基于单片机的数字电压表设计

：专 电气工程及其自动指导教师：完成日期于单片机的数字电压表设计DesignofBasedOnSingle-chip30页4插 图于单片机的数字电压表设计DesignofBasedOnSingle-chip：专 业：电气工程及其自动生姓名：号：指导教师职称： 教授评阅教师：：于单片机的数字电压表的设计摘要 该主要由三个模块组成： 转换模块，据处理模块显示模块。 转换主要由芯片 来完成它负责把采集到模拟量转换为相应量再传送到据处理模块据处理则由芯片 把 传送来量经过定据处理，产生相应显示码送到显示模块进行显示；此外它还控制着 芯作。该系统路简，所用元件较少，成低，且测量精度和可靠性较高。此经过 软件仿真和调试，可以测量 通过个四位体段码管显示出来。关键词 ； 转换 ； ；DesignofDigitalVoltmeterBasedOnSingle-chipMicrocontrollerElectricalEngineeringandAutomationSpecialitySunKunAbstract:Thispaperintroducesakindofdigitalvoltmeterbasedonsinglechipdesign.Thisdesignmainlycontainsthreemodules:A/Dconversionmodule,dataprocessingmoduleanddisplaymodule.A/DtransformationmainlycontainsthechipADC0808tocomplete,itisresponsibleforthecollectionoftheanalogconversiontothecorrespondingdigitalquantitytotransmittingfordataprocessingmodule.DataprocessingiscompletedbythechipAT89C51,whichisresponsiblefortheADC0808transmittothedigitalquantityaftercertaindataprocessing,hasthecorrespondingdisplaycodetodisplaymoduleInaddition,itstillcontrolstheADC0808chipswork.Theofthedigitalvoltmetercircuitissimple,thecomponentsoftheless,lowcost,andthemeasuredprecisionandhighThedigitalvoltmeterthroughtheproteussoftwaresimulationandtest,canmeasure0-5V1roadsimulationinputdcvoltagevalue,andthroughafouroneofthesevensectiondigitaltubeforKeywords:DigitalVoltmeter;A/Dconverter;AT89C51;ADC0808；ProteusI录与接口序序子序初始化序子子序仿真软调试II于单片机的数字电压表设计显示结果及误差分析结束语附录III基于单片机的数字电压表设计读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用。，由种单片机和 电和数字化测量技术有的进，从而数字电压表的快速发展，并不断的数字电压表从 以经不进的从最采用电也从 。是 字电压表的准确度，因而，以数字电压表的发展就着在高精度和低成本个方面。主要内容设计为容本统要三模转换模、数模显示模。其中， 转换采用 的模拟进转换，心 转换的进最显示数字电压。设计总体方案设计要求⑴以 列单片机为器，组成一个简单的直流数字电压表。1⑴根据要求选择 为核心控制转换用 实现与接口为 口和 口高四引脚。段由并行端口 产生并行端口 低四产生。硬由 个部分组成 转换，系统系统时钟、复以及硬框图如图 所AT89C51AT89C51时钟P1A/D转换P2P2系统复P0图 系统硬框图件电转换模块现实世界物理都是把转化成称为转换器（ 转换种 式 力式 如 、 有 选通开关及2型 转换器是由一个比较器、 转换器、存储器及控制路组成。利用内部寄存器从高位到低位一次开始逐位试探比较。转换过程如下：置 入 转换结果与输入模拟量比较，如果转换模拟量比输入模拟量小，则 则 不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中内容就是输入模拟量对应二进制量 。其原理框图如图所示：输入输入量输入发生器寄存器ADC图 逐次逼近式 主要特性是 式 ，对 路 于 模域 。ADC0808主要特性:88A/D88TTLμ单个+5V源供；模拟输入0+5V15mW[6]。的外部引脚特征芯有 条引脚，采用双列直插式封装，其引脚图如图 所示。3图 ：择 表 “启动脉冲法该正脉冲由 来宽度大升沿清零 降沿启动 工作。三4使、 参考入给阻阶梯网络供给标准、 主源入接地一般 与 连接在一起与 连接在一起。时钟入作流程由 路模拟通道选择开关地址锁存与译码器比较器开关树型图 。其中：

