基于单片机的数字电压表的设计.doc

基于单片机的数字电压表的设计任务书于单片机的数字电压表的设计任务书 1 课程设计的内容和要求 包括原始数据 技术要求 工作要求等 一 设计电压测量电路 数字式电压表是电压测量的常用仪表 本课题即要求应用单片机 A D 转换器及 其他器件组成数字式电压检测仪表 二 主要技术指标与要求 2 12 1 基本要求 基本要求 1 电压测量范围 0 5V 2 能用数码管显示电压值 3 测量精度达 0 1V 4 要求系统具备复位功能 2 22 2 发挥部分发挥部分 1 电压测量范围 5 20V 3 电压表具备 20V 超量程报警功能 4 测量精度 0 5V 内可调可达 0 02V 5 20V 可达 0 1V 5 尽可能减少芯片的使用节能成本 三 设计思路 1 方案的对比和确定 2 硬件电路设计 a AT89S52 24PU 是 DIPloma 40 集成电路芯片 该芯片有 4 个八位并行的双 向 I O 口 分别为 P0 P1 P2 P3 口 AT89S52 具有较大程序存储空间和数据存储空 间能满足用户的需要易于实现功能拓展 AT89S52 内部置有 ISP 在线编程技术可以应用 下载线直接连到计算机的并口相连就可烧写程序 b ADC0809CCN 是 CMOS 器件 不仅包括一个 8 位的逐次逼近型的 ADC 部 分 而且还提供一个 8 通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑 因而有理由把它作为简单 的 数据采集系统 利用它可直接输入 8 个单端的模拟信号分时进行 A D 转换 c LED84S LED 动态显示模块 12 引脚 包含四个数码管 应用起来相 当简便 3 程序设计 i 由于 ADC0809 在进行 A D 转换时需要有 CLK 信号 而此时的 ADC0809 的 CLK 是接在 AT89S51 单片机的 P3 3 端口上 也就是要求从 P3 3 输出 CLK 信号供 ADC0809 使用 因此产生 CLK 信号的方法就得用软件来产生 了 ii 由于 ADC0809 的参考电压 VREF VCC 所以转换之后的数据要经过数据 处理 在数码管上显示出电压值 实际显示的电压值 D 256 VREF 4 结果分析 参照实验现象和结果进行必要的分析和思考 2 对课程设计成果的要求 包括图表 实物等硬件要求 1 设计电路 安装调试或仿真 分析实验结果 并写出设计说明书 2 做出实物 有良好的性能 3 主要参考文献 1 何立民 单片机高级教程 M 北京 北京航空航天大学出版社 2007 2 肖洪兵 高茂科 CAI 课件 自主开发 3 杭和平 单片机原理与应用 M 北京 机械工业出版社 2008 4 ATMEL 公司 AT89S52 的技术手册 4 豆丁文档 基于单片机的数字电压表的设计 6 吴金戌等 8051 单片机实践与应用 北京 清华大学出版社 2002 7 张友德等 单片微型机原理 应用和实验 复旦大学出版社 8 徐爱军 单片机高级语言 C51 M 北京 电子工业出版社 2001 9 深圳市中源单片机发展有限公司 AT89C52 Datasheets 10 赵伟军 PROTEL99SE 教程 人民邮电出版社 2004 4 课程设计工作进度计划 序号起 迄 日 期工 作 内 容 12010 12 20 布置任务 教师讲解设计方法及要求 22010 12 21 学生查找阅读资料 并确定方案 32010 12 22 学生讨论方案 52010 12 24 2010 12 29 制作实物并写说明书 62010 12 30 答辩 72010 12 31 答辩 主指导教师苏泽光 日期 2010 年 12 月 20 日 单片机课程设计单片机课程设计 题题 目 目 基于单片机的数字电压表基于单片机的数字电压表 学院名称 学院名称 指导老师 指导老师 班班 级 级 学学 号 号 学生姓名 学生姓名 20102010 年年 1212 月月 3131 日日 目录目录 基于单片机的数字电压表的设计基于单片机的数字电压表的设计 6 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 内容摘要 内容摘要 6 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 关键词 关键词 6 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 引言 引言 6 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 一 一 系统方案选择和论证 系统方案选择和论证 7 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 1 1 设计要求设计要求 7 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 1 11 1 基本要求 基本要求 7 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 