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毕业设计
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基于单片机的0-5v数字电压表设计,毕业设计
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I 摘 要 本文介绍了用 ADC0809集成 电压转换 芯片和 AT89S51单片机设计制作的多路数据采集系统。在测量仪器中， 电压表 是必须的，而且 电压表 的好坏直接影响 到 测量精度。具有一个精度高、转换速度快、性能稳定的 电压表 才能符合测量的要求。为此，我们设计了 数字电压表 ，此 作品 主要由 A/D0809 转换器和单片机 AT89S51 构成， A/D 转换器在单片机的控制下完成对模拟信号的采集和转换功能，最后由数码管显示采集的电压值。此设计通过调试完全满足设计的指标要求。电路设计简单，设计制作方便，有较强的实用性 关键字 ： ADC0809； 单片机 AT89S51； 数字电压表 Abstract The introduction to this text is designed with ADC0809 integratedvoltage chip and AT89S51 one-chip computer. In the voltmeter, the collection of the data is necessary, the quality of and the data collector influences the precision of measurement of the measuring instrument directly. The voltmeter with high, quickly, steady performance of conversion speed of a precision could accord with the demands for measurement. For this reason, we have designed the digital voltmeter, this device is formed by A/D0809 converter and one-chip computer AT89S51 mainly, A/D converter finishes to the collection of the analog signal and conversion function under the control of the one-chip computer, shown the voltage value gathered by the digital tube finally. This designs and totally meets the index demand designed through debugging.The circuit is simple in design. Design and make it conveniently,so that there is stronger practicability. Keywords： ADC0809;AT89S51;digital voltmeter nts II 目 录 引言 1 1. 设计 内容 及要求 2 1.1 设计要求 2 1.2 设计方案 2 1.3 方案 选择 及 论证 2 1.3.1 单片机系统 2 1.3.2 A/D模数转换电路 2 1.3.3 数码管显示电路 3 2. 系统电路总设计 3 2.1 电路设计原理 3 2.1.1 AT89S51 单片机简介 3 2.2 单片机最小系统图 7 2.3 显示部分 7 2.4 数模转换器 ADC0809 部分 8 2.4.1 A/D模数转换电路 8 2.4.2 ADC0809的内部逻辑结构 8 2.4.3 信号引脚 9 3. 程序流程图 10 4. 组装调试内容及步骤 11 4.1 所用元器件 11 4.2 需要仪器仪表 11 4.3 软件工具 11 4.4 制作过程 11 4.5 调试 过程 11 4.5.1 硬件调试 11 4.5.2 软件调试 12 4.5.3 误差分析 12 5. 总结设计电路的特点和方案的优缺点及课题的核心 13 6. 结论及心得体会 13 谢辞 15 参考文献 16 附录 17 nts 第 1 页 共 22 页 1 引言 课程设计，是锻炼大学生动手能力的一门课程，为以后走上工作岗位提供一个很好的锻炼机会。 运用 自己 学到的知识， 通过查找资料， 制定设计方案， 绘制原理图，制作PCB 板 ，焊接元器件，组装调试电路， 通过测试电路参数，计算理论与实际的误差，论证自己的设计方案。遇到问题及时解决问题，从中 总结经验与教训 ， 最后写出设计论文。 电子技术日新越益的发展，各种新型电子器件和集成电路应用越来越广泛，电子系统功能越来越强大，电路图也越来越复杂，印刷电路板的走线越来越复杂和精密，以往用手工的方法绘制电路原理图和设计线路板已经很难适应当 前电子工业飞速发展的形势。所幸的是计算机的发展和普及较好地解决了这个问题。目前，人们可以在计算机上利用各种商品化的软件对电子线路进行各种有效的分析和设计。课程设计即为电子电路的设计、仿真、安装、调试、印制电路板的设计。 单片机以其高可靠性，高性价比，低电压，低功耗等一系列优点，今几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统，数据采集系统，智能化仪器仪表，及通讯设备和日常消费类产品，玩具等。并且已经深入到工业生产的各个环节以及人民生活的各层次中。如车间流水线控制、自动化系统等、智能型家用电器（冰箱、空 调、彩电）等，无不含有 CPU控制器，即单片机。 本设计是用单片机系统和一个集成 数模转换芯片 ADC0809实现把模拟电压转换成数字显示 。 本 系统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。