基于单片机的数字电压表的设计毕业设计.doc

河南科技学院河南科技学院 20102010 届本科毕业设计届本科毕业设计 设计题目 设计题目 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 学生姓名 学生姓名 所在院系 所在院系 所学专业 所学专业 导师姓名 导师姓名 完成时间 完成时间 2011 05 252011 05 25 摘要摘要 本文介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计 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 ADC0832 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 处理模块 数据处理则由芯片 AT89C51 来完成 其负责把 ADC0832 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 ADC0832 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 关键词关键词 单片机 数字电压表 A D 转换 AT89C51 ADC0832 Design of Simple Digital Voltmeter Based on Single chip Microcontroller Abstract This paper which introduces a kind of simple digital voltmeter is based on single chip microcontroller design The circuit of the voltage meter is mainly consisted of three mould pieces A D converting mould piece A D converting is mainly completed by the ADC0832 it converts the collected analog data into the digital data and transmits the outcome to the manifestation controlling mould piece Data processing is mainly completed by the AT89C51 chip it processes the data produced by the ADC0832 chip and generates the right manifestation codes also transmits the codes to the manifestation controlling mould piece Also the AT89C51 chip controls the ADC0832 chip to work The voltmeter features in simple electrical circuit lower use of elements low cost moreover its measuring precision and reliability The voltmeter is capable of measuring voltage inputs from 1 route ranging from 0 to 5 volt and displaying the measurements though a digital code tube of 7 pieces of LED Keywords Single chip microcontroller Digital voltmeter A D converter AT89C51 ADC0832 目目 录录 1 绪论 1 1 2 设计总体方案 2 2 1 设计要求 2 2 2 设计思路 2 2 3 设计方案 2 3 硬件电路设计 3 3 1 单片机最小系统电路 3 3 2 ADC0832 介绍 6 3 2 1 ADC0832 主要特点 7 3 2 2 ADC0832 管脚介绍 7 3 2 3 单片机对 ADC0832 的控制原理 8 3 3 LED 数码管 10 3 3 1 LED 数码管的主要技术参数 10 3 3 2 LED 数码管的引脚说明 11 3 3 3 LED 数码管编码说明 12 3 4 单片机最小系统电路 13 3 5 