《单片机原理及应用》课程设计报告基于单片机的数字电压表设计

1、单片机原理及应用课程设计报告设计题目： 基于单片机的数字电压表设计 所属系部： 资源与环境工程学院 专 业： 计算机应用矿井监测 班 级： 姓 名： 学号： 指导教师： 成绩： 完成日期： 年 月 日 【摘要】随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成cpu、存储器、定时器计数电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。 数字电压表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。与此同时，由dvm扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新

2、水平。本章重点介绍单片a/d 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原目前，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，示出强大的生命力理。at89c51单片机的一种电压测量电路,该电路采用adc0808本文介绍一种基于a/d转换电路，测量范围直流 05v 的4路输入电压值，并在四位led数码管上显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019v，测量误差约为正负0.02v。本次设计就是为了更好地掌握单片机及相关的电子技术，在参阅一些资料的基础上利用adc0808而设计的数字电压表。关键词：单片机，adc0808

3、,数字电压，a/d转换目 录一、设计原理及要求11.1数字电压表的实现原理21.2数字电压表的设计要求2二、设计方案32.1设计思路和过程32.2 主要器件的简介22.2.1 at89c51的功能介绍42.2.2 adc0808的引脚及功能介绍72.2.3 74ls374介绍9 2.2.4 部分电路介绍92.2.5 led数码管的控制显示9三、系统软件设计103.1 主程序103.2 a/d转换子程序113.3 中断显示程序12四、电压表的调试及性能分析135.1 调试与测试135.2 性能分析14五、电路仿真图14六、课程设计体会15参考文献16附录1系统原理图17附录 2源程序代码1一、设

4、计原理及要求本设计是利用单片机at89c51与adc0808设计一个数字电压表，测量05v之间的直流电压值，四位数码显示，但要求使用的元器件数目最少。1.1数字电压表的实现原理 adc0808是8位的a/d转换器。当输入电压为5.00v时，输出的数据值为255（0ffh），因此最大分辨率为0.0196（5/255）。adc0808具有8路模拟量输入端口，通过3位地址输入端能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间依次轮流改变3位地址输入端的地址，就能依次对8 路输入电压进行测量。led数码管显示采用软件译码动态显示。通过按键选择可对8路循环显示，也可单路显示，单路显示可通过按键选择显示的通道数

5、。1.2数字电压表的设计要求可以测量05v范围内的3路直流电压值。在4位led数码管上轮流显示各路电压值或单路选择显示，其中3位led数码管显示电压值，显示范围为0.00v5.00v，1位led数码管显示路数,3路分别为0-2。要求测量的最小分辨率为0.02v。二、设计方案2.1 设计思路和过程 多路数字电压表应用系统硬件电路由单片机、a/d转换器、数码管显示电路和按键处理电路组成，由于adc0808在进行a/d转换时需要有clk信号，本试验中adc0808的clk直接由外部电源提供为500khz的方波。由于adc0808的参考电压vrefvcc，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显

6、示出电压值。实际显示的电压值(d/256*vref) adc0808采用逐次逼近法转换，把模拟电压转换成16进制的d，由于是对直流电压05v进行采集，所以d对应的电压为v0，我们的目的就是要把v0显示在led显示器上，因为单片机不好进行小数点计算，所以有：v0=2*d扩大了100倍，扩大100倍后的结果高八位放寄存器b，低八位放寄存器a，分寄存器b为0或不为0的情况进行存取数据，得到的结果个位放入r0，十位放入r1，通过查表使之显示在led显示器。简易数字电压测量电路由a/d转换、数据处理及显示控制等组成。电路原理图见附录2。a/d转换由集成电路0808完成。0808具有8路模拟输入端口，地址

7、(23-25)脚可决定对哪路模拟输入作a/d转换，22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2us宽高电平脉冲时，就开始a/d转换。7脚为a/d转换结束标志，当a/d转换结束时7脚输出高电平。9脚为a/d转换数据输出允许控制，当oe脚为高电平时，a/d转换数据从该端口输出。10脚为0808的时钟输入端，由外部信号源提供。单片机的p1、p3.0-p3.3端口作为四位led数码管现实控制。p3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮，p3.6端口用作单路显示时选择通道。p0端口作a/d转换数据读入用，p2端口用作0808的a/d转换控制。2.2主要元器件的

8、介绍 2.2.1 at89c51单片机简介at89c51是51系列单片机的一个型号，它是atmel公司生产的。at89c52是一个低电压、高性能cmos 8为单片机。将通用的微处理器和flash存储器结合在一起，可反复擦写的flash存储器可有效地降低开发成本。at89c51有pdip、pqfp/tqfp及plcc等三种封装形式，以适应不同产品的需求。主要功能特性：1、 低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能。2、 兼容mcs51指令系统，8k可反复擦写（1000次）flash rom。3、 3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24mhz。4、 32个双向i/o口，256b内部

9、ram。5、 2个串行中断，可编程uart串行通道。6、 2个外部中断源，共6个中断源。7、 2个读写中断口线，3级加密位。2.2.2 adc0808的引脚及功能介绍adc0808是一种典型的a/d转换器。它是由8位a/d转换器，一个8路模拟量开关，8位模拟量地址锁存译码器和一个三态数据输出锁存器组成； +5v单电源供电，转化 时间在100us左右；内部没有时钟电路，故需外部提供时钟信号。芯片模型如图3-4所示。图adc0808芯片模型(1) in0in7：8路模拟量输入端。(2) d0d7：8位数字量输出端口。(3) start：a/d转换启动信号输入端。(4) ale：地址锁存允许信号，高

10、电平有效。(5) eoc：输出允许控制信号，高电平有效。(6) oe： 输出允许控制信号，高电平有效。(7) clk：时钟信号输入端。(8)a、b、c：转换通道地址,控制8路模拟通道的切换。a、b、c分别与地址线或数据线相连，三位编码对应8个通道地址端口，a、b、c=000111分别对应in0in7通道的地址端口。adc 0808 采用逐次比较的方法完成a/d转换，由单一的+5v电源供电。片内带有锁存功能的8路选1的模拟开关，由a、b、c的编码来决定所选的通道。adc0809完成一次转换需100s左右，它具有输出ttl三态锁存缓冲器，可直接连接到at89c51的数据总线上。通过适当的外接电路，

11、adc0808可对05v的模拟信号进行转换。2.2.3 74ls374的介绍74ls374为具有三态输出的八 d 边沿触发器,共有 54/74s374 和 54/74ls374 两种线路结构型式，374 的输出端 o0o7 可直接与总线相连。当三态允许控制端 oe 为低电平时，o0o7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 oe 为高电平时，o0o7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当时钟端 cp 脉冲上升沿的作用下，o 随数据 d 而变。由于 cp 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mv。图3-5 74ls374芯片模型引出端符号：d0d7 数据输入端oe 三态允许控制端（低电平有效）cp 时钟输入端o0o7 输出端2.2.4 部分电路的介绍1、晶振电路接12mhz晶振，根据芯片手册，适合并联30pf微调电容，从而构成并联谐振，帮助和稳定输出波形。2、复位电路at89c51单片机要求至少两个高电平，以便单片机做好准备工作。当上电时，由于电容的电压不能突变，会输出高电平，当电容充电到一定程度，就会输出低电平，单片机利用输出高电平的这段时间复位。电阻和电容的值选择要