图 内部结构（）入模拟中选择一路送给面比较器进行比较。（）地址锁存与译码器用当信号有效时锁存从、、根地址线送来。（开关树型当信号有效时就开始对当前通道模拟信号进行完成把得到送到 三态锁存器同时通过送结束信号。（）三态锁存器保存当前模拟通道得到当 5使路。送一高脉冲上升沿逐次寄复下降沿启动 转换信号低平。当转换结束时转换结果到出三态信号回到高平知 已转换结束。当 执行一读据指令时高平则出端 读出据。是美国 公司生产低高性能 内含有可反复擦写只读序储和 节随储该件采用 高密度非易失储制造技术制造与业标准的 指令集和出管脚相兼容由多功能 和闪烁储组合在个芯的 效微控制它很多嵌式控制系统提供了一种灵活性高且价廉方案。功能性能与 成品指令系统完全兼容； 可编闪速储；寿命次写擦循环；据保留时间年；全静态：；三级序储定； 内部 ； 个可编口线；个 定时；个断源可编串行 ；内震荡和掉式 。提供以下标准功能的闪速储内部 个个 时个 向两级断结构一个全双串行信口及时钟同时， 可降至 静态逻辑操支持两种软件可选止 许 时到下一个硬件复。 采用 封装形式引脚配置如图 所示 。6图 是 用 送 入可靠性；第二种情况是带在访问然后传送对通用使用时需和当通用和和 高 像 读：7。：址锁配合 使用在访问在 自动在 以作钟或脉冲使用。访问选择可以控制 使用内 或使用若 则使用内 若 则只使用。在 使 化常 和 ，接内 位电路和时钟电路位电路设计在启动运都需要复使和系统其他件都处一个确初始状态并从这个状态开始工作。有一个复引脚采用施密特触发件就一直处复状态只要恢复低平后才进其他工作状态。复方式有上自动复位8基于单片机的数字电压表设计和手动复位两种，图 是 系列单片机统常用的上电复位和手动复位组合电路，只要上升时间不超过 ，它们都能很好的工作。图 复位电路单片机中每执行一条指令，都必须在统一的时钟脉冲的控制下严格按时间节拍进行，而这个时钟脉冲是单片机控制中的时序电路发出的。执行一条指令的各个微操作所对应时间顺序称为单片机的时序。单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成震荡器，为该放大器的输入端，为该放大器输出端，但形成时钟电路还需附加其他电路。单，只需要一个晶振和个电容即可，如图所。图 时钟电路路中，电容器和对震荡是±，在这个系统中了；石英晶振的是，因而时钟信号的震荡为。基本结构是发光二极管显器的缩写。 由于结构简单、价格便宜、与单片机接口方便等优点而得到广泛应用。 显器是由若干个发光二极管组成显字段的显器件9如下图所示图 择 型 显“ 本系统前一位整位即位后两位小位。引脚如图 位 ，为 位 、、、，体 每。图 位 引脚10。译是指转换得到应通常译硬件译软件译两。硬件译是指利专门硬件路来实现转换。译序 。。共共与单片机接口设计行不能直驱专驱路芯之产生足够大流才能正常工作。如果驱路能为了简化直流路并到 大 得图 。11

。表 12由 以 道给 、 、 、 选控制亮灭。外， 控制 。中机 定中从 到 的 动 从 来 。用要求。序设计序设计总方案这三个程序块构成了整个系统软件主程序如图 。开始开始初始化调A/D子程序调子程序结束图 式直流主程序框图13初始化的。启动转换A/D 输出转换结果转换显示结束启动转换A/D 输出转换结果转换显示结束图 转换流图显示显示采动扫描实现四位码管显示在采动扫描显示方式得 显示比较均匀又有足够亮度需适当扫描频率当扫描频率在 隔 位 为 。14μ件调试、键盘、终端等动态外列、列、列、完、与。4.3.2示结果当 输入值为示结果图 示测量差。15为为

为下示16“标准”对比测试表标准标准值测量值绝对误差由机 为 位处理器，当输入为 时， 输出据值为 （ 为 到 以 大 正 用 17束语用 了 图的流积累少验。工作应能好测量准确精度高功能、指标达到课题预期求、试。芯与以往相比增加许多功能其功能更为善应领域也更为广泛还到转换芯以前课只是其理知初步理解它工作原理更深理解调试遇到很多问题最后老师同步一个脚印解决个又个