简易直流电压表的设计

1、目录1技术要求错误!未定义书签。2基本原理错误!未定义书签。设计的具体思想错误!未定义书签。主要芯片介绍错误!未定义书签。89c51系列芯片介绍错误!未定义书签。ADC0809芯片介绍错误!未定义书签。LED基本结构错误!未定义书签。$LED显示器的选择 错误!未定义书签。3建立模型描述 错误!未定义书签。方案一错误!未定义书签。方案二错误!未定义书签。4模块功能分析或源程序代码错误!未定义书签。方案一代码错误!未定义书签。方案二代码错误!未定义书签。5调试过程及结论 错误!未定义书签。6心得体会 错误!未定义书签。7参考文献 错误!未定义书签。简易直流电压表的设计1技术要求以89s51单片机

2、为核心芯片，设计一个简易直流电压表，要求如下:A、能够对直流电压进行相应的采集和转换；B、利用led对电压值进行显示，精确到小数点后一位。2基本原理对于数字电压表的设计，其主要功能从外界获取模拟电压信号，再通过相应的芯片（即ADC0809）转换为数字电压信号，用微处理芯片89C51芯片处理后在数码管上输出显示。 其设计工作原理图如图1所示。图1设计工作原理图设计的具体思想测量电压输入：这是模拟电压的输入端，输入05V的电压，特别地，为了使电压能够连续输入到系统中，使用了滑动变阻器来控制输入电压的大小。为了能够与数字显示的 电压大小相比较，在输入端加入了电压表。时钟电路：这部分电路是为了给89s

3、51芯片提供时钟脉冲的，在proteus软件仿真时 可以不加时钟电路，但在实际电路时，一定要加时钟电路。复位电路：这部分电路可以直接接80c51的引脚9,当输入髙电平时，可进行复位操 作，也可以在时钟电路部分加如开关，当无时钟信号输入时，同样可以达到复位的目的， 两种方法都可以。A/D转换电路：这部分的功能是将模拟电压量转换为数字信号输入到89s51中。对于 A/D转化芯片使用的是ADC0809芯片，只要连好电路，不要线，这并不是很难。S多位数字显示系统：这个系统是使用两个LED数码管显示需要输出的数字，特别要注 意小数点的位数显示规则；也可以使用一个多位数码显示管，流水显示，这一点也可以达

4、到实验要求。主要芯片介绍89c51系列芯片介绍微处理芯片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。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除10000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，89C51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

5、活性高且价廉的方案。因此这种芯片使用范围十分广泛，是初学者学习微处理 器的敲门砖。89C51结构特点：8位CPU, 一次处理8位字节的数据；具有片内振荡器和时钟电路；32根I/O线，即4*8个数据交换端口；外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K；2个16位的定时器/计数器；5个中断源，两个中断优先级，使用IMT和IMTR、端口控制中断;觉有全双工串行口；布尔处理器；89C51芯片的实物管脚图如图2所示PI.OEPi.i C氏3匚P1.4E (MOSI PISE (MI9O PM.G 匚 CSCK Ph .7 匚ASTC (RXD P3.OC (TXD P3.1 匚 (ihiTO P32.匚 (

6、RTl P33 匚 (T0 P3.4 匚 (Tl P35E (WR P3.6 C (RD P3.7 CXTAL2 EXTAL1 CGNDE4039-3S37383&3 4 5 6S91011121333231302928 vcc PO.O (ADO) P0.1 (ADt) P02(AD2) R03(AD3) P0.4(AD4) P0(AD5) Pp71B34图54位LED引脚对于这种结构的LED显示器，它的体积和结构都符合设计要求，由于4位LED阴极的 各段已经在内部连接在一起，所以必须使用动态扫描方式(将所有数码管的段选线并联在 一起，用一个I/O接口控制)显示，即我们常说的流水显示。3建立

7、模型描述方案一(1) 时钟电路部分：时钟电路如图6所示，使用晶体振荡器来得到时钟电路，与之相关的电容的大小决定了振荡频率的大小,Cl=C2=30pF, C3=10uF, Rl=10Ko图6时钟电路部分(2) 测量电压输入：使用5V电压输入，且用滑动变阻器控制输入电压的大小，电 压表的读数与数字显示的电压相比较，分析出误差来。测量电压输入的电路图如图7 所示。误差计算公式：误差=(模拟电压-数字电压)/模拟电压图7测量电压输入(3) A/D转换电路：这部分的功能是将模拟电压量转换为数字信号输入到89s51中。 对于A/D转化芯片使用的是ADC0809芯片，只要连好电路，不要线，这并不是很难。 注

8、意PROTEUS软件LBL功能的应用，这样可以使得电路变得简单，清楚。A/D转换电路 如图8所示。17 i4 审1812D21.曲 7，L IO :P釘1DU2P37 VREFC）VREF（4）1612TO77T6T5T4T3I2T1 uu u u u uu U OO 0 00 oo OALE ADDC ADD B DD A12，2425EOCSTARTCLOCKIN7IN6IMSIN4I M3IN2 INIIMO32128272$COSOS： nEXT图8 A/D转换电路(4) 多位数字显示系统：这一部分的电路输出数字显示信号，与模拟电压相比较,注意在选择显示器是要注意是选择共阳极还是共阴极