AD0832 电路 14 3 6 四位数码管显示电路 14 3 7 电路原材料清单 15 3 8 使用工具及仪表清单 16 4 软件设计 17 4 1 程序设计总方案 17 4 2 系统子程序设计 17 4 2 1 初始化程 17 4 2 2 AD 转换子程序 17 4 2 3 显示子程序 18 5电压表的调试及性能分析 19 5 1 调试与测试 19 5 2 性能分析 19 6 总结 20 参考文献 21 谢辞 22 附录 23 附录一程序源代码 23 附录二电路图 27 1 1 1 绪论绪论 在电量的测量中 电压 电流和频率是最基本的三个被测量 其中电压量 的测量最为经常 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 数字电压表简称 DVM 它是 采用数字化测量技术 把连续的模拟量转换成不连续 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 测量速度 快等特而得到广泛应用 传统的指针式刻度电压表功能单一 进度低 容易引起视差和视觉疲劳 因而不能满足数字化时代的需要 采用单片机的数字电压表 将连续的模拟量 如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示 从而精度高 抗干扰 能力强 可扩展性强 集成方便 还可与 PC 实时通信 数字电压表是诸多数字 化仪表的核心与基础 以数字电压表为核心 可以扩展成各种通用数字仪表 专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表 目前 由各种单片机和 A D 转换器 构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的 最近的几十年来 随着半导体技术 集成电路 IC 和微处理器技术的发 展 数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步 从而促使了数字电压表的 快速发展 并不断出现新的类型 数字电压表从 1952 年问世以来 经历了不断 改进的过程 从最早采用继电器 电子管和形式发展到了现在的全固态化 集 成化 IC 化 另一方面 精度也从 0 01 0 005 目前 数字电压表的内部核心部件是 A D 转换器 转换的精度很大程度上 影响着数字电压表的准确度 因而 以后数字电压表的发展就着眼在高精度和 低成本这两个方面 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容 本系统主要包括三大模 块 转换模块 数据处理模块及显示模块 其中 A D 转换采用 ADC0832 对输 入的模拟信号进行转换 控制核心 AT89C51 再对转换的结果进行运算处理 最 后驱动输出装置 LED 显示数字电压信号 2 2 2 设计总体方案设计总体方案 2 1 设计要求 以 MCS 51 系列单片机为核心器件 组成一个简单的直流数字电压表 采用 1 路模拟量输入 能够测量 0 5V 之间的直流电压值 电压显示用 4 位一体的 LED 数码管显示 至少能够显示两位小数 尽量使用较少的元器件 2 2 设计思路 根据设计要求 选择 AT89C51 单片机为核心控制器件 A D 转换采用 ADC0832 实现 电压显示采用 4 位一体的 LED 数码管 LED 数码的段码输入 由并行端口 P2 产生 位码输入 用并行端口 P0 产生 2 3 设计方案 硬件电路设计由 6 个部分组成 A D 转换电路 AT89C51 单片机系统 LED 显示系统 时钟电路 复位电路以及测量电压输入电路 硬件电路设计框图如 图 1 所示 时钟电路 复位电路 A D 转换电路测量电压输入 显示系统 AT89C51 P1 P0 P 2 图 1 数字电压表系统硬件设计框图 3 3 3 硬件电路设计硬件电路设计 3 13 1 单片机的介绍单片机的介绍 40 个引脚 4k bytes flash 片内程序存储器 128 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 AT89S52 单片机是一种低功耗高性能的 CMOS8 位微控制器 内置 8KB 可在 线编程闪存 该器件采用 Atmel 公司的高密度非易失性存储技术生产 其指令 与工业标准的 80C51 指令集兼容 片内程序存储器允许重复在线编程 允许程 序存储器在系统内通过 SPI 串行口改写或用同用的非易失性存储器改写 通过 把通用的 8 位 CPU 与可在线下载的 Flash 