1 21 2 发挥部分 发挥部分 7 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 2 系统基本方案 系统基本方案 7 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 12 1 建议数字电压表系统框图如图建议数字电压表系统框图如图 1 1 7 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 22 2 主控部分的选择主控部分的选择 7 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 32 3 显示器的选择显示器的选择 8 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 42 4 A DA D 转换器的选择转换器的选择 8 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 二 二 系统的硬件设计与实现系统的硬件设计与实现 8 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 1 1 系统硬件概述 系统硬件概述 8 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 2 主要单元电路的设计 主要单元电路的设计 9 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 12 1 AT89S52 单片机 9 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 2 2 主控模块主控模块 10 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 32 3 显示模块显示模块 11 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 4 A D转换模块转换模块 14 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 5量程选择模块量程选择模块 17 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 三 三 系统的软件设计系统的软件设计 17 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 1 系统软件概述 系统软件概述 17 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 数字电压表程序流程图及显示子函数 数字电压表程序流程图及显示子函数17 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参 考 2 1程序流程图程序流程图 17 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 2 显示子程序 18 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 1 测试仪器与设备 测试仪器与设备 19 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 测试指标和误差分析 测试指标和误差分析 20 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 3 测试结果分析 测试结果分析 21 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 四 四 总结总结 21 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 1 作品总结 作品总结 21 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 自我总结 自我总结 22 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 3 谢辞 谢辞 22 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 六 参考文献六 参考文献 23 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 附录一 系统总原理图附录一 系统总原理图 24 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 附附录录二二 系系统统总总程程序序清清单单 25 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 最新范本 供参考 