数字电压表课程设计

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1、湖南科技大学课程设计题 目姓 名学 院专 业学 号指导教师成绩090303031湖南科技大学单片机课程设计数字电压表刘峥嵯机电工程学院测控技术与仪器戴日JI湖南科技大学课程设计摘要本课题实验主要采用AT89S52E片和ADC0809K片来完成一个简易的数字电压表， 完成对输入05 V的模拟直流电压的测量，并通过一个 4位一体的8段LE躁码管进 行显示，测量误差约为0.02 V。由AT89S52W ADC0809a成的数字电压表具有结构简单， 易于操作，灵敏度高的特点。该电压表的测量电路方案由三个模块组成：A/D转换模块、 数据处理模块及显示控制模块。A/D转换主要由芯片ADC080来完成，它负

2、责把采集到 的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89S52来完成，其负责把ADC080驶送来的数字量经一定的数据处理，产生相应的显示码送到显 示模块进行显示；另外它还控制着 ADC08095片的工作。显示模块主要由7段数码管组 成，显示测量到的电压值。以上方法能较准确的对电压的测量。 从而实现电压表的功能。i湖南科技大学课程设计目录第一章数字电压表的功能要求说明及设计方案介绍1.1 课题设计实验任务11.2 功能要求说明11.3 数字电压表设计方案11.4 数字电压表工作原理2第二章硬件电路的设计2.1 数字电压表各模块功能简要介绍32.2 电路原理图52.3

3、元器件清单6第三章系统程序的设计3.1 初始化程序73.2 主程序73.3 C 程序清单8第四章调试及性能分析4.1 电压表仿真结果及误差分析104.2 电压表设计结论104.3 设计体会11参考文献湖南科技大学课程设计第一章 数字电压表的功能及设计方案介绍1.1 课题设计实验任务利用单片机AT89S5牙口 ADC080殁计一个数字电压表，能够测量 0-5V之间的直流 电压值，四位数码管显示，要求使用的元器件数目尽量少。1.2 功能要求电路通电或按复位键时，通过改变电位器的阻值改变模拟输入电压，不断的将模拟 电压转换成数字量，通过LED显示出所测得的模拟电压。在测试中测试的电压值必须和 实际的

4、电压值不超过0.05V的电压。在改变电压时，能够准确的侧量出电压的变化值。1.3 数字电压表设计方案要实现电压的测试有多种方案，其中两种比较简单的且精确度比较高的可以分别采 用并行ADC0809K片和TLC549芯片，其中各芯片都有可取之处。方案一：用TLC549用行芯片作模数采样芯片，占用的单片机的I/O 口线少，且占 用电路面积小，只是编程复杂点。方案二：用ADC080邮行芯片作模数采样芯片,需要占用一个I/O 口，不过可以循 环采样8路模拟通道，占用板子的面积大，编程相对来说简单点。本程序采用方案二，采用常用的51单片机作为控制芯片，ADC08095片的CLK寸钟 信号脚接单片机的ALE

5、脚；ADC0809的参考电压接VCC IN0接输入电压，ADC0809S 过采样进来的数据信号送给单片机，再通过 V R REF/255计算可以得到电压值， 再通过显示电路，将所求得的电压值显示出来。通过调节连接IN0引脚的电位器及可以调节电压是电压在05V左右变化。其硬件流程图如下所示：图1.1硬件流程图1.4 数字电压表工作原理数字电压原理：这里主要是利用 ADC080驮数串口芯片,ADC0809E片的基准电压 脚外接电压为5V,则最大可以测得的电压为5V, ADC0809E片的模拟输入脚通过电位器 接5V电压，进行模拟采样，通过调整电位器的值改变模拟量。输入的模寸K量经过ADC0809

6、芯片的内部8位开关电容逐次逼近A/D转换器，转换成8为二进制数，其最小的分辨率 为0.0196 (Vref=0.0196V) , D为转化的数字量，再通过 VIN = DV REF/255可以求得模 拟电压，最后通过LED就可将所测得电压显示出来。-13 -第二章系统硬件电路的设计2.1 数字电压表各模块功能简要介绍2.1.1 时钟电路ADC0809勺时钟取自AT89S52的ALE的信号，接在 ADC0809勺CLK。2.1.2 复位电路按键复位具有上电复位功能，若要复位，只要按图中的RESET1,电源VCCS电阻R1、R2分压，在RESE瑞产生一个复位高电平。上电复位电路要求接通电源后，通过

7、外 部电容充电来实现单片机自动复位操作。上电瞬间 RESE引脚获得高电平，随着电容的 充电，RERSTH脚的高电平将逐渐下降。RERSTH脚的高电平只要能保持足够的时间（2 个机器周期），单片机就可以进行复位操作。2.1.3 单片机系统电路单片机系统电路采用 AT89S52芯片，40引脚的双列直插封装方式，允许 RAM定 时器/计数器、串口、中断继续工作；作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平，能进行定时器/计数器、串口、中断等系列实验。2.1.4 LED显示电路它的连接方式为8位LED显示器的段控口 a,b,c,d,e,f,g,dp分别接单片机的P1 口;位控口 1,2,3,4分别接单片机