9、。多位数字显示系统如图9所示。图9多位数字显示系统电路的仿真总图如下图10所示。OTAl I丰C旷丰ClI ab - I U2 CQQ QQQ QQ图10电路的仿真总图方案二方案二与方案一的很多地方有相同之处，因此相同的地方在这里不再介绍。(1)时钟电路部分：在这里与方案一相比较，加入了复位按钮，使得可以方便控制电路的输出。时钟电路部分如图11所示。二打30u crTl-30u.RTEXT 10k -图11时钟电路部分XICRYSTAL- i C3 1 10u （2）测量电压输入：测量电压输入如下图12所示。图12测量电压输入191829 30_31（3） A/D转换电路：此部分电路与方案一相

10、同，A/D转换电路如图13所示。 U2 -26INOIN1IN2IN3pi nr*iz d 1027QT A DT6START28O 1 AN 11匚CC 7EOC亠2IN4IN5IN6IN73OUT1OUT2OUT3 ci iTn 214 206 .5 195.M8D4ann aUU I 4 ci n斤aS324ALJU Annn 口Cl ITU15D223ALJU D Anr cUU I w Cl ITT14D1 .22ALEUU I fOUT8 17DOI12VREF(+)VREF(-)16c匚9E UtzADC0808图13 A/D转换电路（4）多位数字显示系统：为了提高显示的精度，可

11、以使用多位显示数码管，使精度精确到小数点后两位，但89c51只有3组输出端口，只好使用串口显示电路，即动态显示结果（一个I/O端口，多个控制位）。多位数字显示系 统如图14所示。图14多位数字显示系统综上分析得到电路的仿真总图。特别注意，这个电路中使用了 Pl端口作为了输岀口,因此一定要使用上拉电阻，且这是必不可少的o仿真总图如下图15所示。/ZTAI1XTAGFOTP5FTTSXP*51.122】1sy1.?P 口(0 P0.VAM POZ/ACC POLACO PD.AC* poa*a; P0A*AC6P2XWS PZV/S rzzrnu P23A1 PNtZ rzscA.oP2?AS3G

12、RXD?3.VTX Fjfnro 吃 FTTTP3.4TDpasniP37/WF35 JRP4TCTIMOO9OX、IN1IM2STARTIN3GOCIM SETB9将该端口置一CLRJNB,$SETBMOVR6,P1XIA50：CJNER6,#50,JUD50MOVA,#BMOVPO,AMOVA, #0011111113MOVP2,AJMPWAITJUD50：JNCXIA100MOVA,#BMOVPO,AMOVA,R6XHC1： MOV B,#5CJNEA,#0,OU1MOV0A0H,#00111111BJMPWAITOUl：CJNEA,#1,OU2MOVOAOH, #0000011013J

13、MPWAITOU2：CJNEA,#2,0U3tMOV0A0H,#010110UBJMPWAITOU3：CJNEA,#3,0U4MOVOAOH.ttOlOOllllBJMPWAITOU4：CJNEA,#4,0U5MOV0A0H,#01100110BJMPWAITOU5：CJNEA,#5,0U6MOV0A0H,#01101101BJMPWAITOU6：CJNEA,#6,0U7MOVOAOH.ttOUlllOlBJMPWAITOU7：CJNEA,#7,OU8MOVOAOH,#0000011 IBDIV AB;输出显示控制JMP WAIT0U8：CJNEA,#&0U9MOVOAOH.ttOllllll

14、lBJMPWAIT0U9：CJNEA,#9,WAITMOV0A0H,#01101111BJMPWAITXIA100：CJNER6,#100.JUD100MOVA,#BMOVPO,AMOVA.ftOOllllllBMOVP2,AJMPWAITJUD100：JNCXIA150MOVA,#BMOVPO,AJCLRCMOVA,R6SUBBA, #50LJMPXHC1XIA150：CJNER6,#150,JUD150MOVA,#BMOVPO,AMOVA.ftOOllllllB9MOVP2,A；SETBLJMP WAITJUD150： JNC XIA200MOVA,#BMOVPO,ACLRCMOVA,R6

15、SUBBLJMPA,#100XHC1XIA200：CJNER6,#200,JUD200MOVA,#BMOVPO,AMOVA, #0011111113MOVP2,A；SETBLJMPWAITJUD200：JNCXIA250MOVA,#BMOVPO,AMOVA,R6SUBBA,#150LJMPXHC1XIA250：CJNER6,#250,JUD250MOVA,#BMOVPO,AMOVA.ftOOllllllBMOVP2,A；SUBB A,#200LJMP WAITJUD250：JNCXIA300MOVA,#BMOVPO,AMOVA,R6SUBBA,#200LJMPXHC1XIA300：LJMPWA

