单片机简易电压测量仪

1、 鲁东大学信息与电气工程学院单片机课程设计论文信息与电气工程学院单片机课程设计 题 目 简易电压测量仪 学 院 信息与电气工程学院 专 业 电气工程及其自动化 年 级 姓 名 学 号 指导教师 程 月 波 时 间 2013年6月19日 目录前言.3一： 总体设计方案.41、设计要求.42、设计目的.43、系统器件.44、主要单元电路.85、系统程序设计.10二： 调试及结果分析.111、调试及结析结果分析.112、设计总结.11参考文献.12附录（一）.13附录（二）.14前 言随着科技和人们的生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统机械锁由于构造简单，被撬事件屡见不鲜；

2、电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口 （I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。

3、在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了，且容易升级改善。本文介绍了用STC12C5A60S2集成电压转换芯片和AT89C51单片机设计制作的数字直流电压表。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/D0808转换器和单片机AT89C51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

4、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。（一） 总体设计方案1、设计要求1).学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。2）.掌握汇编语言程序设计方法。3）.培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。2、设计目的在电量的测量中，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（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续

5、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。本设计从各个角度分析了由单片机组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及其原理，并且分析了程序如何驱动单片机进而使系统运行起来的原理及方法。 本设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序。而硬件电路为A/D转换电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用汇编语言编程，利用WAVE和PROTEUS 软件对其编译和仿真，详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍。3、系统器件随着大规模集成电路的发展，

6、目前不同厂家已经生产出了多种型号的A/D转换器，以满足不同应用场合的需要。如果按照转换原理划分，主要有3种类型，即双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行式A/D转换器。目前最常用的是双积分和逐次逼近式。双积分式A/D转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格便宜等优点，比如STC12C5A60S2系列等，它们通常带有自动较零、七段码输出等功能。与双积分相比，逐次逼近式A/D转换的转换速度更快，而且精度更高，比如ADC0808、ADC0809等，它们通常具有8路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等，它们可以与单片机系统连接，将数字量送入单片机进行分析和显示。1).单片机芯片本课程设计所采

7、用的单片机型号是STC12C5A60S2, 主要特性： 与MCS-51兼容 4K字节可编程闪烁存储器 全静态工作：0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O线 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内震荡器和时钟电路2). STC12C5A60S2是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，STC12C5A6

8、0S2单片机在电子行业中有着广泛的应用。STC12C5A60S2单片机的功能引脚图3).STC12C5A60S2其中包括32个双向I/O口（即P0、P1、P2、P3） P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向

9、I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流

10、（IIL）。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。此外P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口如下：P3.0 RXD（串行口输入端）P3.1 TXD（串行口输出端）P3.2 /INT0（外部中断0请求输入端，低电平有效）P3.3 /INT1（外部中断1请求输入端，低电平有效）P3.4 T0（定时/记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部计算脉冲输入端）P3.6 /WR（外部数据存储器写信号，低电平有效）P3.7 /RD（外部数据存储器读信号，低电平有效）4).控制线ALE/PROG（30引脚） 地

11、址锁存信号输出端。ALE在每个及其周期内输出两个脉冲。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。（29引脚） 外片程序存储器的选通信号输出端，低电平有效。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时， /EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。5).单片机管脚说明电源引脚 Vcc（40脚）：典

12、型值5V。 Vss（20脚）：接低电平。外部晶振 XTAL1、XTAL2分别与晶振两端相连接。输入输出口引脚： P0口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P1口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P2口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P3口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。控制引脚： RST、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。4、主要单元电路1).上电按钮复位电路2).晶体振荡电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的12MHz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子

13、钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体荡器电路。3).USB转串口下载通过USB与电脑连接以供电。4).数码管显示电路数码管的位选可以通过I/口电平的高低电平来选通与关断，由4个共阳极的数码管组成时、分、的显示。P0口的低四位位与P16四插针相接，P2口与P17相接，实现段选。5).电压的测量和调压电路5、系统程序设计系统的软件设计采用汇编语言编码。设计方法是先用文本编辑器编写源码，然后用软件Keil C51编译，如果没有错误，可连接生成.HEX格式的文件（需事先在Keil C51中设置）。如果有错误则无法连接，但可在生成的.OBJ文件中找到代码错误的地方，便于修改。当然也可以直接在Keil中编码

14、。生成的HEX文件是记录文本行的ASCII文本文件，在HEX文件中，每一行是一个HEX记录，由十六进制数组成的机器码或者数据常量。HEX文件经常被用于将程序或数据传输存储到ROM、EPROM，大多数编程器和模拟器使用HEX文件。软件总体框架设计（二）、调试及结果分析1、调试及结析结果分析按照电路图原理把杜邦线接好，即P0口接P17，如果显示不对反过来插一下，P1.1P1.4接P16，如果显示不对反过来插一下， P1.0 作为 A/D 转换通道 ，检测的电压不能超过5v.连接好USB线，利用STC_ISP_V479烧录软件把所编程序编译后生成的hex文件烧录到单片机，基本实现预定的功能，由于对调

15、量程原理不了解无法实现调节量程的功能。2、设计总结课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为21世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。在着手本次课程设计时，通过查阅网络的资料，再加上请教同学和老师，结合生活中对密码锁的功能特性要求，设计出了这一套电子密码锁系统的主要硬件结构和软件结构，基本完成了课题的要求。本次课程设计所设计的系统简单只能实现一些简单的功能，还有很多不足之处，自己所学的

16、知识和能力有限。回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。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。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固

17、，对单片机汇编语言掌握得不好，尤其是外部中断，定时/计数器和串行口，掌握的不好，应用不熟练。通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。 在完成单片机课程设计后,我发现我还有许多不足,所学到的知识还远远不够,以至于还有一些功能不能被动完成。但通过学习这一次实践,增强了动手能力,提高和巩固了单片机方面的知识,特别是软件方面。让我认识到把理论应用到实践中去是多么重要。参考文献谢维成：单片机原理与应用及C51程序设计 清华大学出版社，2007李光飞:单片机课程设计实例指导 北京航空航天大学出版社，2004吴叶兰：微机原理及接口技术 机械工程出版社，2012郭天祥 51单片机C语言教程-入门

18、、提高、开发、拓展全攻略电子工业出版社，2009附录（一）电路原理图PCB图附录(二)软件C语言程序#include #includeunsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/共阳极float num;float result;unsigned int adc;sbit a1=P11;sbit a2=P12;sbit a3=P13;sbit a4=P14;void delay(unsigned int cnt) unsigned char i; for(;cnt0;cnt-) for(i=0;i110;i+);void display(unsigned int adc)unsigned char n4; /化成单位为V显示n0=adc/1000; /取出千位数 n1=adc%1000/100; /取出百位数n2=adc%100/10; /取出十位数n3=adc%10;/取出个位数a1=1; a2=1; a3=1; a4=0;P0=tablen3;/显示delay(25);a1=1; a2=1; a3=0; a4=1;P0=tablen2;delay(25