集成在一个芯片上 AT89S52 便成为 一个高效的微型计算机 它的应用范围广 可用于解决复杂的控制问题 且成 本较低 其结构框图如图 3 1 所示 图 3 1 AT89S52 结构框图 4 图 3 2 AT89S52 此外 AT89S52 设计和配置了震荡频率可为 12MHZ 并可通过软件设置省电 模式 空闲模式下 cpu 暂停工作 而 ram 定时计数器 串行口 外中断系统 可继续工作 掉电模式冻结振荡器而保存 ram 的数据 停止芯片其它功能直至 外中断激活或硬件复位 同时该芯片还具有 pdip tqfp 和 plcc 等三种封装形 式 以适应不同产品的需求 主要功能特性 主要功能特性 兼容 mcs 51 指令系统 4k 可反复擦写 1000 次 isp flash rom 32 个双向 i o 口 4 5 5 5v 工作电压 2 个 16 位可编程定时 计数器 时钟频率 0 33mhz 全双工 uart 串行中断口线 128x8bit 内部 ram 2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3 级加密位 看门狗 wdt 电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的 isp 字节和分页编程 5 双数据寄存器指针 按照功能 AT89S52 的引脚可分为主电源 外接晶体振荡或振荡器 多功 能 I O 口 控制和复位等 1 多功能 I O 口 AT89S52 共有四个 8 位的并行 I O 口 P0 P1 P2 P3 端口 对应的引脚 分别是 P0 0 P0 7 P1 0 P1 7 P2 0 P2 7 P3 0 P3 7 共 32 根 I O 线 每根线可以单独用作输入或输出 P0 端口 该口是一个 8 位漏极开路的双向 I O 口 在作为输出口时 每 根引脚可以带动 8 个 TTL 输入负载 当把 1 写入 P0 时 则它的引脚可用作 高阻抗输入 当对外部程序或数据存储器进行存取时 P0 可用作多路复用的低 字节地址 数据总线 在该模式 P0 口拥有内部上拉电阻 在对 Flash 存储器 进行编程时 P0 用于接收代码字节 在校验时 则输出代码字节 此时需要外 加上拉电阻 P1 端口 该口是带有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 端口 P1 口的输出缓 冲器可驱动 吸收或输出电流方式 4 个 TTL 输入 对端口写 1 时 通过内 部的上拉电阻把端口拉到高电位 此时可用作输入口 P1 口作输入口使用时 因为有内部的上拉电阻 那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流 在对 Flash 编程和程序校验时 P1 口接收低 8 位地址 另外 P1 0 与 P1 1 可以配置成定时 计数器 2 的外部计数输入端 P1 0 T2 与定时 计数器 2 的触发输入端 P1 0 T2EX 如图 3 3 所示 端口引脚复用功能 P1 0 T2 定时器 计算器 2 的外部输入端 P1 1 T2EX 定时器 计算器 2 的外部触发端和双向控制 P1 5 MOSI 用于在线编程 P1 6 MISO 用于在线编程 P1 7 SCK 用于在线编程 图 3 3 P1 口管脚复用功能 P2 端口 该口是带有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 端口 P2 口的输出 缓冲器可驱动 吸收或输出电流方式 4 个 TTL 输入 对端口写 1 时 通过 内部的上拉电阻把端口拉到高电位 此时可用作输入口 P2 口作输入口使用时 因为有内部的上拉电阻 那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流 在访问外部程序存储器或 16 位的外部数据存储器时 P2 口送出高 8 位地 址 在访问 8 位地址的外部数据存储器时 P2 口引脚上的内容 就是专用寄存 器 SFR 区中 P2 寄存器的内容 在整个访问期间不会改变 在对 Flash 编程 和程序校验期间 P2 口也接收高位地址或一些控制信号 P3 端口 该口是带有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 端口 P3 口的输出 缓冲器可驱动 吸收或输出电流方式 4 个 TTL 输入 对端口写 1 时 通过 内部的上拉电阻把端口拉到高电位 此时可用作输入口 P3 口作输入口使用时 6 因为有内部的上拉电阻 