数字电压表设计_毕业设计论文.doc
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1、摘摘 要要 随着电子科学技术的发展,电子测量成为广大电子工作者 必须掌握的手段,对测量的精度和功能的要求也越来越高,而 电压的测量甚为突出。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,而采用单片机的数字电压表,由 于精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便,还可与 PC 进行实时通信数字电压表是采用数字化测量技术。 该设计主要由四个模块组成:A/D 转换模块,数据处理模 块、显示模块及独立键盘模块。A/D 转换主要由芯片 ADC0809 来完成,它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送 到数据处理模块。数据处理则由芯片 AT89C52 来完成,它控制 着 ADC08
2、09 芯片工作,还负责把 ADC0809 传送来的数字量经过 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。 本设计通过 A/D 转换模块,数据处理模块及显示模块,实 现了对模拟电压的转换,并通过软件实现了在数码管上显示。 虽然有一点误差,但基本实现了技术指标中的要求。 关键词关键词:数字电压表;模数转换;AT89S52;ADC0809 2 ABSTRACTABSTRACT With the development of electronic technology, electronic measurement electronics workers must become the m
3、aster of the method, the measurement accuracy and functional requirements are increasingly high, while the voltage measurement is very prominent. function pointer voltmeter traditional single, low accuracy, can not meet the demand of digital era, and the use of singlechip digital voltage meter, beca
4、use of high accuracy, strong anti-interference ability, expansibility, convenient integration with pc, can communicate in real time digital voltage meter is used in digital measurement technology. The design consists of three main modules: a/d conversion module, data processing module and display mo
5、dule. a/d conversion is mainly completed by the adc0809, it is responsible to collect the analog conversion to digital quantity corresponding to the transmitted to the data processing module. data processing is mainly completed by the at89c52 chip, it 3 controls the adc0809 chip, is also responsible
6、 for the digital adc0809 transmission after data processing, the generated code to display the display module to display the corresponding. This design through the a/d conversion, data processing module and display module, realizes the conversion of the analog voltage, and realized by software in th
7、e digital tube display. although there is a little bit error, but the basic realization of the technical index requirements. KeyKey wordswords: digital voltage;a/d conversion;at89s52;adc0809 4 目目 录录 1 总体设计.6 1.1 设计目的 .6 1.2 功能要求 .6 1.3 系统设计 .6 1.4 设计思路 .6 1.5 设计方案 .6 1.6 总体设计框图 .7 2 硬件电路设计.8 2.1 核心元
8、器件介绍 .8 2.2 其它部分电路介绍 11 2.3 电路原理图、CAD 电路原理图、PCB 图、元件布局图 .12 2.4 元件清单 12 3 软件设计13 3.1 ADC0809 模块 .13 3.2 单片机模块 13 3.3 按键模块 13 3.4 显示模块 13 3.5 程序流程图 13 3.6 程序清单 16 5 3.7 程序说明 16 4 调试仿真及结论17 4.1 仿真结果 17 4.2 设计体会 18 4.3 教学建议 18 结束语.19 致 谢.20 参考文献.21 附 录.21 附录 A 原理图 22 附录 B PCB .22 附录 C CAD 图 25 附录 D 元器件
