单片机课程设计报告

摘要设计任务数字电压表的总体方案设计3.1系统总体结构3.2芯片选择3.3ADC0809的主要性能指标硬件电路设计AT89S52单片机最小系统ADC0809与AT89S52单片机接口电路设计4.3显示电路与AT89S52单片机接口电路设计软件设计5.1主程序流程图ADC0809电压采集程序框图5.3显示程序框图调试与测试结果分析6.1实验系统连线图6.2程序调试6.3实验结果分析实验心得摘要数字电压表的基本工作原理是利用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。较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。电压表的数字化测量，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字量，完成这种转换的电路叫模数转换器（A/D）。数字电压表的核心部件就是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的DVM。一般说来，A/D转换的方式可分为两类：积分式和逐次逼近式。积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再将其数字化。根据转化的中间量不同，它又分为U-T（电压-时间）式和U-F（电压-频率）式两种。逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。本设计以AT89S52单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0809、7段数码管为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够测量1路0〜5V直流电压，最小分辨率0.019V。设计任务采用ADC0809和AT89S52单片机及显示电路完成0〜5V直流电压的检测和实时显示。数字电压表的总体方案设计3.1系统总体结构3.2芯片选择本设计以AT89S52为核心，ADC0809和七段数码管为主体构造的一款简易数字电压表，芯片选择如下：AT89S52单片机 一片ADC08098位并行A/D转换器一片LM016数码显示管 一个74LS2458路同相三态双向总线收发器 三片74LS240数据锁存器 一片74LS373D锁存器 一片393分频器 一个3.3ADC0809的主要性能指标(见课本第246页)1.分辨率分辨率是指A/D转换器对数字输入量变化的敏感程度的度量，它是A/D转换器所能分辨的最小的输入量，通常用数字量的位数来表示，如8位、12位等。假设输入信号的满量程电压为VFS，那么分辨率为N位的A/D转换器，它可以分辨出最小电压量是VFS/(2"n—1).这表明低于此值对应的数字量，转换器将不能进行分辨，这个值又称为最低有效位LSB。由此可见，位数越多，分辨率越高。2.转换精度转换精度反映了D/A转换器的精确程度。它与A/D转换器芯片结构、外部电路配置、电源等因素有关。若误差过大，则A/D转换就会出现错误。转换精度又分为绝对转换精度和相对转换精度。绝对转换精度是以理想状态为参照，即A/D转换器的实际输出值与理论的理想值之间的差值，一般应低于1/2LSB。相对转换精度是对实际输出电压接近理想状态程度的描述,是指在满量程已校准的情况下,绝对转换精度相对于满刻度(FS)的百分比，或者用最低有效位的几分之几的形式来表示。建立时间A/D转换器的建立时间，也称转换时间，是对A/D转换器转换速度快慢的敏感性能描述指标，即当输入数据发生变化后，输出模拟量达到稳定数值，也即进入规定的精度范围内所需要的时间。在实际应用时，A/D转换器的转换时间必须不大于数字量的输入信号发生变化的周期。电流型的A/D转换较快，电压型的A/D转换器响应时间较慢。温度系数温度系数是D/A转换器受环境温度影响的特征。通常情况下，A/D转换器的各项性能指标一般在环境温度为25C下测定，当环境温度发生变化时，会对A/D转换精度产生影响。

非线性误差非线性误差也称为线性度，它是指实际转换特性曲线与理想转换特性曲线之间的最大偏差。一般要求非线性误差的绝对值不大于1/2LSB。非线性误差越小，说明线性度越好，硬件电路设计4.1AT89S52单片机最小系统YCC匚二，片内[、片:外~11.11.532REEET棉EliU274E52452虫6gPl.0Pl.7P3.5P3.41514RSTVTFLFLO929-1918EHIEoYCC匚二，片内[、片:外~11.11.532REEET棉EliU274E52452虫6gPl.0Pl.7P3.5P3.41514RSTVTFLFLO929-1918EHIEo124567-I1:11:11:11:11:11:1I-口PPPPPPPPo12456722222222PPPPPPPPT-TO.1^-245671A1x1x1A1A1A1A1APPPPPPPPP12VIrrlrr1oA..12IITTE1rJL1rJL123z5E.78TKDATVirDAO B0Al B1A2 B2A3 B3A4 B4A5 B5Ab