数字电压表的仿真设计

1、目 录引 言3第一章 单片机概述41.1 单片机的简介41.2 单片机的应用领域41.3 单片机的发展趋势5第二章 AT89C51单片机组成原理72.1 单片机AT89C5172.2 AT89C51的特点72.3 ADC0808内部逻辑结构11第三章 PROTUES和KEIL软件介绍123.1 PROTUES软件的介绍123.2 KEIL软件介绍14第四章 数字电压表的设计方案164.1 总体设计思路164.2 设计意义164.3 数字电压表的功能要求17第五章 数字电压表的仿真设计185.1 数字电压表的硬件电路185.2 数字电压表的软件设计195.3数字电压表的仿真调试20总 结21致

2、谢21参考文献22 数字电压表的仿真设计田乐乐 摘 要：设计采用AT89C51单片机、A/D转换器ADC0808和共阳极数码管为主要硬件，分析了数字电压表Proteus软件仿真电路设计及编程方法。将单片机应用于测量技术中，采用ADC0808将模拟信号转化为数字信号，用AT89C51实现数据的处理，通过数码管以扫描的方式完成显示。设计的数字电压表可以测量05 V的电压值，AT89C51为8位单片机，当ADC0808的输入电压为5 V时，输出数字量值为+499 V。本设计电路简单、成本低、性能稳定。数字电压表主要分为四部分：测量部分、显示部分、脉冲部分、供电部分。测量部分是通过4位半双积分式A/D

3、转换器ICL7135芯片实现。ICL7135对模拟电压进行A/D转换，输出BCD码，并自动输出极性判断信号，同时ICL7135用动态扫描传送数据使数码管亮灭的时间间隔短，保证了测量结果的稳定显示。74LS47和共阳数码管是显示部分，74LS74译码器接收ICL135的BCD码译码成控制信号去点亮数码管，从而显示出所测的模拟电压值。用ICM7556配上合适的电阻电容组成多谐振荡器作为脉冲部分产生标准的137KHz频率提供ICL7135工作时针信号。外接+5V和74HC04产生的-5V是供电部分给整个电路供电。关键词：数字电压表 单片机 AT89C51 ADC0808Abstract：Design

4、 USES AT89C51 single-chip microcomputer, A/D converter ADC0808 and anode digital pipe for were the main hardware, Analyzes the digital voltmeter Proteus software simulation circuit design and programming method. Will microcomputer application for measuring technology, using ADC0808 analog signal int

5、o a digital signal, with AT89C51 realize the data processing, through the digital tube with a scanning way completes display. The design of the digital voltmeter can measure 0 5 V voltage value, AT89C51 single chip for eight, when the ADC0808 input voltage for 5 V, digital output value of + 4.99 V.

6、This design circuit is simple, low cost and stable performance. digital voltmeter measurement are mainly divided into four parts: part, that part, pulse, power supply. Measurement part is through four half A/D converter ICL7135 chip. ICL7135 to simulate A/D conversion voltage output, and automatic B

7、CD output signal, and ICL7135 polarity judgment with dynamic scanning GuanLiang digital data transmission to destroy the time interval is short, guarantee the stability of measurement results. 74LS47 and Yang digital display 74LS74 part, is receiving the decoder ICL135 BCD decoding into the control

8、signal to light, which showed that the simulation test voltage values. ICM7556 with matching appropriate resistance composed many harmonic oscillator as capacitance have standard 137KHz pulse frequency signal. ICL7135 provide working hour External + 5V and 74HC04 produces - for the part is 5V circui

9、t power supply. Key words：AC80C51 microcontroller ADC0808 Digital voltage引 言由于单片机具有简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点，已经在各个技术领域得到了迅猛发展。数字电压表（Digital 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

10、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。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水平。本设计重点介绍单片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理。二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机。这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。它的出现是近代计

11、算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在这个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。 单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 这种单片机的使用领域已十分广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方

12、便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。单片机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机。第一章 单片机概述1.1 单片机的简介单片机又称微型控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS- 48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训

13、教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。DP-51S单片机仿真实验仪是由广州致远电子有限公司设计的DP系列单片机仿真实验仪之一，是一种功能强大的单片机应用技术学习、调试。1.2 单片机的应用领域单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴：一、在智能仪器仪表的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长

14、度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。二、在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。三、在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。四、在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通