那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流 在 AT89S52 中 同样 P3 口还用于一些复用功能 如表 3 2 所列 在对 Flash 编程和程序校验期间 P3 口还接收一些控制信号 端口引脚复用功能 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外部中断 0 P3 3 INT1 外部中断 1 P3 4 T0 定时器 0 的外部输入 P3 5 T1 定时器 1 的外部输入 P3 6 WR 外部数据存储器写选通 P3 7 RD 外部数据存储器读选通 图 3 4 P3 端口引脚与复用功能表 2 RST 复位输入端 在振荡器运行时 在此脚上出现两个机器周期的高电 平将使其单片机复位 看门狗定时器 Watchdog 溢出后 该引脚会保持 98 个 振荡周期的高电平 在 SFR AUXR 地址 8EH 寄存器中的 DISRTO 位可以用于屏 蔽这种功能 DISRTO 位的默认状态 是复位高电平输出功能使能 3 ALE PROG 地址锁存允许信号 在存取外部存储器时 这个输出信号用 于锁存低字节地址 在对 Flash 存储器编程时 这条引脚用于输入编程脉冲 PROG 一般情况下 ALE 是振荡器频率的 6 分频信号 可用于外部定时或时钟 但是 在对外部数据存储器每次存取中 会跳过一个 ALE 脉冲 在需要时 可 以把地址 8EH 中的 SFR 寄存器的 0 位置为 1 从而屏蔽 ALE 的工作 而只有 在 MOVX 或 MOVC 指令执行时 ALE 才被激活 在单片机处于外部执行方式时 对 ALE 屏蔽位置 1 并不起作用 4 PSEN 程序存储器允许信号 它用于读外部程序存储器 当 AT89S52 在 执行来自外部存储器的指令时 每一个机器周期 PSEN 被激活 2 次 在对外部数 据存储器的每次存取中 PSEN 的 2 次激活会被跳过 5 EA Vpp 外部存取允许信号 为了确保单片机从地址为 0000H FFFFH 的 外部程序存储器中读取代码 故要把 EA 接到 GND 端 即地端 但是 如果锁定 位 1 被编程 则 EA 在复位时被锁存 当执行内部程序时 EA 应接到 Vcc 在对 Flash 存储器编程时 这条引脚接收 12V 编程电压 Vpp 6 XTAL1 振荡器的反相放大器输入 内部时钟工作电路的输入 7 XTAL2 振荡器的反相放大器输出 3 23 2 ADC0832ADC0832 介绍介绍 ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种 8 位分辨率 双通道 A D 转换芯片 由于它体积小 兼容性强 性价比高而深受单片机爱好者及企业欢 7 迎 其目前已经有很高的普及率 学习并使用 ADC0832 可是使我们了解 A D 转换器的原理 有助于我们单片机技术水平的提高 3 2 1 ADC0832 主要特点 8 位分辨率 双通道 A D 转换 输入输出电平与 TTL CMOS 相兼容 5V 电源供电时输入电压在 0 5V 之间 工作频率为 250KHZ 转换时间为 32 S 一般功耗仅为 15mW 8P 14P DIP 双列直插 PICC 多种封装 商用级芯片温宽为 0 C to 70 C 工业级芯片温宽为 40 C to 85 C 3 2 2ADC0832 管脚介绍 图 3 5 ADC0832 引脚图 CS 片选使能 低电平芯片使能 8 CH0 模拟输入通道 0 或作为 IN 使用 CH1 模拟输入通道 1 或作为 IN 使用 GND 芯片参考 0 电位 地 DI 数据信号输入 选择通道控制 DO 数据信号输出 转换数据输出 CLK 芯片时钟输入 Vcc REF 电源输入及参考电压输入 复用 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 0 5V 之间 芯片转换时间仅为 32 S 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 独立的芯片使能输入 使 多器件挂接和处理器控制变的更加方便 通过 DI 数据输入端 可以轻易的实 现通道功能的选择 3 2 3 单片机对 ADC0832 的控制原理 正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4 条数据线 分别是 CS CLK DO DI 但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时有效并与单片机的 接口是双向的 