简易数字电压表的设计与制作ppt课件

1、简易数字电压表的设计与制作简易数字电压表的设计与制作摘要：摘要： 本毕业设计的课题是本毕业设计的课题是“简易数字电压表简易数字电压表的设计。该电压表的测量电路主要由四个的设计。该电压表的测量电路主要由四个模块组成：量程自动转换模块、模块组成：量程自动转换模块、A/DA/D转换模转换模块、数据处理模块及显示控制模块。块、数据处理模块及显示控制模块。A/DA/D转转换主要由芯片换主要由芯片ADC0574ADC0574来完成，它负责把采来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89S5

2、1AT89S51来完成，其负责把来完成，其负责把ADC574ADC574传送来的传送来的数字量经一定的数据处理，产生相应的显数字量经一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；另外它还控示码送到显示模块进行显示；另外它还控制着制着ADC5749ADC5749芯片的工作。显示模块主要由芯片的工作。显示模块主要由液晶液晶LCD1602LCD1602及相应的驱动芯片组成，显示及相应的驱动芯片组成，显示测量到的电压值测量电压分测量到的电压值测量电压分3 3档：档：0-200mv0-200mv，0.2-2v0.2-2v，2-20v2-20v，量程之间自动转换。，量程之间自动转换。关键字：数字电

3、压表、关键字：数字电压表、3 3位半、量程自动转换位半、量程自动转换 综合设计任务综合设计任务 设计制作一个简易数字电压表，该简易电压表对输入设计制作一个简易数字电压表，该简易电压表对输入的的020V020V模拟直流电压进行测量和数据显示。模拟直流电压进行测量和数据显示。 综合设计要求综合设计要求 （1 1测量范围测量范围0-20V0-20V。量程为。量程为0-200mV0-200mV，200mV-2V200mV-2V，2V-20V2V-20V。 （2 2显示位数为显示位数为3 3位半。位半。 （3 3各量程之间可自动转换。各量程之间可自动转换。 （4 4选取合理的元器件，搭接线路。选取合理的

4、元器件，搭接线路。 （5 5对自己所设计的简易数字电压表进行测试标定。对自己所设计的简易数字电压表进行测试标定。数字电压表基本工作原理数字电压表基本工作原理 在单片机在单片机AT89S51AT89S51的控制下，使用单片高速的控制下，使用单片高速1212位逐次位逐次比较型比较型A/DA/D转换器转换器AD574AD574将测量的电压值转换成数字形式将测量的电压值转换成数字形式并以数字形式表示在并以数字形式表示在LCD1602LCD1602上。上。模拟电压输入硬件A/D转换器显示器控制器图图1.1.系统原理框图系统原理框图模拟开关电路模拟开关电路数字电压表原理图数字电压表原理图1）数字电压表原理

5、图数字电压表原理图2 2）转换、控制、显示电路转换、控制、显示电路数字电压表数字电压表PCDPCD图图控制芯片控制芯片AT89S51 AT89S51 AT89S51 AT89S51 是美国是美国 ATMEL ATMEL 公司生产的低功耗，高性能公司生产的低功耗，高性能 CMOS8 CMOS8 位单片机，片内含位单片机，片内含 4k bytes 4k bytes 的可系统编程的的可系统编程的 Flash Flash 只读程序。存储器器件采用只读程序。存储器器件采用 ATMEL ATMEL 公司的高密度、公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 8051

6、 指令系统及引脚。指令系统及引脚。它集它集 Flash Flash 程序存储器，既可在线编程程序存储器，既可在线编程ISPISP也可用传统也可用传统方法进行编程及通用方法进行编程及通用 8 8 位微处理器于单片芯片中，位微处理器于单片芯片中，ATMEL ATMEL 公司的功能强大，低价位公司的功能强大，低价位 AT89S51AT89S51单片机可为您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。域。功能特性概述：功能特性概述： AT89S51 AT89S51 提供以下标准功能：提供以下标准功能：4k 4k 字节字节 Flas

7、h Flash 闪速存储闪速存储器，器，128 128 字节内部字节内部 RAMRAM，32 32 个个 I IO O 口线，看门狗口线，看门狗WDTWDT），两个数据指针，两个），两个数据指针，两个 16 16 位定时计数器，一位定时计数器，一个个 5 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，荡器及时钟电路。同时，AT89S51 AT89S51 可降至可降至 0Hz 0Hz 的静态逻的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止停止 CPU CPU