15、信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。五、单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 此外，单片机在工商、金融、科研、教育、国防航空等领域都有着十分广泛的用途。1.3 单片机的发展趋势单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有

16、，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：一、微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。

17、此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。二、低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。像80C51就采用了HMOS（即高密度金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS虽然功耗低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则

18、具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。三、主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以80C51占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集合（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEX公司近年的单片机产量与日俱增，与其底价质优的优势，占据一定的市场份额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时

19、期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补、相辅相成、共同发展的道路。九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHZ，片内带有PWM输出、监视定时器WDT、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的发展，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网等方面得到大量应用。 这种单片机的使用领域已十分广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每

20、个人的生活之中。第二章 AT89C51单片机组成原理2.1 单片机AT89C51AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。2.2 AT89C51的特点40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存

21、储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器 此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。主要特性有： 与MCS-51单片机产品兼容 4K字节在系统可编程Fla

22、sh存储器 1000次擦写周期 全静态工作：0Hz-33MHz 32个可编程I/O口线 2个16位定时器/计数器 6个中断源 全双工UART串行通道 低功耗空闲和掉电模式 掉电后中断可唤醒 看门狗定时器 双数据指针 灵活的ISP编程（字或字节模式） 4.0-5.5V电压工作范围51单片机的功能结构框图如图2-1所示。图2-1 51单片机功能结构框图51单片机芯片内部集成了 CPU、RAM、ROM、定时/计数器和I/O口等各功能部件，并由内部总线把这些不见连接在一起。51单片机内部包含以下一些功能部件：(1) 一个8位CPU；(2) 一个片内振荡器和时钟电路；(3) 4KB ROM（80C51有

23、4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31片内有无ROM）；(4) 128B内RAM；(5) 可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；(6) 两个16位定时/计数器；(7) 21个特许功能寄存器; AT89C51单片机一般采用双列直插DIP封装，共40个引脚，图2-2为引脚排列图。40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。图2-2 AT89C51引脚图1.电源(1)Vcc芯片电源，接+；(2)Vss接地端。2.时钟XTAL1、XTAL2晶体振荡电路反相输入端和输出端。使用内部振荡电路时外接石英晶体。3.控制线 控制线共有4根，其中3根是复用线。所谓复用线是指

24、具有两种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能。 (1)ALE/PROG地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址。 80C51在并行扩展外存储器（包括并行扩展I/O口）时，P0口用于分时传送低8位地址和数据信号，且均为二进制数。那么如何区分是低8位地址还是8位数据信号呢？当ALE信号有效时，P0口传送的是低8位地址信号；ALE信号无效时，P0口传送的是8位数据信号。在ALE信号的下降沿，锁定P0口传送的内容，即低8位地址信号。 需要指出的是，当CPU不执行访问外RAM指令（MOVX）时，ALE以时钟振荡频率1 / 6的固定频率输出，因此A

25、LE信号也可作为外部芯片CLK时钟或其他需要。但是，当CPU执行MOVX指令时，ALE将跳过一个ALE脉冲。 ALE端可驱动8个LSTTL门电路。 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 (2)PSEN外ROM读选通信号。 80C51读外ROM时，没个机器周期内PSEN两次有效输出。PSEN可作为外ROM芯片输出允许OE的选通信号。在读内ROM或读外RAM时，PSEN无效。 PSEN可驱动8个LSTTL门电路。 (3) RST/Vpd复位/备用电源。 正常工作时，RST（Reset）端为复位信号输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平，80

26、C51芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，CPU从0000H开始执行指令。 Vpd功能：在Vcc掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由Vpd向片内供电，以保持片内RAM中的数据不丢失。 (4) EA/Vpp 内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：正常工作时，EA为内外ROM选择端。80C51单片机ROM寻址范围为64KB，其中4KB在片内，60KB在片外（80C31芯片无内ROM，全部在片外）。当EA保持高电平时，先访问内ROM，但当PC（程序计数器）值超过4KB（0FFFH）时，将自动转向执行外ROM中的程序。当EA保持低电平时，则只访问外ROM，不管芯片内有否内ROM。对8

27、0C31芯片，片内无ROM，因此EA必须接地。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚用于施加编程电源Vpp。对4个控制引脚，应熟记起第一功能，了解其第二功能。严格来讲，80C51的控制线还应该包括P3口的第二功能。4. I/O引脚 80C51共有4个8位并行I/O端口,共32个引脚 (1)P0口8位双向I/O口。 在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P0口可用作双向I/O口。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P0口可用于分时传送低8位地址(地址总线)和8位数据信号(数据总线)。位结构如图2-3所示。P0口能驱动8个LSTTL门。2.3 A