基于单片机的数字电压表的设计基于单片机的数字电压表的设计 内容摘要内容摘要 在电子信息科技高速的时代 由于数字式仪器具有读数准确方便 精度高 误 差小 灵敏度高和分辨率高 测量速度快等特点而倍受青睐 在现代检测技术 中 常用高精度数字电压表进行检测 将检测到的数据送入微型计算机系统 完成计算 存储 控制等功能 本文中数字电压表的控制系统采用 AT89S52 单 片机 A D 转换器采用 ADC0809 为主要硬件 LED 动态显示模块 电源模块 量程选择模块和报警系统 实现数字电压表的硬件电路与软件设计 该系统能 完成电压量的采集 A D 转换 手动量程切换 实时显示采集到电压量和声光 提示等功能 依据实际的情况还可以添加自动量程切换工能 本文档可以自由复制内 容或自由编辑修改内容 供参考 关键词关键词 AT89S52 A D 转换 ADC0809 数码产品 四位 LED 动态扫描 功能实现 引言 引言 20 世纪末 电子技术获得了飞速的发展 在其推动下 现代电子产品几乎 渗透了社会的各个领域 有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的 提高 同时也使现代电子产品性能进一步提高 产品更新换代的节奏也越来越 快 而且随着电子技术的发展 更是经常需要测量高精度的电压 所以数字电 压表就成为一种必不可少的测量仪器 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 直流或交流输入电压 转换 成不连续 离散的数字形式并加以显示的仪表 由于数字式仪器具有读数准确 方便 精度高 误差小 灵敏度高和分辨率高 测量速度快等特点而倍受青睐 市场前景可观 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 最新范本 供参考 一 一 系统方案选择和论证 系统方案选择和论证 1 1 设计要求设计要求 1 11 1 基本要求 基本要求 1 电压测量范围 0 5V 2 能用数码管显示电压值 3 测量精度达 0 1V 4 要求系统具备复位功能 1 21 2 发挥部分发挥部分 1 电压测量范围 5 20V 3 电压表具备 20V 超量程报警功能 4 测量精度 0 5V 内可调可达 0 02V 5 20V 可达 0 1V 5 尽可能减少芯片的使用节能成本 2 2 系统基本方案 系统基本方案 2 12 1 建议数字电压表系统框图如图建议数字电压表系统框图如图 1 1 2 22 2 主控部分的选择主控部分的选择 最新范本 供参考 方案一 用以 AT89S52 为核心的单片机控制系统方案 AT89S52 具有较大 程序存储空间和数据存储空间能满足用户的需要易于实现功能拓展 AT89S52 内部置有 ISP 在线编程技术可以应用下载线直接连到计算机的并口 相连就可烧写程序 可代替市场上专用的程序烧写器 既经济又实用 从 而提高了系统性价比 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 方案二 用 AT89S52 作为主控制系统易于实现对程序的编写 但是用户 在编写较长程序时它的程序存储空间和数据存储空间不能满足需求 且其 不支持 ISP 在线编程技术 需要专用的烧写器来烧写程序 故成本高 进 而降低了系统性价比 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 方案三 应用 ICL7107 集成芯片制作的方案 ICL7107 是一块应用非常广 泛的集成电路 它包含 3 1 2 位数字 A D 转换器 可直接驱动 LED 数码管 内部设有参考电压 独立模拟开关 逻辑控制 显示驱动 自动调零功能 等 ICL7107 是一种制作数字电压表典型的应用电路 由于该集成芯片在使 用上有一定的局限性 不可编程故不能实现功能拓展 无法满足作品的设 计要求故不可取 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 综合以上三种方案分析 采用 AT89S52 作为主控制系统 可以大大提高 系统功能的性能指标 还可以简化系统电路 成本低 故采用方案一 本文 档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 32 3 显示器的选择显示器的选择 方案一 运用液晶显示器主要能显示大量的文字 数字和图形 而且清 晰化程度高 成本高 而次作品主要是简单的显示数字 故不采纳 本文档 可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 方案二 运用点阵显示器主要能显示文字 数字 但其内部结构较为复 杂 不易连接 故不使用它 方案三 运用数码管显示数字比较直观 且其在使用方面连线比较简单 成本低 综合各方面考虑系统的性价比故采用方案三 2 42 4 A DA D 转换器的选择转换器的选择 方案一 采用双积分 A D 转换器 MC14433 它有多路调制的 BCD 码输出端 和超量程输出端 采用动态扫描显示 