所以电路设计时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用 见图 3 当 ADC0832 未工作时其 CS 输入端应为高电平 此时芯片禁用 CLK 和DO DI 的电平可任意 当要进行 A D 转换时 须先将 CS 使能端置于低 电平并且保持低电平直到转换完全结束 此时芯片开始转换工作 同时由处理 器向芯片时钟输入端 CLK 输入时钟脉冲 DO DI 端则使用 DI 端输入通道功能 选择的数据信号 在第 1 个时钟脉冲的下沉之前 DI 端必须是高电平 表示启 始信号 在第 2 3 个脉冲下沉之前 DI 端应输入 2 位数据用于选择通道功能 其功能项见图3 6 9 图 3 6 ADC0832 功能图 如图3 5 所示 当此 2 位数据为 1 0 时 只对 CH0 进行单通道转换 当 2 位数据为 1 1 时 只对 CH1 进行单通道转换 当 2 位数据为 0 0 时 将 CH0 作为正输入端 IN CH1 作为负输入端 IN 进行输入 当 2 位数据为 0 1 时 将 CH0 作为负输入端 IN CH1 作为正输入端 IN 进 行输入 到第 3 个脉冲的下沉之后 DI 端的输入电平就失去输入作用 此后 DO DI端则开始利用数据输出 DO 进行转换数据的读取 从第 4 个脉冲下沉 开始由 DO端输出转换数据最高位 DATA7 随后每一个脉冲下沉 DO 端输出 下一位数据 直到第 11 个脉冲时发出最低位数据 DATA0 一个字节的数据 输出完成 也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据 即从第 11 个字节 的下沉输出 DATD0 随后输出 8 位数据 到第 19 个脉冲时数据输出完成 也标志着一次 A D 转换的结束 最后将 CS 置高电平禁用芯片 直接将转换 后的数据进行处理就可以了 更详细的时序说明请见图3 6 10 图 3 7ADC0832 时序图 作为单通道模拟信号输入时 ADC0832 的输入电压是 0 5V 且 8 位分辨率时的电压 精度为 19 53mV 如果作为由 IN 与 IN 输入的输入时 可是将电压值设定在某一个较大 范围之内 从而提高转换的宽度 但值得注意的是 在进行 IN 与 IN 的输入时 如果 IN 的电压大于 IN 的电压则转换后的数据结果始终为00H 3 33 3 LEDLED 数码管数码管 3 3 13 3 1 LEDLED 数码管主要技术参数数码管主要技术参数 图3 8 数码管 数码管使用条件 a 段及小数点上加限流电阻 b 使用电压 段 根据发光颜色决定 小数点 根据发光颜色决定 11 c 使用电流 静态 总电流 80mA 每段 10mA 动态 平均电流 4 5mA 峰值电流 100mA 上面这个只是七段数码管引脚图 其中共阳极数码管引脚图和共阴极的是一样 的 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 3 3 23 3 2 LEDLED数码管的引脚说明数码管的引脚说明 这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种 共阳极就是把所有 LED 的阳极连 接到共同接点 com 而每个 LED 的阴极分别为 a b c d e f g 及 dp 小 数点 共阴极则是把所有 LED 的阴极连接到共同接点 com 而每个 LED 的阳 极分别为 a b c d e f g 及 dp 小数点 如下图所示 图中的 8 个 LED 分别与上面那个图中的 A DP 各段相对应 通过控制各个 LED 的亮灭来显示 数字 图 3 9 共阳数码管内部结构 12 图 3 10 共阴数码管内部结构 对于单个数码管来说 从它的正面看进去 左下角那个脚为 1 脚 以逆时针 方向依次为 1 10 脚 左上角那个脚便是 10 脚了 上面两个图中的数字分别与 这 10 个管脚一一对应 注意 3 脚和 8 脚是连通的 这两个都是公共脚 还有一种比较常用的是四位数码管 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 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 图 3 11 位共阳数码管内部结构 3 3 33 3 3 数码管编码说明数码管编码说明 4位数码管编码说明 如图3 12所示 P2 7P2 6P2 5P2 4P2 3P2 2P2 1P2 0 eddpcgbfa 00010100028H 111101011EBH 