9、布局图 26 附录 E 元件清单 27 附录 F 程序清单 28 6 1 1 总体设计总体设计 1.1 设计目的 利用 52 单片机及 ADC0809 核心元件制作数字电压表,精确 到小数点后两位,且更好加强与巩固单片机技术及其应用。 1.2 功能要求 设计一个能够测量直流电压的数字电压表。测量电压范围 05V,测量精度小数点后两位。该电压表上电或按键复位后 能自动显示系统提示符 “P.”,进入测量准备状态,按测量 开始键则开始测量,并将测量值显示在显示器上,按测量结 束键则自动返回 “P.”状态。 1.3 系统设计 该系统主要分为两部分:硬件电路及软件程序。硬件电路 包括:单片机,模拟信号采
10、集电路,A/D 转换电路,数码管显 示电路,按键电路,下载电路,电源电路及 555 定时电路。软 件的程序可选择 C 语言或汇编,这里采用汇编语言。 1.4 设计思路 1根据技术指标要求,这里采用 AT89S52 单片机为核心控制器 件。 2A/D 转换采用 ADC0809,与单片机 P0 口引脚相接。 显示电压采用 4 位一体的 LED 共阳数码管。 LED 数码的段码输入,由并行端口 P0 控制:位码用并行端 口 P2 低四位控制。 7 利用 NE555 定时器产生时钟信号提供给 ADC0809。 1.5 设计方案 采用单片机来计数字电压表。硬件电路设计由 7 个部分组 成:A/D 转换电
11、路,AT89S52 单片机系统,LED 数码显示系统、 独立键盘电路,时钟电路、复位电路,采集电压电路,下载电 路及电源电路。 硬件电路设计框图如图 1 所示。其中,A/D 转换器是将采 集的模拟量转换成数字量,它是数字电压表的一个核心部件。 本设计 A/D 采用逐次逼近式 A/D 转换器。它的转换速度更 快,而且精度更高,比如 ADC0808、ADC0809 等。它们具有 8 路 模拟选通开关及相应通道地址锁存与译码电路,它们与单片机 系统连接,将转换的数字量送单片机进行分析并在数码管显示。 这样电路设计简单,精确度高,方便焊接、调试。这里采用这 种方案。 显示部分可以采用各类数码管或用 L
12、CD 显示器显示。在此 简化采用 4 位八段共阳数码管对 A/D 转换变换后的结果加以显 示。 1.6 总体设计框图 8 AT89S52 单 片 机 电电源源电电路路 振荡电路 复位电路 下载电路 被测电压AD转换 显示器 键盘 NE555定 时 图 1 硬件电路设计框图 通过片选选择 8 路通道中的一路,将该路采集的电压送入 ADC0809,转换完后 EOC 端口产生高电平,同时将 A OE 端口置 为高电平,A/D 将转换后结果送回单片机。应用软件将转换为 二进制的数据转换成十进制数,再按十进制数调出段控码,并 输出到 LED 显示电路,将相应电压显示出来。 9 2 硬件电路设计 2.1
13、核心元器件介绍 AT89S52AT89S52 a. 描述:AT89S52是一个低电压,高性能CMOS8位单片机带有8K 字节的可反复擦写的程序存储器(PENROM)和256字节的存取数 据存储器(RAM),这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易 丢失存储技术生产。片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元, 有较强的功能的AT89S52单片机能够被应用到控制领域中。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 AT89S52是一种高效微控制器。 b.主要特性: 8K 字节可编程闪烁存储器 。 32 个双向 I/O 口;1288 位内部 RAM 。 2 个 16 位可编程定时
14、/计数器中断。 可编程串行通道 。 5 个中断源。 10 2 个读写中断口线 。 片内振荡器和时钟电路 。 c c单片机 AT89C52 引脚描述 VCCVCC:电源电压 GNDGND:地 P0P0 口口:这组引脚共有 8 条,P0.0 为最低位。这 8 个引脚有两种 不同的功能,分别适用于不同的情况,第一种情况是 89S52 不 带外存储器,P0 口可以为通用 I/O 口使用,P0.0-P0.7 用于传 送 CPU 的输入/输出数据,这时输出数据可以得到锁存,不需要 外接专用锁存器,输入数据可以得到缓冲,增加了数据输入的 可靠性;第二种情况是 89S52 带片外存储器,P0.0-P0.7 在
15、 CPU 访问片外存储器时先传送片外存储器的低 8 位地址,然后传送 CPU 对片外存储器的读/写数据。P0 口为开漏输出,在作为通用 I/O 使用时,需要在外部用电阻上拉。 P1P1 口口:这 8 个引脚和 P0 口的 8 个引脚类似,P1.7 为最高位, P1.0 为最低位,当 P1 口作为通用 I/O 口使用时,P1.0-P1.7 的 功能和 P0 口的第一功能相同,也用于传送用户的输入和输出数 据。 P2P2 口口:这组引脚的第一功能与上述两组引脚的第一功能相同即 它可以作为通用 I/O 口使用,它的第一功能和 P0 口引脚的第二 功能相配合,用于输出片外存储器的高 8 位地址,共同选
16、中片 外存储器单元,但并不是像 P0 口那样传送存储器的读/写数据。 11 P3P3 口口:这组引脚的第一功能和其余三个端口的第一功能相同, 第二功能为控制功能,每个引脚并不完全相同,如下表 1 所示: 表 1 P3 口各 位的第二功能 RSTRST:复位线。 当输入的复位 信号延续 2 个机器周期以上高电平即为有效。 ALE/ALE/:地址锁存允许线 ALE 用于控制把 P0 口输出的低八PROG 位地址送入锁存器锁存起来。在不访问片外存储器时,89C51 自动在 ALE 线上输出频率为 1/6 震荡器频率的脉冲序列。该脉 P3 口各位第二功能 P3.0 RXT(串行口输入) P3.1 TX
17、D(串行口输出) P3.2 (外部中断 0 输入)0INT P3.3 (外部中断 1 输入)1INT P3.4 T0(定时器/计数器 0 的外 部输入) P3.5 T1(定时器/计数器 1 的外 部输入) P3.6 (片外数据存储器写允WR 许) P3.7 (片外数据存储器读允RD 许) 12 冲序列可以作为外部时钟源或定时脉冲使用。 PSENPSEN:片外 ROM 的选通线,在读外部 ROM 时低电平有效,作为 片外 ROM 芯片的读选通信号。 /EA/EA:片外存储器访问选择线。若/EA=1,则允许使用片内 ROM, 若/EA=0,则只使用片外 ROM。 XTAL1XTAL1、XTAL2X
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