机电一体化专业精品毕业论文简易数字电压表的设计

摘 要本设计由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，测量05V范围内的输入电压值，由4位共阳8段数码管扫描显示，最大分辨率0.1V，误差0.05V。数字电压表的核心为AT89S52单片机和ADC0832 A/D转换集成芯片。 关键词：数字电压表；单片机；AT89S52； ADC0832目 录引 言7第一章 设计方案的选择81.1功能要求及设计目标81.2系统设计方案8第二章 数字电压表系统设计92.1 硬件系统的设计92.1.1 硬件原理框图92.1.2硬件系统设计原理92.2软件系统设计112.2.1程序流程图112.2.2编写程序122.2.3用KEIL 软件编译和生成hex文件152.3 用protues 进行仿真16第三章 制作PCB 板和实物的调试173.1制作PCB板173.2 实物的检测功能与调试18结 论19参考文献20附录一 元件清单21致谢22引 言数字电压表（Digital Voltmeter）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。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高，抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛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，示出强大的生命力。于此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器，也把电量及非电量测技术提高到崭新水平第一章 设计方案的选择1.1功能要求及设计目标采用AT89S52作MCU，ADC0809（或其他芯片）进行AD转换，测量电压的范围为直流0-5V电压，四位数码管显示。(设计并制作出实物为优）1.2系统设计方案AT89S52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 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，片内时钟振荡器AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89S5与AT89c52相比，前者的性能比后者高，所以本设计采用AT89S52芯片。数模转换芯片：ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换，转换时间为100s。ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V之间。芯片转换时间仅为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。由于ADC0832芯片的转换时间短，并且性能比较高，所以采用ADC0832作为数模转换芯片。1选择AT89S52 作为控制芯片2选择ADC0832芯片来进行模数转换3选择GEM5461GE 四位一体的共阳数码管来显示数字4用9012三极管来作为驱动电路，使GEM5461GE 四位一体的共阳数码工作.5 用SW1按键作为复位按键，实现复位电路的功能。第二章 数字电压表系统设计2.1 硬件系统的设计2.1.1 硬件原理框图图2-1硬件原理框图2.1.2硬件系统设计原理硬件设计原理：电阻R11上的电压经过ADC0832芯片进行模数转换后，由AT89S52芯片的P1口连接到驱动电路，当驱动电路工作使数码管显示前面转换过来的数字。复位电路和晶振电路的设计 在接通电源后，当按下SW1后AT89S52不工作，使数码管全部变暗，当SW1一松开后AT89S52工作，数码管又变亮。晶振电路中的两个30pF的电容具有微调的作用。图2-2系统设计原理图2.2软件系统设计2.2.1程序流程图主程序1秒子程序调用ADC0832转换程序1 秒到了图2-3程序流程图2.2.2编写程序 1 1，0选通道0 bADcl=1; bADcl=0;/ 3 down bADda=1; bADcl=1; bADcl=0;/ 4 down 数码管显示程序/数字电压表#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#include code uchar TAB=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /定义数码管显示数值uchar str_TME4=0,0,0,0,; /定义数码管显示初始值unsigned char data1; /data1用来存放转换以后的数据 void delay(uchar ms) /定义ms延迟程序uchar j;while(ms-)for(j=0;j0;i-) data1=1; /从第7位开始，要左移data1=data11 bADcl=0;bADcl=1;if(bADda=1) data1|=0x01; /如果输出1，data1最后一位补1 bADcs=1;/转换完后CS置1 void changs() /转换程序 double sum; uchar val_Integer; /定义整数变量 unsigned int val_Decimal; /定义小数变量 sum=data1*0.0196078 ; val_Integer=(uchar)sum; val_Decimal=(unsigned int)(sum-val_Integer)*1000); str_TME3=val_Decimal%10; str_TME2=val_Decimal/10%10; str_TME1=val_Decimal/100; str_TME0=val_Integer; /*定义数码管显示（共阳数码管）*/sbit g1=P10; /第一位sbit g2=P11; /第二位sbit g3=P12; /第三位sbit g4=P13; /第四位void VAL_xs() P3=(TABstr_TME0)&0x7f; /显示小数点 g1=0; /第一位显示 delay(4); g1=1; P3=TABstr_TME1; g2=0; /第二位显示 delay(4); g2=1; P3=TABstr_TME2; g3=0; /第三位显示 delay(4); g3=1; P3=TABstr_TME3; g4=0; /第四位显示 delay(4); g4=1;3 主程序 /* 主程序*/main() P1=0xc0; IE=0x82; /中断请求 TMOD=0x01; IP=0x01; TL0=0x58; TH0=0x9e; TR0=1; /运行控制位 while(1) VAL_xs(); if(sim=1) ad(); /电压转换 changs(); /数据转换 sim=0; 2.2.3用KEIL 软件编译和生成hex文件图2-4 KEIL 软件编译图2.3 用protues 进行仿真1 安装protues 软件2 画出原理图3 在AT89S52芯片中写入 hex 文件单击确定图2-5写入hex文件图4仿真和调试 图2-6 仿真 当调节R11电阻时显示数字也发生变化，说明程序正确！ 第三章 制作PCB 板和实物的调试3.1制作PCB板由于开始在北院制版时间太短，所以走了两根飞线。 图3-1 PCB 板PCB板制作流程：打印PCB图A纸 ，热转印发打印，腐蚀，打孔，插件，焊接，检测实物。3.2 实物的检测功能与调试把前面仿真通过的程序烧制到AT89S52芯片中，接上5V 的电源，观察效果。实物图3-2图3-2 实物效果图现象：数码管最后两位每隔1 秒数字有点变化，这是由于外界的干扰造成的，属于正常现象。调节R11 显示的数字有变化，按下SW1按键显示器变暗，松开SW1又显示数字。结 论通过这次对简易数字电压表的设计，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于电压表的原理与设计理念，。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。除了学会了许多专业知识外，在遇到困难时，积极地去请教我的指导老师，我通过看现有的教材、去图书馆查阅资料、去网上搜索相关信息这些方式，不仅完成了我的毕业论文，而且大大增强了我的自学能力和独立能力。更重要的是，我拓展了思路，开阔了视野，活跃了思想。这次毕业设计不仅使我对相关专业知识有了更深的理解，而且还让我认识到了理论知识对工作实践的重大意义，学会理论联系实际。毕业设计要求我们完全依靠自己的能力去学习和设计，而不是像以往课程那样一切由教材和老师安排。因此，它给了我更大的发挥空间。让我发挥主观能动性独立的查阅资料、寻找数据、设计实验方案，并将理论知识应用到实践中去。同时，让我懂得红外线在生活中的广泛应用。通过这次设计提高了我认识问题、分析问题、解决问题的能力。总之，这次设计既是对我课程知识的考核，又是对我思考问题、解决问题能力的考核，更是对我人格品德的考验，设计让我受益匪浅参考文献1 童诗白主编.模拟电子技术基础（第三版）M.北京：高教出版社.2 阎石主编.数字电子技术基础（第四版/第五版）M. 北京：高教出版社.3 金唯香、谢玉梅主编.电子测试技术M.长沙：湖南大学出版社.4 实用电子电路手册编写组.实用电子电路手册（数字电路分册）M.北京：高教出版社.5 姚福安.电子电路设计与实践M.济南：山东科学技术出版社.6 将卓勤，邓元玉主编.Multisim2001及其在电子设计中的应用M.西安：西安电子科技大学出版社.附录一 元件清单名 称型 号封装形式数量单片机