数字电压表课设报告

1、北 华 航 天 工 业 学 院课程设计报告（论文）设计课题： 数字电压表 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 北华航天工业学院电子工程系 单片机技术课程设计 课程设计任务书姓 名：专 业：电气信息类班 级：指导教师：职 称：课程设计题目：数字电压表已知技术参数和设计要求：利用单片机实验室的试验箱完成数字电压表的设计并变成实现。利用单片机上的电位器作为模拟信号源，输出05V模拟电压，通过ADC0809转换为数字量并输入至单片机。通过算法设计，计算出当前数字量所对应的模拟电压值，然后通过LED动态显示器将电压值显示出来。要求精度为0.02V，3位显示。 完成以上工作后，利用单片机矩阵键

2、盘中的某个键作为换挡键，将电压显示值调整至00.5V，实现量程转换。所需仪器设备：计算机 一台实验箱 一台成果验收形式：设计成果现场验收、回答提问、课程设计报告参考文献： 单片机原理与应用 胡辉 跟我学 用单片机肖洪兵等编，北京航空航天大学出版社单片机原理与应用技术江力主编，清华大学出版社时间安排 2011-2012学年第2学期第15周 周一周3上午 上午：8:0012:00；下午：14:0018:00指导教师： 教研室主任： 2012年 5 月 18 日注：本表下发学生一份，指导教师一份，栏目不够时请另附页。课程设计任务书装订于设计计算说明书（或论文）封面之后，目录页之前。内 容 摘 要随着

3、微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器计数电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。 数字电压表（DigitalVoltmeter）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。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。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换主要由芯片ADC0809来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据

4、处理模块。数据处理则由芯片80C51来完成，其负责把ADC0809传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外,它还控制着ADC0809芯片工作。该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。索引关键词：单片机 数字电压表 A/D转换 ADC0809 80C51目 录一 概 述 1二 方案设计与论证 1三 单元电路设计与参数计算 21、 ADC0809简介 22、 80C51简介3 四 总原理图 5五 安装与调试 5六 性能测试与分析 6七

5、 结论 6八 心得体会 6九 参考文献 6 一、概述 一个完备的单片机应用系统包括硬件和软件两大部分，其中硬件部分包括扩展的存储器、键盘、显示、前向通道、后向通道、控制接口电路以及相关芯片的外围电路等，软件的功能就是指挥单片机按预定的功能要求进行操作的程序。一个单片机系统只要系统的软、硬件紧密配合，协调一致，这样才是高性能的单片机系统。矩阵式键盘一般采用扫描式识别按键，软件设计相对复杂，但占用少量的I/O口即可实现很多按键，所以得到了普遍应用。数码管在仪器仪表中有着广泛的用途，如万用表、转速表等。主要用于显示单片机的输出数据和状态等。A/D转换器主要将模拟量转换为数字量。数字电压表主要用来准确

6、测量电压，在实验室和生活中都得到了广泛应用。该应用系统综合使用了矩阵键盘、LED数码动态显示、模数转换ADC0809和单片机89C51四部分，实现了数字电压表应用系统测量电压的功能。系统采用12M晶振产生脉冲做AT89C51的内部时钟信号，通过软件设置单片机的内部定时器T0产生信号，通过按键选择八路通道中的一路，将该路电压送入ADC0809相应通道，单片机软件设置ADC0809开始A/D转换，转换结束ADC0809的EOC端口产生高电平，同时将ADC0809的EO端口置为高电平，单片机将转换后结果存到片内RAM。系统调出显示子程序，将保存结果转化为0.00-5.00V分别保存在片内RAM；系统

7、调出显示子程序，将转化后数据查表，输出到LED显示电路，将相应电压显示出来，程序进入下一个循环。二、方案设计与论证数字电压表的设计即将连续的模拟电压信号经过A/D转换器转换成二进制数值，再经由单片机软件编程转换成十进制数值并通过显示屏显示。 系统通过软件设置单片机的内部定时器INT1产生中断信号。通过片选选择8路通道中的一路，将该路电压送入ADC0809的EOC端口产生高电平，同时将ADC0809的OE端口置为高电平，单片机将转换后结果存到片内RAM。系统调出转换显示程序，将转换为二进制的数据在转换成十进制数并输出到LCD显示电路，将相应电压显示出来。模拟电压 压80C51 单片机ADC080

8、9转换数据显示示整体框图三、单元电路设计与参数计算1、ADC0809简介IN0IN7为8路模拟量输入端，这里只接一路电压信号，其输入信号是由直流电源及可调电阻提供。 D0D7为8位二进制数字量输出端，其另一端连接到80C51单片机进行数值转换。 ADDA、ADDB、ADDC为3位片选地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。 ALE为地址锁存控制端口。高电平有效。当ALE为高电平时，允许C、B、A所示的通道被选中，并把该通道的模拟量接入A/D转换器。 START为 AD转换启动脉冲输入端，由单片机P3.6口写信号与P2.0口相或取反输入一个正脉冲使其启动（脉冲上升沿使0808复位，下降沿启动A