便于实现自动控制 单芯片只能完 成 A D 转换功能 要实现显示功能还需配合其它驱动芯片等 使得整部分 硬件电路板布线复杂 加重了电路设计和实际焊接的工作 本文档可以自由复制 内容或自由编辑修改内容 供参考 方案二 采用 A D 转换芯片 ADC0809 ADC0809 是一块 8 路 8 位模数转 换芯片 将模拟电路和数字电路集成在一个用 28 个功能端的电路内 包含 了 A D 转化 逻辑控制 译码驱动等电路 其转换时间为 100 S 左右 符 合作品 8 路采集要求且电路设计简单 电路板布线不复杂 便于焊接 调 最新范本 供参考 试 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 综上所述 故采用方案二 二 二 系统的硬件设计与实现系统的硬件设计与实现 1 1 系统硬件概述 系统硬件概述 该作品由六大部分组成 分别是主控模块 A D 转换模块 显示模块 声光 报警模块 量程选择模块 直流稳压电源模块 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内 容 供参考 2 2 主要单元电路的设计 主要单元电路的设计 2 12 1 AT89S52 单片机 数字电压表的控制模块采用 AT89S52 单片机 AT89S52 是 DIPloma 40 集成 电路芯片 该芯片有 4 个八位并行的双向 I O 口 分别为 P0 P1 P2 P3 口 如图 2 示 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 P0 口 P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I O 口 作为输出口 辑电平 对 P0 端口写 1 时 引脚用作高阻抗输入 当访问外部程序和数据存储器时 P0 口也被作为低 8 位地址 数据复用 在这种模式下 P0 具有内部上拉电阻 在 flash 编程时 P0 口也用来接收指令字节 在程序校验时 输出指令字节 程序校验时 需要外部上拉电阻 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 P1 口 P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 p1 输出缓冲 器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P1 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时可以作为 输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因 将输 出电流 IIL 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 此外 P1 0 和 P1 2 分别作定时器 计数器 2 的外部计数输入 P1 0 T2 和 时器 计数器 2 的触发输入 P1 1 T2EX 具体如下表所示 在 flash 编程和校验时 P1 口接 收低 8 位地址字节 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 引脚号第二功能 P1 0 T2 定时器 计数器 T2 的外部计数输入 时钟输出 P1 1 T2EX 定时器 计数器 T2 的捕捉 重载触发信号和方向控制 P1 5 MOSI 在系统编程用 P1 6 MISO 在系统编程用 P1 7 SCK 在系统编程用 P2 口 P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 输出缓冲 器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P2 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时可以作为 输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因 将输 出电流 IIL 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器 例如执行 MOVX DPTR 时 P2 口送出高八位地址 在这种应用中 P2 口使用很强的内部上 拉发送 1 在使用 8 位地址 如 MOVX RI 访问外部数据存储器时 P2 口输 最新范本 供参考 出 P2 锁存器的内容 在 flash 编程和校验时 P2 口也接收高 8 位地址字节和一 些控制信号 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 P3 口 P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 p2 输出缓冲 器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P3 