基于单片机的数字电压表设计

1、word基于单片机的数字电压表设计 摘要 本设计是基于单片机的数字电压表设计，电路中主要使用AT89C51、ADC0809及共阳极数码管组成，AT89C51是主控电路，ADC0809起着A/D转换的功能，能将模拟信号转化成数字信号，而共阳数码管那么是显示电压。该电压表测量范围0-5V的直流电压，其测量误差为0.04%，结构和原理都比拟简单，易于操作。关键字 单片机；A/D转换；数码管Abstract The voltmeter measuring range of 0-5V DC voltage, The design is based on single-chip digital voltm

2、eter design, circuit mainly on AT89C51 and ADC0809 and common anode digital tubes, AT89C1 is a master circuit，ADC0809 plays the function of the A / D converter, Common an5ode digital tube display voltage is low, strobe digital tube.the measurement error is 0.04%, and the structure and principle are

3、relatively simple.Keyword SCM, A / D converter, Digital tube1 引言 本设计目的是为能把输入的模拟信号转变成数字信号，从而使人们能直观的看到。要求能利用上学期学过的单片机知识来实现数字电压表的设计，其输入模拟电压是从0V到5V，能显示出电压，可以显示到小数点后三位数字。方法上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，利用ADC0809把输入的模拟信号转化成数字信号，从而在利用单片机的程序来实现在数码管上的显示。2 设计方案及原理 该电路可以分为单片机主控模块、A/D转换模块、LED显示

4、模块、电源电路、模拟信号电路等几局部，其系统框图如1所示。主控模块采用AT89C51单片机，他和晶振电路构成单片机最小系统,晶振给的是12MHZ，电容是30pF。A/D转换模块采用ADC0809(由于proteus仿真元件库里没有ADC0809，故使用ADC0808芯片)，用于A/D转换，它的脉冲是1MHZ,可以把模拟信号转化成数字信号，通过单片机的处理来显示电压。显示模块采用4位七段共阳数码管，当给低电平时，就选通这个数码管，其就会发光，表示数码管的某一段给了低电平导通发光二极管了。模拟电压用仿真电路。 电源电路模拟电压数码管显示模块ADC0809主控模块 AT89C51主控模块 AT89C

5、51主控模块 AT89C51 图1 设计的系统框图3 硬件设计 3.1 AT89C51的功能介绍RST复位输入，高电平有效，是单片机恢复到初始状态。/PSEN外部程序存储器读选通信号，低电平有效。ALE是地址锁存信号，高电平有效。在不访问片外存储器时，89C51自动在ALE线上输出频率为1/6震荡器频率的脉冲序列。/EA访问程序存储器控制信号，低电平时，访问外部存储器。XTAL1和XATAL2可以构成晶振电路。AT89C51的引脚图如图2所示。 图2单片机的引脚图 3.2 ADC0809的引脚及功能介绍 ADC0809的引脚图如下列图3所示。由于proteus仿真元件库里没有ADC0809，且

6、芯片ADC0808与芯片ADC0809不但引脚相同且功能根本相同，故使用ADC0808芯片 图3 ADC0809的引脚图EOC引脚为转换结束标志，OE引脚为输出允许控制，ALE引脚是地址锁存信号，它们都是高电平有效。CLK是时钟信号输入端，START是启动AD转换的引脚，IN0IN7 是8路模拟量输入端。 D0D7是8位数字量输出端口。ADDA、ADDB、ADDC都接地时，其选择IN0通道。本设计中ADC809的最小分辨率为5/255，其中引脚CLK是接上1MHZ的脉冲，以使ADC809正常工作。 3.3 LED数码管的选择 共阳和共阴数码管对设计都可，由于个人习惯，应选用了4个七位共阳数码管

7、，共阳极接法是将发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，这样把阴极端输入相应的低电平，那么发光二极管就会发亮。LED数码的段码输入,由并行端口P0产生；位码输入，用并行端口P2低四位产生。在proteus中，CA表示共阳数码管，而CC那么表示共阴数码管。3.4 模拟信号的输入由于电压信号本身就是一个电气量，不需要传感器之类的元件，proteus中有滑动变阻器和电源等元器件，故直接用它们给个模拟信号，其模拟电压给0到5V。另又加了个电压表，可以用来计算误差，直观地看到该电压表的精度。4 软件设计 AT89C51与晶振电路构成单片机最小系统，先采集模拟信号，可以通过滑动变阻器来改变模拟信号的大小，把

8、模拟信号再给到ADC0809的IN0口，后ADC0809把模拟信号转化成数字信号，后传输到AT89C51的P3口，然后在经过放大，通过程序是数码管点亮，P1口控制数码管的位码，P2口控制数码管的段码。4.1 流程图如下 主程序流程图如图4所示。 开始选择ADC0809转换通道启动AD转换 转换是否结束 N Y 处理转换结果 Y 显示电压 图4 设计的主程序流程图该程序有延时模块、AD转换模块、电压放大模块、数码管显示模块，主程序按照该流程图执行，后根据EOC的状态来判断AD转换是否结束，最后到达显示电压的目的。 5 系统仿真及其调试在proteus中，找到各个元件，并模拟仿真，并用软件生成he

9、x文件，后把该程序导入51单片机中，其仿真图如下列图5所示。转换是否结束 图5 仿真图6 总结该设计方法比拟简单，容易操作，利用元器件也比拟少，当我们遇到一个问题时，要抓住问题的关键，这样才能找到根源，设计出较简单的电路。该程序是我在课本上找的，但是在proteus上仿真时就是没方法正常显示，我就开始改程序，但是一改就会出现好多错误，后来老师让我一个模块一个模块改程序，终于有所突破了。当我们遇到一件较复杂的事，要想把复杂的事分成多个简单的事来做，这样就一定会有收获的。另外，有时候电路图忘保存了，就会使自己长时间的努力白费，我们就要心细，有耐心，才能很好地做好一件事情。参考文献1 王思明.单片机

10、原理及应用系统设计M.北京:科学出版社，2012.52 王毓银.数字电路逻辑设计M.北京:高等教育出版社，2005.123 于殿泓 王新年.单片机原理与程序设计实验教程M.西安:西安电子科技大学出版社，2007.5附 录 源程序#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define AD_data P3 #define LED_port P0 #define LED_pos P1 sbit START=P25;sbit OE=P26;sbit EOC=P27; sbit ALE=P24

11、;uint DCtemp=0; uchar code LED_seg10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; uchar code pos4=0x01,0x02,0x04,0x08;void Delay(uchar t) /延时函数 uchar i,j,k; for(i=0;i<t;i+) for(j=0;j<20;j+) for(k=0;k<20;k+) ;uchar AD_get()/AD0808控制，实现模数转换，采集到的数值 uchar DCdata; START=0; ALE=1; START=1;

12、START=0; ALE=0; while(EOC=0) ; OE=1; DCdata=AD_data; OE=0; Delay(10); return DCdata;void AD_shift(uchar DCdata) /将ADC0808读取数值转化为电压值 uchar i; float DC=0; for(i=0;i<8;i+) if(DCdata&1<<i) DC+=(1<<i)*19.6; DCtemp=(int)DC; void value_shift(uchar value) /将电压值的每一位放到数组中 value0=DCtemp/1000; value1=DCtemp/100%10; value2=DCtemp/10%10; value3=DCtemp%10;void Display(uchar value) /数码管显示 uchar i; for(i=0;i