8、的工作，但允许的工作，但允许 RAMRAM，定时计数器，串行通，定时计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM RAM 中的内容，中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。件复位。AD89S51AD89S51引脚说明：引脚说明：VCCVCC：电源电压输入端。：电源电压输入端。 GNDGND：电源地。：电源地。 P0P0口：口：P0P0口为一个口为一个8 8位漏级开路双向位漏级开路双向I/OI/O口口P1P1口：口：P1P1口是一个内部提供上拉电阻的口是一个内部提供上拉

9、电阻的8 8位双向位双向I/OI/O口口P2P2口：口：P2P2口为一个内部上拉电阻的口为一个内部上拉电阻的8 8位双向位双向I/OI/O口口P3P3口：口：P3P3口管脚是口管脚是8 8个带内部上拉电阻的双向个带内部上拉电阻的双向I/OI/O口，可接收输出口，可接收输出4 4个个TTLTTL门电流。门电流。P3P3口除了作为普通口除了作为普通I/OI/O口，还有第二功能：口，还有第二功能： P3.0 RXDP3.0 RXD串行输入口）串行输入口） P3.1 TXDP3.1 TXD串行输出口）串行输出口） P3.2 /INT0P3.2 /INT0外部中断外部中断0 0） P3.3 /INT1P

10、3.3 /INT1外部中断外部中断1 1） P3.4 T0P3.4 T0T0T0定时器的外部计数输入）定时器的外部计数输入） P3.5 T1P3.5 T1T1T1定时器的外部计数输入）定时器的外部计数输入） P3.6 /WRP3.6 /WR外部数据存储器的写选通）外部数据存储器的写选通） P3.7 /RDP3.7 /RD外部数据存储器的读选通）外部数据存储器的读选通） P3P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 I/OI/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。RSTRS

11、T：复位输入端，高电平有效。：复位输入端，高电平有效。ALE/PROGALE/PROG：地址锁存允许：地址锁存允许/ /编程脉冲信号端。编程脉冲信号端。PSENPSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。EA/VPPEA/VPP：外部程序存储器访问允许。：外部程序存储器访问允许。XTAL1XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。 XTAL2XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。：片内振荡器反相放大器的输出端。图2.AD89S51引脚图A/DA/D转换转换AD574 AD574 AD574A

12、D574是美国模拟数字公司是美国模拟数字公司AnalogAnalog推出的单片高速推出的单片高速1212位逐次比较型位逐次比较型A/DA/D转换器，内置双极性电路构成的混合转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的阻容件即可构成一个完整的A/DA/D转换器，其主要功能特性转换器，其主要功能特性如下：如下：（分辨率：（分辨率：1212位位（非线性误差：小于（非线性误差：小于1/2L

13、BS1/2LBS或或1LBS1LBS（转换速率：（转换速率：25us25us（模拟电压输入范围：（模拟电压输入范围：010V010V和和020V020V，005V5V和和0010V10V两档四种两档四种（电源电压：（电源电压：15V15V和和5V5V（数据输出格式：（数据输出格式：1212位位/8/8位位（芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式（芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式AD574AD574的引脚说明：的引脚说明： 1. Pin1(+V)+5V1. Pin1(+V)+5V电源输入端。电源输入端。 2. Pin2()2. Pin2()数据模式选择端数据模式选择端 。3. Pin3

14、()3. Pin3()片选端。片选端。 4. Pin4(A0)4. Pin4(A0)字节地址短周期控制端。字节地址短周期控制端。5. Pin5()5. Pin5()读转换数据控制端。读转换数据控制端。 6. Pin6(CE)6. Pin6(CE)使能端。使能端。 7. Pin7(V+)7. Pin7(V+)正电源输入端，输入正电源输入端，输入+15V+15V电源。电源。 8. Pin8(REF OUT)10V8. Pin8(REF OUT)10V基准电源电压输出端。基准电源电压输出端。 9. Pin9(AGND)9. Pin9(AGND)模拟地端。模拟地端。 10. Pin10(REF IN)

15、10. Pin10(REF IN)基准电源电压输入端。基准电源电压输入端。 11. Pin(V-)11. Pin(V-)负电源输入端，输入负电源输入端，输入-15V-15V电源。电源。 12. Pin1(V+)12. Pin1(V+)正电源输入端，输入正电源输入端，输入+15V+15V电源。电源。 13. Pin13(10V IN)10V13. Pin13(10V IN)10V量程模拟电压输入端。量程模拟电压输入端。 14. Pin14(20V IN)20V14. Pin14(20V IN)20V量程模拟电压输入端。量程模拟电压输入端。 15. Pin15(DGND)15. Pin15(DGN

16、D)数字地端。数字地端。 16. Pin16Pin27(DB0DB11)1216. Pin16Pin27(DB0DB11)12条数据总线。条数据总线。 17. Pin28(STS)17. Pin28(STS)工作状态指示信号端。工作状态指示信号端。图图3.AD5743.AD574引脚图引脚图液晶显示液晶显示LCD1602LCD1602 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的用表、电子表及很多家