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时可以作为输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻 的原因 将输出电流 IIL P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能 第二功能 使 用 如下表所示 在 flash 编程和校验时 P3 口也接收一些控制信号 本文档可以 自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 P3 0 RXD 串行输入 P3 1 TXD 串行输出 P3 2 INT0 外部中断 0 P3 3 INT0 外部中断 0 P3 4 T0 定时器 0 外部输入 P3 5 T1 定时器 1 外部输入 P3 6 WR 外部数据存储器写选通 P3 7 RD 外部数据存储器写选通 20 引脚为接地端 40 引脚为电源端 31 引脚需要接高电位使单片机选用内 部程序存储器 18 19 脚接上一个 12MHZ 的晶振为单片机提供时钟信号 第 9 脚为复位引脚 单片机只有满足这些条件才能正常工作 本文档可以自由复制内容或自 由编辑修改内容 供参考 图 2 AT89S52 引脚图 AT89S52 具有以下标准功能 8k 字节 Flash 256 字节 RAM 32 位 I O 口线 看门狗定时器 2 个数据指针 三个 16 位定时器 计数器 一个 6 向量 2 级中断结构 全双工串行口 片内晶振及时钟电路 另外 AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作 支持 2 种软件可选择节电模式 空闲模式下 CPU 停止工 作 允许 RAM 定时器 计数器 串口 中断继续工作 掉电保护方式下 RAM 内容被保存 振荡器被冻结 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 最新范本 供参考 2 2 2 主控模块主控模块 如图 3 a 把 单片机系统 区域中的 P1 0 P1 7 与 动态数码显示 区域中的 abcdefgdp 端口用 8 芯排线连接 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 b 把 单片机系统 区域中的 P2 0 P2 3 与 动态数码显示 区域中的 S1S2S3S4 端口用 8 芯排线连接 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 c 把 单片机系统 区域中的 P3 0 与 模数转换模块 区域中的 ST 端子 用导线相连接 d 把 单片机系统 区域中的 P3 1 与 模数转换模块 区域中的 OE 端 子用导线相连接 e 把 单片机系统 区域中的 P3 2 与 模数转换模块 区域中的 EOC 端 子用导线相连接 f 把 单片机系统 区域中的 P3 3 与 模数转换模块 区域中的 CLK 端 子用导线相连接 图 3 主控模块 2 32 3 显示模块显示模块 2 3 12 3 1 显示模块芯片介绍显示模块芯片介绍 LED84S 四位八段数码管 四位数码管 内部的 4 个数码管共用 a dp 这 8 根数据线 为人们的使 用提供了方便 因为里面有 4 个数码管 所以它有 4 个公共端 加上 a dp 共 有 12 个引脚 下面便是一个共阴的四位数码管的内部结构图 共阳的与之相反 最新范本 供参考 引脚排列依然是从左下角的那个脚 1 脚 开始 以逆时针方向依次为 1 12 脚 下图中的数字与之一一对应 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 图 4 LED84S引脚图 4 位数码管引脚图数码管使用注意事项说明 数码管表面不要用手触摸 不要用手去弄引角 焊接温度 度 焊接时间 表面有保护膜的产品 可以在使用前撕下来 最新范本 供参考 图 5 实物图 2 3 2 显示模块的连接显示模块的连接 a 把 单片机系统 区域中的 P1 0 P1 7 与 动态数码显示 区域中的 abcdefgdp 端口用 8 芯排线连接 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 b 把 单片机系统 区域中的 P2 0 P2 3 与 动态数码显示 区域中的 S1S2S3S4 端口用 8 芯排线连接 如图 6 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供 参考 最新范本 供参考 图 6 与 AT89S52 相连显示接线图 2 4 A D 转换模块转换模块 D 转换器用于实现模拟量向数字量的转换 由于模数转换电路的种类很 多 选择 D 的转换器件主要从速度 精度和价格方面考虑 目前最常用的是 双积分式和逐次逼近式 D 转换器 双积分式 D 转化器的优点是转换精度高 抗干扰性能好 价格便宜 但转换速度较慢 因此这种转换器主要用于速度要 