20011001032H 310100010A2H 411100001E1H 510100100A4H 60010010024H 13 711101010EAH 80010000020H 910100000A0H H0110000161H L001100013DH 11110111F7H C001111003CH 图 3 12 控制命令表 3 43 4 单片机最小系统电路单片机最小系统电路 图 3 13 单片机最小系统 1 单片机 9 脚接复位电路 可按复位按钮 S1 给单片机复位 2 晶振采用 12MHZ 3 由于单片机只访问片内 Flash ROM 并执行内部程序存储器中的指令 因 此单片机的 31 脚接高电平 VCC 3 53 5 ADC832ADC832 电路电路 14 图 3 14 ADC0832 电路 ADC0832 的 1 脚片选接 P1 3 2 脚通道 0 接电位器的抽头 4 脚接低 5 脚 和 6 脚是数据接 P1 2 7 脚时钟接 P1 0 8 脚接 VCC 3 63 6 四位数码管显示电路四位数码管显示电路 15 图 3 15 数码管显示电路 4 位数码管为共阳管 由于单片机输出电流比较小 故用 4 个 PNP 型的三极 管 9015 来驱动数码管 单片机输出低电平时三极管导通 使数码管的 4 各公共 端 1 4 5 和 12 脚为高电平 此时数码管的数据端输入低电平后数码管被点亮 120 欧电阻 R12 到 R19 为三极管的限流电阻 3 73 7 电路原材料清单电路原材料清单 序号名称型号单位数量备注 1电阻 1K 支1 2电阻 200 支5 3传感器 支 4电阻 510 支8 5电阻 5 6K 支1 6电阻 10K 支4 7晶振12MHz支1 16 8普通电容33pF支2 9电解电容10uF 50V支1 105 号电池节3 11小按钮支4 12三极管9012支4 三极管9013支1 蜂鸣器支 数码管支 单片机 S 2支 3 83 8 使用工具及仪表清单使用工具及仪表清单 序号名称型号单位数量备注 万用表块 內热式电烙铁 焊锡丝若干 直流稳压电源台 编程烧写器台 导线若干 17 4 4 软件设计软件设计 4 14 1 程序设计总方案程序设计总方案 根据模块的划分原则 将该程序划分初始化模块 A D 转换子程序和显示 子程序 这三个程序模块构成了整个系统软件的主程序 如图 4 1 所示 开始 初始化 调用 A D 转换子程序 调用显示子程序 结束 图 4 1 数字式直流电压表主程序框图 4 24 2 系统子程序设计系统子程序设计 4 2 1 初始化程序 所谓初始化 是对将要用到的 MCS 51 系列单片机内部部件或扩展芯片进行 初始工作状态设定 初始化子程序的主要工作是设置定时器的工作模式 初值 预置 开中断和打开定时器等 18 4 2 2 A D 转换子程序 A D 转换子程序用来控制对输入的模块电压信号的采集测量 并将对应的 数值存入相应的内存单元 其转换流程图如图 4 2 所示 启动转换 A D 转换结束 输出转换结果 数值转换 显示 结束 图 4 2 A D 转换流程图 4 2 3 显示子程序 显示子程序采用动态扫描实现四位数码管的数值显示 在采用动态扫描显 示方式时 要使得 LED 显示的比较均匀 又有足够的亮度 需要设置适当的扫 描频率 当扫描频率在 70HZ 左右时 能够产生比较好的显示效果 一般可以采 用间隔 10ms 对 LED 进行动态扫描一次 每一位 LED 的显示时间为 1ms 在本设计中 为了简化硬件设计 主要采用软件定时的方式 即用定时器 0 溢出中断功能实现 11 s 定时 通过软件延时程序来实现 5ms 的延时 开始 19 5 5 电压表的调试及性能分析电压表的调试及性能分析 5 1 调试与测试 本设计应用 Proteus6 及 KEIL51 软件 首先根据自己设计的电路图用 Proteus6 软件画出电路模型 关于这个软件的使用通过查一些资料和自己的摸 索学习 然后我们用 KEIL51 软件对所编写的程序进行编译 链接 如果没有 错误和警告便可生成程序的 hex 文件 将此文件加到电路图上使软硬件结合运 行 最后进行端口电压的对比测试 测试的第一路对比见图 5 1 中标准电压值 采用 Proteus6 软件中的模拟电压表测得 图 5 1 从图中可以看出 简易数字电压表与 标准 数字电压表测得的绝对误差 均在 0 02V 以内 这与采用 8 位 A D 转换器所能达到的理论误差精度相一致 在一般的应用场合可以完全满足要求 5 2 性能分析 由于单片机为 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 