17、用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。主要是数字、专用符号和图形。 在单片机系统中应用晶在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：显示质量高液显示器作为输出器件有以下几个优点：显示质量高, ,数数字式接口字式接口, ,体积小、重量轻体积小、重量轻, ,功耗低。功耗低。LCD1602LCD1602主要技术参数：主要技术参数：显示容量显示容量:16:162 2个字符个字符芯片工作电压芯片工作电压:4.55.5V:4.55.5V工作电流工作电流:2.0mA(5.0V):2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压模块最佳工作电压:5.0V:5.0V字符尺寸字符尺寸:2.9

18、5:2.954.35(W4.35(WH)mmH)mmLCD1602LCD1602引脚功能说明：引脚功能说明： LCD1602LCD1602采用标准的采用标准的1414脚无背光或脚无背光或1616脚带背光脚带背光接口，各引脚接口说明如表接口，各引脚接口说明如表1 1所示所示: :编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表表1. LCD10621. LCD1062引脚说明引脚说明通

19、道选择通道选择CD4051CD4051功能概述：功能概述： CD4051/CC4051CD4051/CC4051是单是单8 8通道数字控制模拟电子开关，有通道数字控制模拟电子开关，有三个二进制控制输入端三个二进制控制输入端A A、B B、C C和和INHINH输入，具有低导通阻输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为抗和很低的截止漏电流。幅值为4.54.520V20V的数字信号可控的数字信号可控制峰值至制峰值至20V20V的模拟信号。例如，若的模拟信号。例如，若VDD=+5VVDD=+5V，VSS=0VSS=0，VEE=-13.5VVEE=-13.5V，则，则0 05V5V的数字信号可控

20、制的数字信号可控制-13.5-13.54.5V4.5V的模的模拟信号。这些开关电路在整个拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSSVDD-VSS和和VDD-VEEVDD-VEE电源范围电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INHINH输入端输入端=“1=“1时，所有的通道截止。三位二进制信号时，所有的通道截止。三位二进制信号选通选通8 8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。其中通道中的一通道，可连接该输入端至输出。其中VEEVEE可以接负电压，也可以接地。当输入电压有负值时，可以接负电压，也可以接地。当输入电压有负值时，VE

21、EVEE必须接负电压，其他时候可以接地。必须接负电压，其他时候可以接地。CD4051CD4051参数：参数： 电源电压范围电源电压范围3V3V15V 15V 输入电压范围输入电压范围0V0VVDDVDD工作温度范围工作温度范围M M类类5555125125E E 类类.40408585图图4.CD40514.CD4051引脚图引脚图CD4051引脚说明引脚说明1 2 4 5 12 13 14 15 IN/OUT 输入输入/输出输出9 10 11 A B C 地址端地址端3 OUT/IN 公共输出公共输出/输入端输入端6 INH 禁止禁止端端7 VEE 负电压端负电压端8 Vss 数字信号接地数

22、字信号接地端端16 VDD 电源端电源端开 始显示器自检AD控制通道自检初始化AD转换、丈量转换、显示自 动 量 程 判断若不是最低量程则一级量程报警显示最高量程？升量程超量程欠量程NY程序流程图程序流程图系统的焊接系统的焊接 由于本次制作数字电压表使用的是万能版，所由于本次制作数字电压表使用的是万能版，所以在焊接上要特别注意引线的排列方式，否则不但以在焊接上要特别注意引线的排列方式，否则不但调试时不好看清导线走向检查电路是否连接正确，调试时不好看清导线走向检查电路是否连接正确，而且电路容易受到很大的干扰。在排布元器件是要而且电路容易受到很大的干扰。在排布元器件是要注意元器件的位置，能接近的元

23、器件尽量接近并且注意元器件的位置，能接近的元器件尽量接近并且使用其引脚搭线，这样可以使板子上的电路简单明使用其引脚搭线，这样可以使板子上的电路简单明了，便于查看。引线在焊接前首先要剥去塑胶皮使了，便于查看。引线在焊接前首先要剥去塑胶皮使金属芯露出，金属芯不宜过长，一般为左右，金属芯露出，金属芯不宜过长，一般为左右，并且焊接前需镀锡。并且焊接前需镀锡。系统的调试系统的调试 本次制作调试共分为个部分：本次制作调试共分为个部分：(1)(1)单片机显示器的调试单片机显示器的调试 在焊接完单片机和显示器后，将显示程序拷入单片器，在焊接完单片机和显示器后，将显示程序拷入单片器，看显示器是否能正常显示程序中的符号。如果显示正看显示