求不高的场合 逐次逼近式 D 转换器是一种速度较快 精度较高的转换器 其转换时间大约在几微秒到几十微秒之间 该系统采用的模数转换器芯片为 adc809 该芯片为 8 路模拟信号的分时采集 片内有 8 路模拟选通开关 以及 相应的通道抵制锁存用译码电路 其转换时间为 100 S 左右 本文档可以自由复制内 容或自由编辑修改内容 供参考 2 4 1ADC0809 的内部逻辑结构的内部逻辑结构 ADC0809 的内部逻辑结构图如图 7 所示 图 7 ADC0809 的内部逻辑结构图 图中多路开关可选通 8 个模拟通道 允许 8 路模拟量分时输入 共用一个 A D 转换器进行转换 这是种经济的多路采集方法 地址锁存与译码电路完成 对 A B C 3 个地址进行锁存译码 其译码输出用于通道选择 其转换结果通 过三态输出锁存器存放 输出 因此可以直接与系统数据总线 表 1 为通道选 择表 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 C B A被选择的通道 0 0 0IN0 0 0 1IN1 0 1 0IN2 0 1 1IN3 1 0 0IN4 1 0 1IN5 最新范本 供参考 1 1 0IN6 1 1 1IN7 表 1 通道选择表 2 4 2 ADC0809 引脚功能引脚功能 1 ADC0809 引脚图 8 图 8 ADC0809CCN ADC0809 芯片为 DIP 28 其主要信号引脚的功能说明如下 IN7 IN0 模拟量输入通道 A B C 地址线 通道端口选择线 A 为低地址 C 为高地址 引脚图中 ADDC ADDB 和 ADDC 其地址状态与通道对应关系见表 6 1 ALE 地址锁存允许信号 对应 ALE 上跳沿 A B C 地址状态送入地址 锁存器中 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 START 转换启动信号 START 上升沿时 复位 ADC0809 START 下降沿 时启动芯片 开始 进行 A D 转换 在 A D 转换期间 START 应保持低电平 写为 ST D4 D0 数据输出线 为三态缓冲输出形式 可以和单片机的数据线直接相 连 D0 为最低位 D7 为最高 OE 输出允许信号 用于控制三态门输出锁存器向单片机输出转换得到的数 据 OE 0 输 出数据线呈高阻 OE 1 输出转换所得到的数据 CLK 时钟信号 ADC0809 的内部没有时钟电路 所需时钟信号由外界提供 因此有时钟 信号引脚 通常使用频率为 500KHZ 的时钟信号 EOC 转换结束信号 EOC 0 正在进行转换 EOC 1 转换结束 使用中 该状态信号即可 作为查询的状态标志 又可以作为中断请求信号使用 本文档 可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 VCC 5V 电源 Vref 参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较 作为逐次逼近的 基准 起典型 值为 5V Vref 5V Vref 5V 本文档可以自由复制内容或自由编辑修 最新范本 供参考 改内容 供参考 2 4 3 AT89S52 与与 ADC0809 接口电路接口电路 AT89S52 与 ADC0809 接口电路如 图 9 ADC0809 数模转换接线图 a 把 单片机系统 区域中的 P3 0 与 模数转换模块 区域中的 ST 端子 用导线相连接 b 把 单片机系统 区域中的 P3 1 与 模数转换模块 区域中的 OE 端子 用导线相连接 c 把 单片机系统 区域中的 P3 2 与 模数转换模块 区域中的 EOC 端 子用导线相连接 d 把 单片机系统 区域中的 P3 3 与 模数转换模块 区域中的 CLK 端 子用导线相连接 e 把 模数转换模块 区域中的 A2A1A0 端子用导线连接到 电源模块 区域中的 GND 端子上 f 把 模数转换模块 区域中的 IN0 端子用导线连接到 三路可调电压模 块 区域中的 VR1 端子上 g 把 单片机系统 区域中的 P0 0 P0 7 用 8 芯排线连接到 模数转换模 块 区域中的 D0D1D2D3D4D5D6D7 端子上 本文档可以自由复制内容或自由编辑 修改内容 供参考 接口电路的连接要涉及两个问题 一是由于 ADC0809 在进行 A D 转换时需要 有 CLK 信号 而此时的 ADC0809 的 CLK 是接在 AT89S51 单片机的 P3 3 端口 上 也就是要求从 P3 3 输出 CLK 信号供 ADC0809 使用 因此产生 CLK 信号 的方法就得用软件来产生了 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 二是由于 ADC0809 的参考电压 VREF VCC 所以转换之后的数据要经过数 据处理 在数码管上显示出电压值 实际显示的电压值 D 256 VREF 本文 档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 