直流电压表的设计单片机实训分析

1、报告编号:第组单片机原理及应用课程设计报告题目直流电压表的设计姓名专业班级指导教师日期目录一、设计原理及要求2二、元器件清单及简介2三、设计原理分析3四、设计中的问题及改进7五、总结：8六、参考文献：8课程设计成绩评定单131直流电压表的设计一、设计原理及要求本设计是利用单片机AT89C51、ADC0809以及 74LS373设计一个直流电压表，可以测量 0-5V 之间的直流电压值，并且用四位动态LED管显示。可以测量 05V 范围内的 4 路直流电压值。在4 位 LED 数码管上轮流显示各路电压值或单路选择显示，其中3 位 LED 数码管显示电压值，显示范围为0.00V5.00V，1 位 L

2、ED 数码管显示路数 ,分别为 1-4。要求测量的最小分辨率为0.02V。二、元器件清单及简介1、设计思路：多路数字电压表应用系统硬件电路由单片机、 A/D 转换器、数码管显示电路和按键处理电路组成， 由于 ADC0808在进行 A/D 转换时需要有 CLK信号，本试验中 ADC0808的 CLK直接由外部电源提供为 500kHz 的方波。由于 ADC0808的参考电压 VREFVCC，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) ADC0808 采用逐次逼近法转换，把模拟电压转换成 16 进制的 D，由于是对直流电压 0 5V 进行采集

3、，所以 D 对应的电压为 V0 ，我们的目的就是要把 V0 显示在 LED显示器上，因为单片机不好进行小数点计算，所以有： V0=2*D扩大了 100 倍，扩大 100 倍后的结果高八位放寄存器 B，低八位放寄存器 A，分寄存 LED显示器。2、元器件清单 ：1、总体电路图元件名称序号参数数量( 个)AT89C51U1/1四位 LED数码管/174LS373U2/1ADC0809U3/1晶振X1/12电阻R91k1电容C1,C2,C322p,22p,10uF各 1个三、设计原理分析2、分块电路（1）LED数码管的接口简介LED 的段码端口 AG分别接至 AT89C51的 P1.0 P1.7 口

4、，位选端 14 分别接至 P3.5、P3.4 、P3.1 、P3.0 ，如下图所示。P0123ABCDEFGDQQQQ3（ 2）AT89C51的功能介绍AT89C51 是一种带4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL的 AT89C51是一种高效微控制器， AT89C2051是它的一种精简版本。如下图所示U119XTAL1P0.0/AD03938P0.1/AD137P0.2/AD2

5、1836XTAL2P0.3/AD335P0.4/AD434P0.5/AD533P0.6/AD6932RSTP0.7/AD7P2.0/A82122P2.1/A923P2.2/A102924PSENP2.3/A113025ALEP2.4/A123126EAP2.5/A1327P2.6/A1428P2.7/A151P1.0P3.0/RXD10211P1.1P3.1/TXD312P1.2P3.2/INT0413P1.3P3.3/INT1514P1.4P3.4/T0615P1.5P3.5/T1716P1.6P3.6/WR817P1.7P3.7/RDAT89C51功能如下：1 4K 字节可编程闪烁存储器。

6、2 32 个双向 I/O 口； 128 × 8 位内部 RAM 。3 2 个 16 位可编程定时/ 计数器中断，时钟频率0-24MHz。4 可编程串行通道。5 5 个中断源。6 2 个读写中断口线。7 低功耗的闲置和掉电模式。8 片内振荡器和时钟电路（ 3）ADC0808的功能介绍它是由 8 位 A/D 转换器，一个 8 路模拟量开关， 8 位模拟量地址锁存译码器和一个三态数据输出锁存器组成； +5V 单电源供电，转化 时间在 100us 左右；内部没有时钟电路，故需外部提供时钟信号。如图所示：4ADC0808引脚简介1.IN0IN7 ：8 路模拟量输入端。2. D0D7： 8 位数

7、字量输出端口。3. START： A/D 转换启动信号输入端。4. ALE ：地址锁存允许信号，高电平有效。5. EOC：输出允许控制信号，高电平有效。6. OE ： 输出允许控制信号，高电平有效。7. CLK ：时钟信号输入端。8.A 、B、C：转换通道地址 , 控制 8 路模拟通道的切换。 A、 B、 C 分别与地址线或数据线相连，三位编码对应 8 个通道地址端口， A、B、C=000111分别对应 IN0IN7 通道的地址端口。（ 4）74LS373的功能介绍74LS373是一种带有三态门的 8D 锁存器，其在本设计中是锁存 P0 口的低 8 位地址，芯片模型如下图所示。引脚介绍1. D