28、DC0808内部逻辑结构 八路数字电压表主要利用A/D转换器，处理过程是先用A/D转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成正比关系运算得到对应的模拟电压值，然后把模拟值通过显示器显示出来。设计时假设待测的输入电压为八路，电压值的范围为05V，要求能在4位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。测量的最小分辨率为0.0119V,c测量误差为0.02V。 图2-3 ADC0808引脚图ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直

29、插式封装，15和2628（IN0IN7）：8路模拟量输入端。8、14、15和1721：8位数字量输出端，22（ALE）：地址锁存允许信号，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（+）和1

30、6（VREF（-）：参考电压输入端11（Vcc）：主电源输入端。13（GND）：地。2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。第三章 PROTUES和KEIL软件介绍3.1 PROTUES软件的介绍Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。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。Proteus软件具有其它EDA工具软件（如mu

31、ltisim）的功能，其功能特点如下:原理布图，PCB自动或人工布线，SPICE电路仿真等。其革命性的特点如下：（1）互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。（2）仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。Protues提供了丰富的资源: （1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有3

32、0多个元件库。（2）Proteus可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。（3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。 具有3大功能模块:个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真；ARES PCB设计。

33、Proteus软件的ISIS工作界面如图3-1所示。图3-1 Proteus软件的工作界面（4）Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 软件仿真支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。3.2 KEIL软件介绍Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇

34、编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。Vision2支持所有的Keil 80C51的工具软件，包括C51编译器、宏汇编器、链接器器/定位器和目标文件至Hex格式转换器，Vision2可以自动完成编译、汇编、链接程序等操作。（1）C51编译器和A51汇编器由Vision2 IDE创建的源文件，可以被C51编译器或A51汇编器处理，生成可重定位的object文

35、件。Keil C51编译器遵照ANSI C语言标准，支持C语言的所有标准特性。另外，还增加了几个可以直接支持80C51结构的特性。Keil A51宏汇编器支持80C51及其派生系列的所有指令集。（2）LIB51库管理器LIB51库管理器可以从由汇编器和编译器创建的目标文件建立目标库。这些库是按规定格式排列的目标模块，可在以后被链接器所使用。当链接器处理一个库时，仅仅使用了库中程序使用了的目标模块而不是全部加以引用。（3）BL51连接器/定位器BL51链接器使用从库中提取出来的目标模块和有编译器、汇编器生成的目标模块，创建一个绝对地址目标模块。绝对地址目标文件或模块包括不可重定位的代码和数据。所

36、有的代码和数据都被固定在具体的存储器单元中。（4）Vision2软件调试器Vision2软件调试器能十分理想地进行快速、可靠的程序调试。调试器包括一个高速模拟器，可以使用它模拟整个80C51系统，包括片上外围器件和外部硬件。当从器件数据库选择器件时，这个器件的属性会被自动配置。（5）Vision2硬件调试器Vision2调试器提供了几种在实际目标硬件上测试程序的方法。安装MON51目标监控器到目标系统，并通过Monitor-51接口下载程序；使用高级GDI接口，将Vision2调试器与多功能EDA软件Proteus相连接，通过Vision2的人机交互环境可实现仿真操作。此外，Vision2还具

37、有极其强大的软件环境、友好的操作界面和简单快捷的操作方法，主要表现在以下几点： 丰富的菜单栏； 可以快速选择命令按钮的工具栏； 一些源代码文件窗口；对话框窗口；直观明了的信息显示窗口。Keil的操作界面如图3-2所示。图3-2 Keil的操作界面（6）RTX51实时操作系统RTX51实时操作系统是针对80C51为控制器系列的一个多任务内核。RTX51实时内核简化了需要对实时事件进行反应的复杂应用的系统设计、编程和调试。这个内核完全集成在C51编译器中，使用非常简单。任务描述表和操作系统的一致性由BL51链接/定位器自动进行控制。第四章 数字电压表的设计方案4.1 总体设计思路 按系统功能要求，

38、决定控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0808.系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行其功能的扩展。本文采用AT89S51作为核心元件，AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。采