4 4 封装规格 DIP 28 最新范本 供参考 2 5 量程选择模块量程选择模块 量程模块根据电阻分压原理而设计 该系统的量程模块由一个 15K 的电阻 和 10K 的滑动电阻串上 8 个 1K 的电阻构成分压模式 根据作品设计要求采集 电压值的量程可在 0V 5V 5V 20V 之内的电压量进行选择 图 8 中 SW 开关就起到选择量程的作用 AT89S52 的 P3 3 P3 5 所对应接的按键开关 和发光二极管起到这里则起来到选择量程通道的作用 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 三 三 系统的软件设计系统的软件设计 1 系统软件概述 系统软件概述 基于单片机的数字电压表是一种实时测试电压变化量的数码智能产品 该 系统由 AT89S52 单片机系统 转换模块 LED 动态显示模块 电源模块 量程选择模块组成 该系统能完成电压量的采集 转换 手动量程切换 实时显示采集到电压量等功能 依据实际的情况还可以添加自动量程切换功能 本系统成本低廉 功能实用它以可靠的性能 便捷的使用和极低的功耗特性而 获得广阔的市场前景 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 2 数字电压表程序流程图及显示子函数 数字电压表程序流程图及显示子函数 2 1 程序流程图程序流程图 最新范本 供参考 开始 初始化 接通自动调零开关 准备并自动调零并延时 接通采样积分控制开关并延时 采样积分结束断开控制开关 并接通反积分开关 接通反积分开关并开启动 定时器1 开定时器1中断 关定时器1中断 保存延时时间T1 保存反积分延时时间T2 据UX T2 T1 UN 计算测得电压值 送显示 结束 P0 0 1 Y N 中断程序 重装定时器初值 中断次数加1 中断返回 程序主流程图 中断分程序 2 2 显示子程序 七段数码管显示四位数字的 C 代码 include include unsigned char a b c d unsigned char code dispbitcode 0 x10 0 x20 0 x40 0 x80 0 x00 共阴位码 unsigned char code dispcode 0X3F 0 0X06 1 0X5B 2 0X4F 3 0X66 4 0X6D 5 0X7D 6 0X07 7 0X7F 8 0X6F 9 共阴段码 延时子程序 void delay unsigned int x 最小 1 毫秒 unsigned char j while x for j 0 j 125 j 最新范本 供参考 显示子程序 void display unsigned char qian unsigned char bai unsigned char shi unsigned char ge P3 dispbitcode 0 P0 dispcode qian 显示千位 delay 5 P3 dispbitcode 5 P2 dispcode 11 P3 dispbitcode 1 P0 dispcode bai 显示佰位 delay 5 P3 dispbitcode 5 P2 dispcode 11 P3 dispbitcode 2 P0 dispcode shi 显示十位 delay 5 P3 dispbitcode 5 P2 dispcode 11 P3 dispbitcode 3 P0 dispcode ge 显示个位 delay 5 void main void while 1 unsigned int abcd 1024 一定要注意数据类型之前我一直用的是 char 0 225 导致千位无法显示 a abcd 1000 送去显示 b abcd 1000 100 c abcd 1000 100 10 d abcd 1000 100 10 display a b c d 四 系统测试四 系统测试 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 1 测试仪器与设备 测试仪器与设备 最新范本 供参考 测试仪器及设备如表 4 1 所示 表 4 1 测试仪器及设备 2 测试指标和误差分析 测试指标和误差分析 1 基本要求 0 5V 预置电压与实测电压的偏差测试如表 4 2 所示 表 4 2 预置电压与实测电压的偏差 输入档位 V预置电压 V实测电压 V误差 V 000 0000 0200 02 1 501 5001 4800 02 2 502 5002 4700 03 3 503 5003 4700 03 505 0005 1000 10 2 发挥部分 5V 20V 预置电压与实测电压的偏差测试如表 4 3 所示 表 4 2 预置电压与实测电压的偏差 3 实物测试图 最新范本 供参考 3 测试结果分析 测试结果分析 根据检测结果 分析该数字电压表的技术性能指标 误差比较小 达到了电路的设计要求 从测试数据可以看出技术指标达到设计 要求 在 电压值小时相对误差较大 主要是采样电压值较小 导致采样电压时 