8、0 D7:8 位数据输入线；2. Q0 Q7:8 位数据输出线3. G: 数据输入锁存选通信号。当加到该引脚的信号为高电平时，外部数据选通到内部锁存器，负跳变时，数据锁存到锁存器中。4. OE : 数据输出允许信号，低电平有效。当该信号为低电平时，三态门打开，锁存器中的数据输出到数据输出线上，当该信号为高电平时，输出线为高阻5态。（ 5）调试结果如下：连接好的实物图如下：测得数据如下：6通过上面对比可以看出电压源显示的数据为5.00V，LED 显示的数据为5.10V，有一定的误差，误差来源可能是因为时钟信号的频率还是达不到 500K，各器件之间的连线可能也会对它造成干扰，在老师的允许下顺利的结

9、束实验。四、设计中的问题及改进为了产生一个时钟信号，我们想尽了各种方法，如下：10809 仿真时，外加时钟信号，实际要 51 自己产生，而我们就在 p0 加了个反向器产生信号给了 0809，结果实际操作和老师所说，我们产生的信号太小了，无法驱动。2. 为了产生一个信号我们修改了程序， 用方式 2 从 51 的 P2.0 口产生一个时钟信号，但是实际操作之后得不到理想的频率，无法实现。7五、总结：1、经过两天的努力和在许老师辛勤的指导下，我们的电路终于设计成功， LED 的显示结果在误差允许的范围内和用电压表显示的结果是一样的，在刚开始着手做的时候，在程序编写修改部分也是很麻烦的，最后和同学合作

10、编写好了软件仿真也很顺利，可是在搭面包板却困难重重，总是得不出结果，老师告诉我们软件仿真往往在硬件电路得不到实现，有的软件可以而硬件不可以、硬件可以而软件不可以。例如：在仿真时可以不要加晶振，但实际电路板上却要搭上，否则就不会工作。还有为了产生一个时钟信号，如上诉我们想尽了和尝试了各种方法最后才成功。2、本实验综合性较强，考察了理论分析与动手实践的综合能力，让我们通过实验，更深的理解了模拟电路的知识精髓。 特别是搭面包板， 真的是让我们尝尽各种苦头， 都有种崩溃的感觉， 但也让我们认识到， 当遇到自己不会或者不懂的问题时一定要及时去查资料、 询问老师和同学讨论， 最终得到的很多知识和经验也是书

11、本得不到的。六、参考文献：1 单片机应用实例开发 高等教育出版2 过程控制与仪表 陈乐 中国计量学院出版社， 2007-33 新型 AT89S52系列单片机及其应用孙育才 北京：清华大学出版社8附录程序：LED_0EQU30H; 个位LED_1EQU31H; 十位LED_2EQU32H; 百位LED_3EQU33H; 存放千位段码ADCEQU35HCLOCK BIT P1.4; 定义 0809 时钟位STBIT P1.5EOCBIT P1.6OEBIT P1.7ORG0000HSJMPSTARTORG000BHLJMPINT_T0ORG0030HSTART:MOVLED_0,#00HMOVLE

12、D_1,#00HMOVDPTR,#TABLE; 段码表首地址MOVTMOD,#02HMOVTH0,#245MOVTL0,#00HMOVIE,#82HSETBTR0WAIT:CLRSTSETBSTCLRST; 启动 AD转换JNB EOC,$; 等待转换结果9SETBOEMOVADC,P2; 读取 AD转换结果CLROEMOVA,ADC;AD 转换结果转换成 BCD码MOVR7,AMOVLED_3,#00HMOVLED_2,#00HMOVA,#00HLOOP1:ADDA,#20H; 一位二进制码对应20mV电压值DA AJNC LOOP2MOVR4,AINC LED_2MOVA,LED_2CJN

13、EA,#0AH,LOOP4MOVLED_2,#00HINC LED_3LOOP4:MOVA,R4LOOP2:DJNZR7,LOOP1ACALL BTOD1LCALL DISPSJMPWAITORG200HBTOD1:MOVR6,AANLA , #0F0HSWAPAMOVLED_1,AMOVA,R610ANLA,#0FHMOVLED_0,ARETINT_T0:CPLCLOCK; 提供 0809 时钟信号RETIDISP:MOVA,LED_0; 显示子程序MOVCA,A+DPTRCLRP1.3MOVP0,ALCALLDELAYSETBP1.3MOVA,LED_1MOVCA,A+DPTRCLRP1.2MOVP0,ALCALLDELAYSETBP1.2MOVA,LED_2MOVCA,A+DPTRCLRP1.1MOVP0,ALCALLDELAYSETBP1.1MOVA,LED_3MOVCA,A+DPTRCLRP1.0MOVP0,A11LCALL DELAYSETBP1.0RETDELAY:MOVR6,#10;