39、用NS公司的分辨率为8位的逐次比较型的高精度的模数转换器ADC0808，ADC0808是带有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CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。把采取的电压进行处理然后通过单片机的P口送到单片机然后经过程序处理，由LED电路把电压数值显示出来。单片机加上外围的串口显示电路由74LS245和数码管三极管组成。器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价AT

40、89s51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。4.2 设计意义这个课题的目的和意义在于使自己掌握对数字电压表的理解，自己动手设计数字电压表与仿真,它可以广泛的应用于电压测量外，通过各种变压器还可以测量其他电量和非电量，测量是一种认识过程，就是用实验的方法将被测量和被选用的相同参量进行比较，从而确认它的大小。DVM广泛应用于测量领域每期测量的准确度和可信度取决于它的主要性能和技术指标。所示我们要学习和掌握如何设计DVM就显得十分重要。高等职业学院培养面向生产、建设、管理和服务第一线的高等技术应用型人才的最后一个教学环节。是培养学生综合运用所学基础理论、基本知识、基本

41、技能和专业知识的重要手段。通过完成某一课题，可以进一步检验学生处理实际问题的能力；使学生掌握基本的设计(科研)方法，受到初步的工程技术训练。并可综合衡量教学质量，以利于提高教学管理水平。培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，使学生获得从事专业工作所必需的基本训练和科学研究工作的初步能力。毕业设计（论文）作为培养学生创新精神和实践能力的一次较为系统的训练，应注重以下方面能力的培养：调查研究、阅读文献资料和收集资料的能力；理论分析、制定设计工作方案的能力；独立进行数据的处理、编写代码的能力；撰写设计说明书或论文报告的能力；语言表达、思辩能力，阐述观点准确

42、、清楚回答问题的能力。毕业设计（论文）工作，要按照学校制订的专业人才培养方案（教学计划）组织实施。毕业设计（论文）应结合职业技能标准、企事业单位的生产和工作实际，确定毕业设计（论文）题目，明确内容与要求，达到对学生进行全面综合训练的目的。同时，为达到岗前训练的目的，鼓励学生在就业岗位进行毕业设计（论文）。应在满足专业人才培养目标的前提下，尽可能结合生产、建设、管理和服务等领域的实际，真题真做。在内容要求上，要明确专业基本技能训练与培养创新能力所占的比重，并使学生在规定的毕业设计（论文）工作时段内，能满负荷地工作。对毕业设计软件作品和论文篇幅，做出明确合理的规定。4.3 数字电压表的功能要求本设

43、计的基本内容是使基于单片机所设计出的数字电压表可以测量的路输入电压值，要求能在4位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。测量的最小分辨率为0.0119V,c测量误差为0.02V。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行路其他/转换量的测试，远程测试结果传送等功能。所要解决的主要问题是如何更有效地设计要求的简易数字电压表，特别是要注意其测量电压的误差，难点是数码管需轮流显示或单路显示所测量出的电压值，并且能使软硬件有合起来。第五章 数字电压表的仿真设计5.1 数字电压表的硬件电路数字电压表的硬件电路图由单片机最小系统，ADC0808数据采集电路和四位一体的共阳极显示电路构成，如图5-1所示

44、。ADC0808数据采集电路的D0D7端与P1口相连，通道选择端ADDA,ADDB,ADDC直接接地，因此该电路道固定为INO。时钟信号CLOCK，启动信号START，转换结束信号EOC及输出允许信号OE分别接至P2.4P2.7端。共阳极显示电路的位选线接至P2.0P2.3，段落接至P0口，AT89C51单片机的输出端口不足以驱动共阳极动态显示电路，可加三极管放大电路或74LS244,74LS373等集成芯片进行驱动。图5-1 数字电压表仿真图在软件中找到所需要的元件即可制作硬件电路图，数字电压表仿真电路的元件清单如表5.1所示。表5.1 数字电压表元件清单序号元件名称规格数量151单片机AT

45、89C511个2晶振12MHz1个3起振电容30PF陶瓷电容2个4复位电容10UF，16V电解电容1个5复位电容10K电阻1个6A/D转换器ADC08081个7电阻220,4.7 K若干8可调电阻10K1个9LED数码管共阳极四位一体数码管1个5.2 数字电压表的软件设计数字电压表由主程序，定时器中断子程序和显示子程序等部分组成。在KEIL软件中进行程序设计，如图5-2所示。图5-2用KEIL软件编译和生成HEX文件主程序主要包括初始化程序，A/D转换程序，数值转换程序组成。初始化程序对显示存储区清零，同时设置定时器初值，工作方式及中断允许。数值转换程序的功能是将A/D转换后的数字量转换成可供