这就决定了该 电压表的最大分辨率 精度 只能达到 0 0196V 测试时电压数值的变化一般 以 0 02V 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 简易数字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 0832 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 20 6 6 总结总结 经过一段时间的努力 毕业论文 基于单片机的简易数字电压表基本完成 但设计中的不足之处仍然存在 这次设计是我第一次设计电路 并用 Proteus 实现了仿真 在这过程中 我对电路设计 单片机的使用等都有了新的认识 通过这次设计学会了 Proteus 和 Keil 软件的使用方法 掌握了从系统的需要 方案的设计 功能模块的划分 原理图的设计和电路图的仿真的设计流程 积 累了不少经验 基于单片机的数字电压表使用性强 结构简单 成本低 外接元件少 在 实际应用工作应能好 测量电压准确 精度高 系统功能 指标达到了课题的 预期要求 系统在硬件设计上充分考虑了可扩展性 经过一定的改造 可以增 加功能 本文设计主要实现了简易数字电压表测量一路电压的功能 详细说明 了从原理图的设计 电路图的仿真再到软件的调试 通过本次设计 我对单片机这门课有了进一步的了解 无论是在硬件连接 方面还是在软件编程方面 本次设计采用了 AT89C51 单片机芯片 与以往的单 片机相比增加了许多新的功能 使其功能更为完善 应用领域也更为广泛 设 计中还用到了模 数转换芯片 ADC0832 以前在学单片机课程时只是对其理论知 识有了初步的理解 通过这次设计 对它的工作原理有了更深的理解 在调试 过程中遇到很多问题 硬件上的理论知识学得不够扎实 对电路的仿真方面也 不够熟练 总之这次电路的设计和仿真 基本上达到了设计的功能要求 在以后的实 践中 我将继续努力学习电路设计方面的理论知识 并理论联系实际 争取在 电路设计方面能有所提升 21 参考文献参考文献 1 李朝青 单片机原理及接口技术 简明修订版 杭州 北京航空航天大学 出版社 1998 2 李广弟 单片机基础 北京 北京航空航天大学出版社 1994 3 阎石 数字电子技术基础 第三版 北京 高等教育出版社 1989 4 石东海等 单片机数据通信技术从入门到精通 西安 西安电子科技大学出版 社 2002 148 150 5 王忠飞 胥芳 MCS 一 51 单片机原理及嵌入式系 统应用 M 西安 西安电子科技大学出版社 2007 P268 273 6 蔡朝洋 单片机控制实习与专题制作 M 北京 北京航空航天大学出版社 2006 7 张毅刚 彭喜源 谭晓昀等 MSC 51 单片机应用设计 M 哈尔滨 哈尔滨工业 大学出版社 1999 8 周坚 单片机 C 语言轻松入门 M 北京 北京航空航天大学出版社 2006 9 李全利 迟荣强 单片机原理及接口技术 M 北京 高等教育出版社 2004 10 梅丽凤 王艳秋 单片机原理及接口技术 修订本 M 北京 清华大学出版 社 北京交通大学出版社 2006 11 阎石 数字电子技术基础 M 北京 高等教育出版社 1998 12 廖常初 现场总线概述 J 电工技术 1999 13 王宜怀 刘晓升 嵌入式应用技术基础教程 北京 清华大学出版社 2005 7 14 邵贝贝等 单片机认识与实践 北京 航空航天大学出版社 2006 8 15 MC75 AT Command Set V03 Siemens Company 2006 16 Clark M Service Business Strategies and ArchItectures M Birmingham UK Wrox Press 2002 17 Dave Crane Eric Pascarello Darren James Ajax IN ACTION M Manning Publications CO 2006 22 谢辞谢辞 经过几个月的忙碌和工作 本次毕业设计已经接近尾声 作为一个本科生 的毕业设计 由于经验的匮乏 难免有许多考虑不周的地方 如果没有导师的 督促指导 以及一起工作的同学们的支持 想要完成这个设计是难以想象的 在这里要感谢唐俊英老师 他循导善诱的教导和不拘一格的思路给予我无 尽的启迪 他严谨细致 一丝不苟的作风一直是我们工作 学习中的榜样 并将 积极影响我今后的学习和工作 然后要感谢大学 4 年来的所有老师 为我们打 下了电子专业知识的基础 同时还要感谢 06 电气所有的同学们 正是因为有你 们的