测量分辨率不够高 使相对误差大 解决这一问题的一种办法是在小电压时使 用软件编程解决 提高采样电压的 次数求平均值 从而提高分辨率 减小相对 误差 影响电压表精度的另一个器件是所采样电 压 一般需要选择压值稳定性 好 精度高的电源 由于条件所限测试采样的电压源提供的电 压很不稳定 导 致采集到的电压值存在一定的误差 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 四 四 总结总结 1 作品总结 作品总结 由于使用的是高效单片机作为核心的测量系统 以及灵敏度和精度较高的 A D转换器 使本直流电压表具有精度高 灵敏度强 性能可靠 电路简单 成 本低的特点 加上经过优化的程序 使其有很高的智能化水平 本系统以 AT89S52单片机为核心部件 结合模数电路的设计原理 利用电阻分压的原理 选择测试点电压的技术 并配合一套独特的程序完成了题目所有的功能 在设 计中力求发 挥软件灵活方便的特点 来满足系统的设计要求 设计与调试过程 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 最新范本 供参考 首先 我们翻阅了不少有关的资料 通过自学 讨论 以及与指导老师的 交流 最终确定了方案的可行性以及优越性 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 其次 通过计算与测试实验 还有运用 PROTEL99SE 进行仿真实验分析 最终确定了元件的接法以及元件的参数选择 特别是那个整流桥堆 SCR C1 的耐压值 最大电流值 还有 R2 R3 和 RG R7 阻值的选择与分配 本文档可 以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 再次 购买元器件 和老板们打交道 不仅体验了社会上的好多没有怎么 接触的事情 更是一次对电子产品的系统性学习和反思 本文档可以自由复制内容或自 由编辑修改内容 供参考 最后 运用焊接工具 我们耐心地制作 中间确确实实遇到了不少问题 但是我们还是撑过来了 最终获得了成功 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供 参考 遇到的问题有 1 元件参数不当引起元器件烧坏 2 焊接工艺技术不够导致电路板外观难看 3 接通电源后由于不小心导致烙铁烫坏了导线的绝缘皮层 4 元件参数的测量方法不熟 导致焊接的进度比较慢 2 自我总结 自我总结 经过三周的努力和合作我们小组终于如期完成了积分式数字直流电压表作品 设计与制作 在刚开始设计时觉得在设计方案和编程方面不知道如何入手 觉 得困难比较多 经过组员的讨论与老师的指点及以往的经验积累 最后终于完 成了作品设计要求实现的功能 通过这次实训作品的设计使我们认识到自己的 水平还很有限 还有很多不足的地方还有待于提高 本文档可以自由复制内容或自由编 辑修改内容 供参考 在本次的单片机课程设计中 我们遇到不少的问题 与此同时也就解决了 不少的问题 理所当然也就培养了解决问题的能力 本文档可以自由复制内容或自由编辑 修改内容 供参考 在收获知识的同时 还收获了阅历 收获了成熟 我们通过查找大量资料 请教老师 以及自己不懈的努力 不仅培养了独立思考 动手操作的能力 在 各种其它能力上也都有了提高 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 当然 总所周知 结果并不是最重要的 更为重要的是 我们享受了这个 过程 这个过程中的悲与喜 快乐与失望 更为重要的是 我们通过前几次实 验的失败 从中汲取经验教训 学会了要怀疑书本 书本上的东西不一定都是 正确的 实践是检验真理的惟一标准 一切要以事实说话 不能凭空想象 更 重要的是这个过程引发了我对知识与实践的思考 动手能力和创新能力远远重 要于那些死板的知识本身 只有给知识一双可以飞翔的翅膀 我们才能做那只 可以潇潇洒洒的雄鹰 本文档可以自由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 总之 通过这次电子技术课程设计 我们是受益匪浅的 3 谢辞 谢辞 最新范本 供参考 感谢领导和老师给予我们这个锻炼的机会 为我们提供了一个展示自己才 能 开拓创新 思维 激发创新灵感 交流学习互动的平台 通过这次课程设计 的设计与制作 极大地提高了我们的动手能力和兴趣 磨练了我们的意志 同 时也培养了我们独立思考的能力 感谢指导老师还有其他同学的帮助与指导 才能顺顺利利的 才能按时按量的完成这次实训作品的设计与制作 本文档可以自 由复制内容或自由编辑修改内容 供参考 六 参考文献六 参考文献 1 何立民 单片机高级教程 M 北京 北京航空航天大学出版社 2007 2 肖洪兵 高茂科 CAI 课件 自主开发 3 杭和平 单片机原理与应用 M 北京 机械工业出版社 2008 4 ATMEL 公司 AT89S52 的技术手册 4 豆丁文档 基于单片机的数字电压表的设计 6 吴金戌等 8051 单片机实践与应用 北京