B6A7 B7noQOinQIH2Q2n3Q3H4Q4nsQ5ne.Q6H7Q7LEOE1817IE.151413乓ITADC0809与AT89S52单片机接口电路设计MjnIHO.2C—IN3*IN4*IN5*IWE*hit*IJ[-Omsb2-12-2IN-12-32-4a_eMjnIHO.2C—IN3*IN4*IN5*IWE*hit*IJ[-Omsb2-12-2IN-12-32-4a_eIIT-2£J26IH-32-7IN-4Isb2-8EOCIN-5AID-AIH-6AUD-0AID-CIN7ALEEffABLESTARTCLOCKU16ADC0809mj8MHZ•393T221JK6JK1TD7FF80H4.3显示电路与AT89S52单片机接口电路设计V^74LS245外楼JKV^p74LS245瓠牌口74LS^02**4PAOn1长日口1T—1**1AO-O-AO-O-O-CV^74LS245外楼JKV^p74LS245瓠牌口74LS^02**4PAOn1长日口1T—1**1AO-O-AO-O-O-C软件设计5.1主程序流程图ADC0809电压采集程序框图5.3显示程序框图调试与测试结果分析6.1实验系统连线图6.2程序调试6.3实验结果分析仿真测试表明，系统性能良好。实际调试时，测量读数稳定易读、更新速度合理，随着调节电位器数字电压表能随时显示测量电压。直流电压测量范围为0〜4.980V,最小分辨率为0.0196V(5/255),满足任务书指标要求。但是，该系统也存在一定程度的不足，相关分析如下:⑴输入电压易发生干扰不稳定，且驱动能力可能存在不足，需在被测信号的输入端加上一部分驱动电路，比如将量程转换电路改成带放大能力的自动量程转换电路，将幅值较小的信号经适当放大后再测量，可显著提高精度；输出量可用平均值算法来改善，使测量准确度更高。若能将测量的电压值实时保存，使用时将更方便。ADC0809可实现对8个通道的输入信号轮流转换，本设计仅仅使用了其中一个通道，造成了较大的资源浪费。若能对电路稍加改进，实现对多路信号的轮流测量并自动保存相应结果，其应用价值将会更大。由于ADC0809为8位处理器，当输入电压为5.00V时，输出数据值为255(FFH)，因此单片机最大的数值分辨率为0.0196V(5/255)0这就决定了该电压表的最大分辨率(精度)只能达到0.0196Vo测试时电压数值的变化一般以0.02的电压幅度变化，如要获得更高的精度要求，应采用12位、13位的A/D转换器。简易电压表测得的值基本上均比标准值偏大0.01〜0.02V。这可以通过校正0809的基准电压来解决，因为该电压表设计时直接用7805的供电电源作为基准电压，电压可能有偏差。另外可以用软件编程来校正测量值。//ADC0809的IN0接电压输出，CLOCK端口接8MHz的时钟信号，//I/O接口FF80H通过或非门单元74LS02控制ADC0809的启动// //#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include<absacc.h>#include<math.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuinta,b;ucharge,shifen,baifen,qianfen;doublesum;ucharzhengshu; 〃定义整数变量uintxiaoshu;ucharxdatawei_at_0xff20;//Paporton8255ucharxdataduan_at_0xff21;//Pbporton8255ucharxdatactrl_at_0xff23;//controlporton8255ucharxdataabc_at_0xff80;unsignedchardata1;ucharcodetable[]=(0xc0,/*0*/0xf9,/*1*/0xa4,/*2*/0xb0,/*3*/0x99,/*4*/0x92,/*5*/0x82,/*6*/0xf8,/*7*/0x80,/*8*/0x90,/*9*/0x7f, };//定义数码管显示数值voiddelayms(unsignedcharms)//延时毫秒@12M,ms最大值255精确度高(uchari;while(--ms!=0)for(i=0;i<50;i++); }voidchangs(){sum=data1*(5.00/256);zhengshu=(unsignedint)sum;//3xiaoshu=(sum-zhengshu)*1000;ge=zhengshu;shifen=xiaoshu/100;//十分位baifen=xiaoshu/10%10;//百分位qianfen=xiaoshu%10;//千分位wei=0xdf;//11111110duan=table[ge];delayms(10);wei=0xef;duan=table[10];delayms(10);wei=0xf7;//11111101duan=table[shifen];delayms(10);wei=0xfb;//11111011duan=table[baifen];delayms(10);//11