12 软件简介 22.1 ISIS 6 Professional软件简介 22.2 Keil C51软件简介 23 芯片简介 33.1 89C51单片机 33.1.1 主要特性 33.1.2 管脚说明 33.2 ADC0808 53.2.1 引脚功能（外部特性） 53.2.2 内部结构 64 总体设计 74.1 数字电压表原理框图 74.2 原理说明 75 数字电压表硬件电路仿真框图 85.1 硬件电路仿真框图 85.2 输入电路 85.3 A/D转换电路 85.4 LED数码管的控制显示 86 系统程序流程图 106.1 ADC0808的转换流

2、程图 106.2 显示转换流程图 107 总结 11参考文献 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

3、电压表设计，控制系统采用AT89C51单片机,A/D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P

4、CB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前将电路仿真软件、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

5、窗口和输出窗口五部分组成。工具栏为一组快捷工具图标，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

6、出现通过或错误（包括错误类型及行号）的提示。如果通过则会生成“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

7、器，俗称单片机。89C2051是一种带2K字节闪烁可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

8、.三级程序存储器锁定；7.128*8位内部RAM； 8.32可编程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

9、，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。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A

10、T89C51的一些特殊功能口，如下表所示： P3.0 RXD（串行输入口）； P3.1 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

11、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

12、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；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

13、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（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、AD

14、DB、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

15、.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

16、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

17、.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

18、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。

19、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.北京航空航天大学出版社,19

20、903 徐爱均.智能化测量控制仪表原理与设计M.北京航空航天大学出版社,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。 .