16、ITINT_TO：CPLRET IDELAY： MOV R7,#07FHDJNZ R7,$RETEND方案二代码LEDO EQU 30H;设置初始地址LED 1 EQU 31HLED 2 EQU 32HADC EQU 35HCLOCK BITST BITEOC BITOE BITORG OOHSJMP STARTORG OBHLJMP INT_TOSTART： MOV LED 0, #00H；使89c51 X作在正常状态MOV P2, #OFFHMOV LED .1, #00HMOV LED 2, #00HMOV DPTR, STABLEMOV TMOD, #02HMOV THO, #45HM

17、OV TLO, #00HMOV IE, #82HSETB TRO:有输入值计算输出值，为显示做准备WAIT： CLR STSETB STCLR STJNB EOC, $SETB OEMOV ADC, PlCLR OEMOV A, ADCMOV B, #51DIV ABMOV LED 2, AMOV A, BMOV B, #5DIV ABMOV LED 1, AMOV LED 0, BLCALL DISPSJMP WAITINT_TO： CPL CLOCKRET I输出显不;调用延时函数DISP： MOV A, LED 0MOVC A, A+DPTRCLRMOV PO, ALCALL DELAY

18、kSETBMOV A, LED 1MOVC A,A+DPTRCLRMOV PO, ALCALL DELAYSETBMOV A, LED 2MOVC A, A+DPTRCLRORL A, #80HMOV PO, ALCALL DELAYSETBRETTABLE： DB 3FH,06H, 5BH, 4FH, 66H;与输出配合使用DELAY：MOV R6,#10D1：MOV R7,#250DJNZ R7,$DJNZ R6,DIRETDB 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FHEND5调试过程及结论对于方案一，按照电路图在PROTEUS软件中画出仿真电路图，再在Keil软件中使 用汇编语言编

19、写代码，检查调试程序运行无误后方可进行下一步，有错误时可以更具 提供的错误提示加以改正，将写好的代码生成.HEX文件，再将该文件写入89c51中， 运行仿真电路。先调节滑动变阻器的阻值，使得输入电压的大小发生变化，读出电压表的读数， 再读出数字显示器的电压大小，两者相互比较，比较后发现它们之间的误差在允许的 范围內，改变滑阻的大小，从而改变输入的电压的大小，重复多次上述步骤，每次取 值的间隔大致相同，这样便于比较差别。发现误差都在允许范围内，则该方案达到了设计要求符设计目的。方案一测量数据及误差分析如下表2所示。在表中加入了误差分析等内容，这时 判断设计是否达标的重要指标。分析表中数据知这个数

20、字电压表的设计满足设计要求，位数达到小数点后一位， 误差精度也在设计的范围内。表二测量数据及误差分析标准电压 值/V简易电压表 测量值/V绝对误差/V误差百分比00000*00*000对于方案二，与方案一类似，先按照电路图在PROTEUS软件中画出仿真电路图， 再在Ke订软件中使用汇编语言编写代码，有错误时根据错误提示加以改正，知道没有 错误。调试没有错误后，将写好的代码生成.HEX文件，再将该文件写入89c51中，运 行仿真电路。与方案一相同的检验步骤，只是方案二精确到小数点后两位，这个精度更加高。 经检验发现误差都在允许范围内，则该方案达到了设计要求符设计目的。方案二设计 成功。比较方案一

21、和方案二可知：方案二有明显的优势，它的精度高，可扩展能力强， 显示方式更加人性化。但方案一的编码简单，结构也简单，操作起来更加方便。方案二测量数据及误差分析如表3所示表三测量数据及误差分析标准电压 值/V简易电压表测量值/V绝对误差/V误差百分比00000006心得体会这次课程设计是在陈梦玮老师的指导下完成的，在这里再次感谢陈老师对我这次 课设的悉心指导。这次的课设并不是很难，在这门课设之前有了一门专门的单片机课程设计课程， 因此对于各种软件的用法，设计的思想已经有了一定了解，再加上老师的指导和自己 的努力，这次课设保质保量的完成不是什么大问题。对于这次课设的重点是PROTEUS和KEIL软件

22、的使用，这两个软件在以前的学习中 也已经用到过了，这次只要好好回忆起以前的用法以及相关的操作即可，特别注意用 汇编语言写代码设计是，最后保存文件的后缀写为.asm,这与用C语言写代码最大的 区别。本次的课程设计涉及到的电路图的连接只是停留在仿真阶段，并没有实物接线， 因此只要能够好好接好仿真电路图即可。在接线的过程中要有耐心，可以适当使用LBL 功能，可以使得电路更加清楚明了。在进行电路设计之前，要查阅相关资料，了解89c51单片机的结构、工作原理， 以及工作方式。使芯片工作在正常状态下。对于89c51芯片以前的学习中已经有所接 触，因此使用起来并不是很困难。而对于ADC0809芯片是第一次接触到，要重点学习 它的构造，这个芯片的管脚十分特别，在使用时要特别注意。其它的器件，如数码显 示器这些都比较容易，认真做下来不会有太大的问题。在熟悉了芯片的功能和用法之后，再就是电路图的工作原理，只有掌握了原理， 才可以清楚地设计电路图，才