数字电压表说明书

1、湄洲湾职业技术学院2013届毕业设计产品说明书湄洲湾职业技术学院数字电压表说明书系 别： 自动化工程系 年 级： 10级 专 业： 电气自动化 姓 名： 林敬 学 号： 1001010117 导师姓名： 明雄 职 称： 讲师 2013年5月25日11目录1.前言12.系统设计技术参数要求23.系统设计33.1系统设计总体框图33.2 各模块原理说明33.2.1 AT89S51模块33.2.2 ADC0804模数转换模块.43.2.3 四位数码管显示模块.53.3 系统总原理图说明53.4 系统印刷电路板的制作图63.5 系统的操作说明63.6 系统操作注意事项6参考文献7致谢词8附录9附录一：

2、电路总原理图9附录二：印刷电路板原理图10附录三：元件清单111.前言单片机是在一块半导体材料上集成了CPU、存储器、I/O接口等各种功能部件，具有体积小、功耗低、价格便宜、功能强、可靠性好和使用方便灵活的特点。随着以半导体集成电路为中心的微电子技术的进步，单片机在工业控制、数据采集、智能化仪表、办公自动化以及家用电器等各个储藏中得到了越来越广泛的应用。数字电压表(DigitalVoltmeter简称DVM) 是采用数字化测量技术， 把连续的模拟电压量转换成不连续 、离散的数字化形式并加以显示的仪表。 传统指针式电压表功能单一 、精度低，难于满足数字化时代的需求，采用A/D 转换器和单片机构成

3、的数字电压表，由于具有测量精度高, 抗干扰和可扩展能力强, 以及集成性能好等优点 ，目前已被广泛应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。2.系统设计技术参数要求该简易电压表对输入05V的模拟电压进行测量和数据显示（要求使用ADC0804）。具体设计要求是： （1）实现电压表的电源自检显示。（2）实现电压表的电压测量功能（电压范围为：05V）。（3）实现测试数据的正确显示。3.系统设计3.1系统设计总体框图 图3-1系统设计总体框图3.2 各模块原理说明3.2.1 AT89S51模块本设计采用以AT89S51为核心的最小系统，其电路图如图3-2。 图3-2最小系统

4、1.功能特性概括:AT89S51提供以下标准功能：40个引脚、4K Bytes Flash片内程序存储器、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个数据指针、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、片内振荡器及时钟电路。此外，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM、定时/计数器、串行通信口、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。2.本设计所用到

5、管脚说明：VCC：供电电压。 GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，能驱动8个TTL逻辑门电路。对端口写“1”时，被定义为高阻输入。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平(接地)。需要注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端保持高电平(接VCC端)，CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程期间，该引脚用于施加+12V编程电压（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入端。XTAL2：反向振

6、荡放大器器的输出端。3.2.2 ADC0804模数转换模块本模块以ADC0804芯片为核心的电路设计，其电路图如图3-3。 图3-3 ADC0804模数转换ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片。分辨率8位，转换时间100s，输入电压范围为05V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为 5V。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上，无须附加逻辑接口电路。所谓 A/D 转换器就是模拟/数字转换器（ADC） 是将输入的模拟信号转换成数字信号。ADC0804LCN与单片机AT89S51的接口是由11条线来完成的，单片机AT89S

7、51的P0口与ADC0804LCN芯片的数据传输端相连，P3.2用来作为ADC0804LCN输入时钟CLK IN控制端,P3.6与P3.7和ADC0804LCN的RW与RD端相连。3.2.3 四位数码管显示模块本模块以四个三极管驱动数码管进行显示，其电路图如图3-4。 图3-4四位数码管八段数码显示管有两种，一种是共阳数码管，其内部是由八个阳极相连接的发光二极管组成；另一种是共阴数码管，其内部是由八个阴极相连接的发光二极管组成。二者原理不同但功能相同。本设计的电压显示选用4个共阳八段数码管LED作为电路的显示使用。其中4个9012三极管是为数码管提供驱动。4个上拉电阻连接AT89S51拉高电路

8、电平为显示提供充足电压。3.3 系统总原理图说明总原理图参见附录一。数字电压表是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。本系统在接入电源后电路指示灯点亮，复位后数码管显示0.00U，电路正常运行。可接入待测电源进行测量。每次测量开始前都需要进行复位，以避免上次的测量影响到下次测量的结果。3.4 系统印刷电路板的制作图详见附录二。3.5 系统的操作说明接通电源，数码管显示0.00U则为正常情况可接入待测电压；若不为0.00U请按下复位键至正常情况是方可接入待测电压。本系统最高峰值只可到5V，若超过这依然显示5V。3.6 系统操作注

9、意事项（1）要注意该电压表的量程，切误测量比额定值大。（2）电压表使用或存放应避免高温、寒冷、阳光直射、高湿度及强烈振动环境。（3）为了延长电池的使用寿命，每次用完时应将电源拨断开。长期不用，要取出电池，以防止电池漏出电解液而腐蚀电池盒。参考文献1 李建忠，单片机原理及应用M. 西安：电子科技大学出版社，2002.22 王为青，邱文勋，51单片机应用开发案例精选M. 北京：人民邮电出版社，2007.83 张 齐，朱宁西，单片机应用系统设计技术M. 北京：电子工业出版社，2009.14 万光毅，单片机实验与实践教程1M. 北京：航空航天大学出版社，2006.55 吴金戌, 沈庆阳, 郭庭吉. 8

10、051单片机实践与应用M. 北京：清华大学出版社，20046 钟富昭，张晨，8051单片机典型模块设计与应用M. 北京：人民邮电出版社，20077 胡学海，单片机及应用系统设计M. 北京：北京电子工业出版社，20018 楼然苗，李光飞，51系列单片机设计实例M. 北京：北京航空航天大学出版社，2006致谢词三年的大学时光一晃而过，犹如白驹过隙一般的不着痕迹。可细细回想起来却又那么的耐人寻味。在毕业设计即将完成之际，我想向曾经给我帮助和支持的人表示衷心的感谢。首先我要感谢在背后辛勤劳动默默支持着我的父母，是他们的付出才有我在校园安静学习生活的机会。其次感谢湄洲湾职业技术学院，给我提供这么好的学习

11、生活环境，在校学习和生活的日子是我一生中一段难忘的经历。感谢蔡明雄老师细心为我修改论文，从他那里学到的不只是专业知识，更多的是做人的道理。感谢梁峰林老师三年来担任我们的班主任，对我们生活、学习方面都付出了许多努力，没有她的带领，我们不会成为合格的毕业生，另外还要感谢许振龙、林寿光、邱兴阳、李清生、郑维清、陈辉煌、杨阿弟、陈丽霞、宋进老师，他们在学习方面给了我大量的指导，让我学到了知识，也获得了实践锻炼的机会。他们严谨的治学态度、对我的严格要求以及为人处世的坦荡将使我终身受益。除此之外，他们对我生活的关心和照顾也使得我得以顺利完成大学的学业。在此祝愿他们身体健康，全家幸福！最后还要感谢三年来一起生活学习的同学们，人生旅途中有着各种的幸酸与喜悦。是你们在陪伴着我一起度过，希望即将融入社会的你们能够闯出属于自己的一片天空。附录附录一：电路总原理图附录二：印刷电路板原理图附录三：元件清单序号元件名称型号与规格单位数量1电阻R25 R27 4.7K只2R9R10R11R12R20R26RP2 10K只7R19 R18 1K只2