46、显示的十进制非压缩BCD码，存入30H33H中，用KEIL软件编译程序和生成HEX文件。5.3 数字电压表的仿真调试画出硬件接件接线图，可省略动态扫描显示驱动电路，但必须对源程序位选线状态做适当调试。PROTEUS仿真电路图如图5-3所示，晶振电路和复位电路可省略。将KEIL软件编译并生成的HEX文件加载到AT89C51单片机中，运行结果如图5-3所示。将“数字电压表.HEX”文件加入PROTEUS中，进行虚拟仿真，然后双击AT89C51单片机芯片，可以打开元件编辑对话框，选取目标代码文件“数字电压表.HEX”。全速启动仿真，用鼠标单击可调电阻两端“+”，“-”控制点，观察LED数码管的显示数

47、值。调节可调电阻器的大小，数码管的显示值会随之变化。图5-3 数字电压表的仿真图总 结单片机的设计至今为止已经进入了令人鼓舞的阶段，在进行了长达两个多月的时间的摸索与实验，使我不仅仅是对于单片机入门软件与硬件的常用设计与功能，还使我对于一项设计研究的制作过程所需要的详细步骤和具体的实现方法的力度的掌握。当然在这次宝贵的毕业设计活动中，经验才是对于我们最大的收获，而且还增强了自身对未知问题以及对知识的深化认识的能力，用受益匪浅,这个词语来概括这次难忘的活动我觉得再合适不过了。但是，光是完成了作品还是不可以自我满足的，在从一开始的时候就怀着将作品制作得更加人性化，更加令人满意，更加地使功能完美又方

48、便地被应用领域这个最终目的下，随着对单片机这门学科的认识加深，到达了拓展的程度，我想这个目的将在不远的时期内被实现。总之，这次设计从软件编写、调试到软硬件联机调试，我倾注了大量的时间和心血。真是曾经为程序的编写而冥思查找过，曾经为无法找出错误而郁闷苦恼过，也曾经为某一功能不能实现而犹豫彷徨过，但最终我成功了。因为我不仅品味到了结果的喜悦，更明白了过程的弥足珍贵。致 谢感谢彭丽萍老师的指导！感谢您在百忙之下抽出时间为我指导！谢谢您对我的毕业设计及毕业论文给予悉心指导，提出了许多改进建议使我的毕业设计、毕业论文得以如期完成，在此致上最真挚的谢意。在这次毕业设计中遇到了许多的问题，最终都是在您的耐心

49、讲解下才让问题得到迎刃而解，从而让我坚持了下来，直到最后设计的顺利完成。通过这次毕业设计使我收获很大，让我初步掌握了单片机系统的设计流程，掌握了一些电路设计技巧及学会仿真器的使用、89C51单片机的程序基本原理。三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。感谢我的爸爸妈妈，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在

50、论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！ 同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。 最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。也感谢金肯职业技术学院所有教导过我的老师，谢谢您们三年来的悉心教导与关爱（参考文献）1. 张志良编著.单片机原理与控制技术.第2版. 机械工业出版社2. 周立功编著.单片机基础实验指导书.第1版. 广州周立功单片机发展有限公司出版社3. 杨志忠编著.模拟电子技术.第1版. 高等教育出版社出版4. 顾亚文编著.单

51、片机原理与应用。附 录：LED_0EQU 30H;个位LED_1EQU 31H;十位LED_2EQU 32H;百位LED_3EQU 33H;存放千位段码ADC EQU 35HCLOCK BITP2.4;定义0809时钟位ST BITP2.5EOC BITP2.6OE BITP2.7 ORG00H SJMPSTART ORG0BH LJMPINT_T0 ORG30HSTART: MOVLED_0,#00H MOVLED_1,#00H MOVLED_2,#00H MOVDPTR,#TABLE;段码表首地址 MOVTMOD,#02H MOVTH0,#245 MOVTL0,#00H MOVIE,#82H SETBTR0WAIT: CLRST SETBST CLRST;启动AD转换 JNBEOC,$;等待转换结果 SETBOE MOVADC,P1;读取AD转换结果 CLROE MOVA,ADC;AD转换结果转换成BCD码 MOVR7,A MOVLED_3,#00H MOVLED_2,#00H MOVA,#00HLOOP1: ADDA,#20H;一位二进制码