8、的P2 口。2.1.5 AD转换电路把“单片机系统”区域中的P3.6与“模数转换模块”区域中的ST和ALE端用导线 相连接；把“单片机系统”区域中的 P3.7与“模数转换模块”区域中的。弱用导线相 连接；把“单片机系统”区域中的 P3.3与“模数转换模块”区域中的EOM用导线相 连接；把“单片机系统”区域中的 ALE与“模数转换模块”区域中的 CLKS用导线相连 接；把“模数转换模块”区域中的 A2A1A啾子连接到“电源本g块”区域中的 GNW; 把“模数转换模块”区域中的IN0端子连接到“三路可调电压模块”区域中的 VR1端; 把“单片机系统”区域中的P0.0-P0.7用8芯排线连接到与“模

9、数转换模块”区域中的D0D1D2D3D4D5D6W。2.1.6 ADC0809 的简介ADC080她带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS1件。它是逐次逼近式 A/D转换器，可以和单片机直接接口。IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ABCALE(1) ADC0809勺内部逻辑结构EOC图2.1 ADC0809结构图由上图可知，ADC0809s 一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D转 换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8个模拟通道，允许8路模拟量分时 输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D转换完的数字量

10、，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。(2)引脚结构IN0-IN7: 8条模拟量输入通道ADC0809寸输入模拟量要求：信号单极性， 电压范围是0-5V,若信号太小，必须进行放大； 输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如 若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保 持电路。地址输入和控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。 当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将 A, B, C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码 后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。1IN3IN2IN4IN1IN5IN0IN6AIN7BSTCEOCALED3D7OED6CLKD5VC

11、CD4VREF+ DO GND VREF-DID22822732642552462372282192010191118121713161415图2.2 ADC0809引脚图A, B和C为地址输入线，用于选通IN0-IN7 上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7表2.1数字量输出及控制线：11条。ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存 器清零；下跳沿时，开始进行 A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOE转换结 束信号。当EOE高电平时，表明转换结束；否则，表明正在

12、进行 A/D转换。OE为输出 允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。O& 1,输出转换得到的数据；。巳0,输出数据线呈高阻状态。D7 D0为数字量输出线。CLK为时钟输 入信号线。因ADC0809勺内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用 频率为500KHz VREF( + ) , VREF(-)为参考电压输入。2.2 电路原理图RPRESPACK-81234567890 1 2 3 4 5 6 7 DDD DDDDDXTAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD

13、739-37-35733丝-D4-D634.7K R1I ，二二 步 CU1PSEN ALEEAP1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD2112223一2425-56711813|-EPADC0808D7D6D5D4D3D2D1D02.3 元器件清单名称规格数量备注电阻470 c16个4.7K4个10K1个1K

14、2个电容30pF2个101个极性电容发光二极管1个按键1个晶振12MHz1个排阻102什单排针什电位器W5031个-H- UL心片AT89S521块ADC08091块LED数码管4位1块脚座401个81个表2.2元器件清单第三章系统程序的设计3.1初始化程序系统上电时，将A/D转换芯片初始化，并将A, B, C三条地址线的地址信号进行锁存。3.2主程序图3.1主程序流程图当进行一次测量后，将显示出每一通道的 A/D转换值。每一个位的数据延时时间在40us左右。其流程图如上所小：而输出数据采用动态扫描法实现4位数码管的数值显示。测量所得的A/D转换数据 传送到P0 口，测量数据在显示时需经内部转

15、换为十进制电压值由 P1 口输出中，其中P2 口控制段选。3.3 C程序清单#include unsigned char code dispbitcode=0xfb,0xfd,0xe,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;unsigned char code dispcode=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x00;unsigned char dispbuf8=10,10,10,10,10,0,0,0;unsigned char i;sbit ST=P3A6;sbit OE=P3A7；sbit EOC=P3A2;

16、unsigned char channel=0x8c;/IN0unsigned char getdata;void main(void)TMOD=0x01;TH0=(65536-4000/12)/256;TL0=(65536-4000/12)%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;P3=channel;while(1)ST=0; ST=1;ST=0;while(EOC=0);OE=1;getdata=P0;OE=0;getdata= getdata*500/256; dispbuf2=getdata/100;getdata=getdata%100;dispbuf1=getdata/10;dispbuf0=getdata%10;void t0(void) interrupt 1 using 0TH0=(65536-4000/12)/256;TL0=(65536-4000/12)%256;P1=dispcodedispbufi;if(i= Y399寸8B图4.1仿真图参考文献1何立民.单片机高级教程一一应用与设计M.北京：北京航空航天大学出版社，2000.2李朝青.单片机原理及借口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2005.3赖麒文.8051单片机C语言彻底应用M北京.科学出版社，2002.