数字电压表的设计与制作教材

1、毕业设计（论文）题 目 ： 数字电压表 的设计与制作年级专业 ：电气自动化 14321 班学生姓名 ：秦小钧指导教师 ：杨海蓉2016 年 10 月 13 日1 / 17毕业设计任务书毕业设计题目：数字电压表的设计与制作题目类型 工程设计 题目来源 学生自选题毕业设计时间从 2016/09/25 至 2016/10/131. 毕业设计内容要求：采用 AT89S52作 MCU，ADC080（9 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。2. 主要参考资料1 万福君，潘松峰 .单片微机原理系统设计与应用 M, 中国科学技术大学出版社 ,01 年 8 月 第

2、2版2 周责魁. 控制仪表与计算机控制装置 M , 化学工业出版社 ,02 年9月第1版3 李青. 电路与电子技术基础 L , 浙江科学技术出版社 ,05 年2月第 1版4 陈乐. 过程控制与仪表 M, 中国计量学院出版社 ,07年3 月5 孙育才. 新型 AT89S52系列单片机及其应用 M ，清华大学出版社 ,05年5月第 1版3. 毕业设计进度安排阶段阶段内容起止时间1开讲个人选题报告9.25-9.272着手收集资料，并报送提纲审定9.28-10.43集中指导与个别指导，提交初稿审查10.5-10.74修改，经审稿后定稿交稿10.8-10.115答辩与鉴定10.132 / 17摘要本设计

3、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； ADC08323 / 17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，ADC080（9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 Byte

4、s 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（ WD）T 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

5、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 100 s。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 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。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 AD

6、C0832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。4 / 17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 AT89

7、S52 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 .5 / 1715901 289VCC284023VCC2221VCC32VCCR1 1332034CLKCH01019353637386D1CH118395D0GNDADC08 32C23 3p456714131112MC322uF3130p1. 7p1. 6p1. 5p1. 4p3.7/RD p 3. 6/WRp3.5 /T1p3.4 /T0p1. 3p3. 2/INT1p1. 2p3. 2/INT0p1. 1 /T2EXp 3. 1 /TXDp1. 0

8、/T2p3. 0/RXDENp 2. 7 /A1 5AELp 2. 6 /A1 4p 2. 5 /A1 3p 2. 4 /A1 2VCCp 2. 3 /A1 1p 2. 2 /A1 0p2.1 /A9p2.0 /A8RSTp 0. 7 /AD7VSSp 0. 6 /AD6 p 0. 5 /AD5ATAL2p 0. 4 /AD4 p 0. 3 /AD3p 0. 2 /AD2 p 0. 1 /AD1ATAL1p 0. 0 /AD0AT89 S5 21K图 2-2 系统设计原理图6 / 172.2 软件系统设计2.2.1程序流程图主程序调用1 秒子程序1 秒到了ADC0832 转 换程序图 2-3

9、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数码管显示程序定义数码/ 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; / 管显示数值uchar str_TME4=0,0,0,0,; / 定义数码管显示初始值 unsigned

10、char data1; /data1 用来存放转换以后的数据7 / 17void delay(uchar ms) /uchar j;while(ms-)for(j=0;j0;i-) data1=1; / 从第 7 位开始，要左移 data1=data118 / 17bADcl=0;如果输出 1， data1 最后一位补 1定义整数变量定义小数变量bADcl=1; if(bADda=1) data1|=0x01; / bADcs=1; / 转换完后 CS置 1void changs() / 转换程序double sum;uchar val_Integer; / unsigned int val_

11、Decimal; / 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

12、=(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;9 / 173 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(

13、);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10 / 17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！11 / 17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

14、：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AT89S52 芯片中，接上 5V 的电源，观察效果。实物把前面仿真通过的程序烧制到 图 3-2 。12 / 17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：正确，设计成功！13 / 17设计总结在这次课程设计中，完成了简易数字电压表的制作工作。其中有苦也有乐。苦的是这 个月太累了，好几个晚上忙到凌晨 2 点左右；乐的是在付出过程中，

15、我学到了许多的东西。在整个设计过程中，经常经常出现这样那样的问题，但是最后还是都得以解决，这个过 程是值得我回味的 , 尤其是当看到自己的设计课题成功时，心中有一种成就感。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回 忆！通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够 的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务， 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计中遇到了很多专业知识问题，最后 在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在 次我们表示感谢！此次课

16、程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题， 出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的课程设计应该更轻松，自 己也都能扛的起并高质量的完成项目。鉴与参考，在这次课程设计中我的程序和设计原理是参考田老师的资料和网上查了些相 关的资料，这样提高了效率，才使我在规定的时间内顺利地完成了设计的任务。作与互助，在设计的过程中出现了好几个问题， 在我们的共同努力分析下问题都解决了14 / 17致谢这次能顺利按时完成毕业设计， 我非常感谢给予指导的各位老师， 特别感谢我的指导老 师，是你的耐心指导和讲解，使我能够顺利的完成毕业设计。在我的设计工作中无不倾注着 田老师辛勤的汗水

17、和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启 迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此 我要向我的导师说声“田老师您辛苦了！”最后我致以最衷心的感谢和深深的敬意 .15 / 17附录一 元件清单名称型号封装形式数量单片机AT89S52DIP-401个A/D 转换器ADC0832DIP-81个数码管显示器GEM5461BEDIP-121个晶振12MXTAL-11个三极管9012TO-1264个电阻排1K X8SIP-101个滑动变阻器1KVR-51个电阻470AXIAL-0.44个按键SWANJIAN1个电阻200AXIAL-0.45个瓷片电容30pFRAD-0.22片电解电容22 FRB-.2/.41