基于单片机的数字式电压表

1、信 息 工 程 学 院课 程 设 计 报 告设计题目: 基于单片机的数字式电压表设计 名 称: 电子信息专业基础课程设计 班 级: 电子1004 姓 名: 刘儒文 刘琼 学 号: 2010013282 2010013281 设计时间: 2012.12.26 至 2013.01.09 指导教师: 王本有 评 语: 评阅成绩: 评阅教师: 目 录引 言I一、课程设计的性质和目的2二、课程设计的要求2三、主要仪器设备及软件2四、课程设计题目及要求2五、课题分析及设计思路25.1、课题分析及总体设计25.2、硬件设计25.2.1 系统总体设计框图25.2.2 单片机系统35.2.3 AD转换电路65.

2、3、软件设计8六、程序主要代码与分析8七、实验结果截图10八、心得体会11参考文献12引 言 电子电压表主要用于测量各种高、低频信号电压，它是电子测量中使用最广泛的仪器之一。根据测量结果的显示方式及测量原理不同，电压测量仪器可分为两大类：模拟式电压表(AVM）和数字式电压表（DVM）。模拟式电压表是指针式的，多用磁电式电流表作为指示器，并在表盘上刻以电压刻度。数字式电压表首先将模拟量经模数（A/D）转换器变成数字量，然后用电子计数器计数，并以十进制数字显示被测电压值。众所周知，模拟电压表精度较高，曾经有很广阔的市场，现在依然有不少工程师依然在使用模拟电压表。的确模拟电压表在显示测量值方面精度校

3、准，然而却也存在问题。模拟电压表采用用指针式，里面是磁电或电磁式结构，所以其响应速度较慢。然而在高速发展的当今社会，高速信号处理的需求越来越多，由于模拟电压表响应速度较慢已经不适用与高速信号领域，取而代之的将是数字电压表。但数字电压表由于存在采样误差，精度不是很高。不过目前可以通过技术手段来缩小误差。使其精度达到与模拟电压表一样精确甚至更高。可见将来数字电压表必将取代模拟电压表。现在有越来越多的数字测量仪器的出现但原理皆与数字电压表殊途同归，因此研究数字电压表有着很大现实意义。一、课程设计的性质和目的通过课程设计，巩固在课堂上学到的有关电子技术、单片机、微机原理等课程的基本知识和基本方法，强化

4、知识的综合运用和技能基本训练，通过硬件电路的设计和相应软件的编写，掌握软硬结合的控制程序设计，达到能独立阅读、编制和调试一定规模的电子产品制作或仿真。二、课程设计的要求1、遵循软硬件模块化设计。2、要求程序结构化设计。3、要求程序结构合理，语句使用得当，并附有必要的注释。4、适当追求编程技巧和程序运行效率。三、主要仪器设备及软件PC机、绘图软件、仿真软件等。四、课程设计题目及要求选题后，有课题负责老师具体安排题目：基于单片机的数字式电压表要求：能测量滑动变阻器上的电压；当电压超过4v时，蜂鸣器报警。五、课题分析及设计思路5.1、课题分析及总体设计通过滑动变阻器产生可变电压；用ADC0804采集

5、模拟电压转换成数字信号；将此数字信号用七段数码管显示；连接蜂鸣器以用来电压过高是报警。5.2、硬件设计5.2.1 系统总体设计框图 本系统采样Atmel89C51单片机作为控制核心，以ADC0804为数据采样系统，实现被测电压的数据采样；使用系列比较器检测输入电压的范围，用共阴极数码管显示结果。 显示电路 AD转换 输入电压 51单片机 报警电路图15.2.2 单片机系统单片机最小系统包括复位电路，晶振电路，电源电路，仿真时需搭建复位电路和晶振电路。晶振电路：图2复位电路：图3报警电路：图4 单片机最小系统如下所示，其中P1口用于驱动数码管，P0口用于数码管显示，P2 口用于接收ADC0809

6、转换的数据，P3口用于蜂鸣器报警。单片机最小系统：图55.2.3 AD转换电路ADC0804的引脚图：图6ADC0804的特性： CMOS的逐步逼近式AD转换器。 具有8位分辨力，转换时间为100微秒，而最大误差为1个LSB 值(最小电压刻度)。 采用差动式模拟电压输入，三态式数字输出。 模拟输入电压范围为0到5V(千万不要输入过高电压，一下子就烧毁)。 ADC0804与单片机的连接：图75.3、软件设计（设计思路及软件流程图） 软件部分采用模块化程序设计的方法，由单片机控制主程序、A/D转换子程序、电压检测及继电器控制程序、七段数码管显示组成。系统软件设计是在KeilC编译环境下进行的，由于