9、/D转换）。 EOC为 AD转换结束信号，当AD转换结束时，此端输出一个高电平取反给P3.3口（转换期间一直为低电平）。 OE为数据输出允许信号，高电平有效。当AD转换结束时，此端由单片机P3.7读信号与P2.0口相或后取反输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLOCK实时时钟。可通过外接RC电路改变时钟频率。VREF(+)、VREF(-)参考电压端口。用以提供A/D转换器权电阻的标准电平（对于一般单极性模拟量输入信号，VREF(+)与VCC相连，VREF(-)与GND相连。VCC电源端口。接+5V。GND接地端2、80C51简介 电源: VCC - 芯片电源，接+5V； VSS

10、 - 接地端； 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线:控制线共有4根， 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 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。 PSEN:外ROM读选通信号。80C51单片机引脚图单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：

11、内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。拿到一块单片机，想要使用它，首先必须要知道怎样去连线，我们用的一块89C51的芯片为例，我们就看一下如何给它连线。1、 电源：这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中正极接40管脚，负极（地）接20管脚。 2、 振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须供给脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。只

12、要买来晶体震荡器，电容，连上就能了，按图1接上即可。 3、 复位管脚：按图1中画法连好，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。 4、 EA管脚：EA管脚接到正电源端。 至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。四、总原理图1总原理图五、安装与调试1.打开WAVE 6000 软件，菜单栏选择“文件”中的“新建文件”，在弹出的窗口中编写程序，然后保存后缀为“*.asm”的程序。2.菜单栏选择“项目”中的“编译”，如果程序无误即编译成功，否则修改程序直至编译成功。3.打开Proteus软件，新建文件FileNew Design，同样在弹出的原理图编辑窗口中绘制原理图，然后

13、保存。4.加载程序，选择SourceAdd/Remove Source Files，在弹出的对话框中点击“New”选择在WAVE 6000软件中编写保存的程序如“*.asm”，点击“OK”即加载成功。5.在Proteus软件中的左下方点击图标仿真调试开始，即可看到仿真调试的结果。六、性能测试与分析1.设计任务： (1)采用A/D转换器ADC0809进行输入模拟电压转换(2)LED数码管显示测量电压值2.设计要求： (1)测量范围：05V(2)量程：053显示位数：3位4分辨力：0.02根据设计要求，通过改变模拟量的输入值，数码管能显示所对应电压值，由于算法原因测出的电压值会出现奇数值。七、结论

14、LED的显示结果和直接用数字电压表测试模拟量输入所得结果几乎一致，误差完全在合理的范围之内。八、 心得体会九、参考文献1 单片机原理与应用胡辉主编，中国水利水电出版社2跟我学 用单片机肖洪兵等编，北京航空航天大学出版社3单片机原理与应用技术江力主编，清华大学出版社附录;MODE EQU 082H ;方式0，pa,pc输出，pb输入CS0809 EQU 8000H;PORTA EQU 9000H ;port a;PORTB EQU 9001H ; port b;PORTC EQU 9002H ;port c;CADDR EQU 9003H ;；控制字地址OUTBIT EQU 0A002H ;；位

15、控制口OUTSEG EQU 0A004H ;；段控制口LEDBUF EQU 60H ;；显示缓冲;DELAYT EQU 75H ORG 00HMLOOP: ;MOV DPTR ,#CADDR ;MOV A,#MODE ;MOVX DPTR , A MOV DPTR,#CS0809 MOV A,#0 MOVX DPTR,A ;；启动A/D ;MOV A,#40H ;DJNZ ACC,$ ;；延时>100us MOVX A,DPTR ;；读入结果 MOV B,#33H DIV AB MOV R5,A MOV R4,B ;MOV A,R5 ;；商 MOV 60H,A MOV A,R4 MOV

16、B,#0AH MUL AB MOV B,#33H DIV AB MOV R5,A MOV R4,B ;MOV A,R5 MOV 61H,A MOV A,R4 MOV B,#0AH MUL AB MOV B,#33H DIV AB MOV R5,A MOV R4,B ;MOV A,R5 MOV 62H,A MOV R0,#LEDBUFFILLBUF: MOV A,R0 MOV DPTR,#LEDMAP MOVC A,A+DPTR ;；数字转换成显示码 CJNE R0,#60H,CUN ORL A,#80H CUN:MOV R0,A ;；显示码填入显示缓冲 INC R0 CJNE R0,#LEDB

17、UF+3,FILLBUF ;MOV DELAYT,#30DISPAGAIN: LCALL DISPLAYLED ;；显示 ;DJNZ DELAYT, DISPAGAIN ;LJMP MLOOPDISPLAYLED: MOV R0,#LEDBUF MOV R1,#3 ;；共3个8段管 MOV R2,#00000100B ;；从右边开始显示LOOP: MOV DPTR, #OUTBIT MOV A,#0 MOVX DPTR,A ;；关所有8段管 MOV A,R0 MOV DPTR,#OUTSEG MOVX DPTR,A MOV DPTR ,#OUTBIT MOV A,R2 MOVX DPTR ,A ;；显示一位8段管 MOV R6,#01 LCALL DELAY MOV A, R2 ;；显示下一位 RR A MOV R2,A INC R0 D