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、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由数模集成转换芯片 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。 nts 第 2 页 共 22 页 2 1 设计内容及要求 1.1 设计要求 此 次课程 设 是设 计一个 数字电压表 ，其具体指标要求如下： (1) 采集数据范围： 05 V (2) 供电电压： 5V (3) 数据显示： 4 位有效数字 (4) 显示方式： LED 或 LCD 显示 1.2 设计方案 基于本电路的设计要求，以 89s51 单片机为核心芯片同时辅以外围电路。硬件电路如下图所示。硬件电路结构由 4 部分组成，即单片机 部分 ， LED 显示 部分 ， A/D 转换 部分 。简而言之，就是以 89s51 为主芯片，它通过编程完成对电压 的测量，然后数据通过单片机的 P2、 P3 口输出到外围电路进行显示，不过，我们在这之前首先要经过 A/D 转换，将转换后的数字量送入单片机。显示部分用的是 4 位 8 段的共阴数码管，用来显示具体的电压值，小数点部分由单片机控制。 显示部分是用共阴数码管，由 4 个单个构成， 数码管显示处理简单，工作电流要在1mA 左右 ，用 单片机的 P1 口做段选控制 ， P3.0，、 P3.1， P3.2， P3.3 口做位选控制。 A/D 转换 部分用 ADC0809。 ADC0809 是带有 8 位 A/D 转换器、 8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的 CMOS 组 件。它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口。 1.3 方案选择及论证 1.3.1 单片机系统 方案一：采用专用的数字信号处理器（例如 DSP），其特点是处理速度快，精度高、效果好，但此类处理器价格昂贵，市场上少有，不易购买。 方案二：采用通用的微处理器（如 MCS-51 系列）；这种处理器的性能优良、价格便宜，容易购买。对于要求较高的数字处理场合不适用，但本系统设计要求不高，所以本系统采用 AT89S51。 1.3.2 A/D 模数转换电路 A/D 转换器芯片种类繁多，按其变换原理分类，双积分式、量化反馈 式、逐次比较式等 A/D转换器。 方案一：双积分式 A/D转换器 双积分式 A/D 转换器是一种间接 A/D 转换技术。首先将模拟电压转换成积分时间，然后用数字脉冲计时方法转换成计数脉冲数，最后转换成二进制数或 BCD 码输出。因此，双积分式 A/D转换时间较长，一般大于 40 50ms。但其外接元件少，使用方便，具有极nts 第 3 页 共 22 页 3 高的性价比。本设计要求采样频率 fs 8kHz（即采样周期 Ts #include #includeTest.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code dispbit=0xf7,0xfb,0xfd,0xfe; / S1=P33; / S2=P32; / S3=P31; / S4=P30; ucharcodedispcode= 0xEB,0x28,0xB3,0xBA,0x78,0xDA,0xDB,0xA8,0xFB,0xFA,0x00;/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 sbit Choos=P20; void Delay(uchar Time); uchar disbuf4=0,0,0,0; uchar dispcout; uchar getdata8=0; unsigned long temp; uchar i; /主函数 / void main(void) uchar c; uint j; Display();/开机检测硬件连接到记数 99 结束 Delay(255); Delay(255); Delay(255); Delay(255); Choos=1; while(1) for(j=0;j1500;j+) /数据采集 nts 第 19 页 共 22 页 19 XBYTE0x00ff=0x00+7; while(P0&0x80=0); /等待转换结束 c=XBYTE0x00ff;/读转 化的数据 getdatai=c; /数值处理部分 / temp=getdatai*19; disbuf3=(temp%100000)/1000; disbuf2=(temp%1000)/100; disbuf1=(temp%100)/10; disbuf0=(temp%10)/1; /*显示部分 */ P1=dispcodedisbufdispcout; P3=dispbitdispcout; if(dispcout=3) P1=P1|0x04; dispcout+; if(dispcout=4) dispcout=0; /延时函数 / void Delay(uchar Time) uchar i; while(-Time) or(i=0;i255;i+); ; 包含的 子程序 includeTest.h unsigned char code dispbits=0xf7,0xfb; unsignedcharcodedispcodes=0xEB,0x28,0xB3,0xBA,0x78,0xDA,0xDB,0xA8,0xFB,0xFA,0x00;/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 nts 第 20 页 共 22 页 20 unsigned char dispcouts=0; unsigned disbufs2=0,0; unsigned j,k; unsigned int T,tcnt; unsig
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