7、C语言程序可移植性好，所以提高了编程的效率。软件程序流程图：声明函数设置扫描信号初始值开始读取显示区数组，转换显示编码输出/延迟4个字？20次?返回NoNoyesyes开始声明变量与函数调用显示函数读取ADC转换结果转换千位数转换百位数转换十位数转换个位数=4V调用蜂鸣器发声函数4V 显示函数 主程序六、程序主要代码与分析（关键代码要有注释）：#include /定义8051寄存器的头文件#define SEG P0 /声明七段数码管的位置sbit buzzer=P31; /声明蜂鸣器的位置 sbit relay=P30; /声明继电器的位置char TAB10= 0xc0, 0xf9, 0x

8、a4, 0xb0, 0x99,/数字04 0x92, 0x83, 0xf8, 0x80, 0x98 ; /数字59unsigned char disp4=0, 0, 0, 0; /声明显示区数组void display(void); /声明显示函数void delay1ms(char); /声明延迟函数void pulse_BZ(int,int,int); /声明蜂鸣器发声函数 void pluse_RL(int,int,int); /声明继电器控制函数main() /主程序开始unsigned int results; / 声明变量resultswhile(1) /无穷循环 SEG=0xff

9、; /关闭七段数码管 buzzer=1; /输出高电平 P2=0xff; /全灭results= P2*196; /读取ADC804的转换结果再乘以196disp3=results/10000; /获得千位数disp2=(results/1000)%10; /获得百位数disp1=(results/100)%10; /获得十位数disp0=(results/10)%10; /获得个位数display(); /显示函数if (disp3=4) /若电压超过4V pulse_BZ(); /调用蜂鸣器发声函数 /无穷循环结束 /主程序结束void display(void) /显示函数开始char

10、j,scan; /声明变量字符型变量j,scanchar i=20; /扫描20次while (-i=0) /while循环开始scan=1; /初始扫描信号for(j=0;j4;j+) /for语句开始P0=0xff; /关闭七段数码管P1=scan; /输出扫描信号P0=TABdispj; /转换成驱动信号并输出到P0delay1ms(4); /延迟4msscan=1; /下一个扫描信号 /for循环结束 /while循环结束 /显示函数结束void delay1ms(char x) /延迟函数开始int i,j; /声明整型变量i,jfor(i=0;ix;i+) /计数x次，延迟x*1m

11、sfor(j=0;j120;j+); /计数120次，延迟约1ms /延迟函数结束 void pulse_BZ(int count,int TH,int TL)/蜂鸣器发声函数开始 int i; /声明整型变量i for(i=0;icount;i+) /计数count次 buzzer=1; /输出高电平 delay1ms(TH); /延迟TH*1msbuzzer=0; /输出低电平delay1ms(TL); /延迟TL*1ms /for循环结束 /蜂鸣器发声函数结束void pluse_RL(int count,int TH,int TL) /继电器控制函数开始 int i; /声明整型变量i

12、 for(i=0;i5/0.025=200,因此ADC要选择8位的，滑动变阻器的精确度为0.025.八、心得体会 本次试验的难度虽不大，但在此过程中我学到了很多知识，同时也遇到了一些问题。例如：1.期间选择不当（蜂鸣器），导致在仿真过程中，蜂鸣器不能正常发声，而要改用SPEAKER蜂鸣器；2.在驱动蜂鸣器的过程中没用使用NPN型低电压三极管驱动，虽然在仿真过程蜂鸣器可以发声但在实际试验中却不会发声；3.作为模拟电压的输入，滑动变阻器的变化不可以过快；4.用#define SEG P0不可以加；号；5.无穷循环while(1)后也不可以加；号；6.在仿真中不必将复位电路和晶振电路连接上，但是实际实验中却必须加上。 另外，软硬件一致也是很重要的。若编写的程序在Keilc中正确，但载入芯片中所要求的功能本电路却未能实现，原因有以下两种：1.程序虽无语法错