單片機課程設計數(shù)字電壓表

1、 單片機課程設計 題 目 數(shù)字電壓表 目 錄1 引言.32 方法選擇與方案設計. 33 整體電路設計與原理圖. 44 模塊分析. 55系統(tǒng)軟件設計66 系統(tǒng)源程序77 總結與體會98 參考文獻101 引言數(shù)字電壓表的基本工作原理是利用a/d轉換電路將待測的模擬信號轉換成數(shù)字信號，通過相應換算后將測試結果以數(shù)字形式顯示出來的一種電壓表。較之于一般的模擬電壓表，數(shù)字電壓表具有精度高、測量準確、讀數(shù)直觀、使用方便等優(yōu)點。電壓表的數(shù)字化測量，關鍵在于如何把隨時連續(xù)變化的模擬量轉化成數(shù)字量，完成這種轉換的電路叫模數(shù)轉換器（a/d）。數(shù)字電壓表的核心部件就是a/d轉換器，由于各種不同的a/d轉換原理構成了

2、各種不同類型的dvm。一般說來，a/d轉換的方式可分為兩類：積分式和逐次逼近式。積分式a/d轉換器是先用積分器將輸入的模擬電壓轉換成時間或頻率，再將其數(shù)字化。根據(jù)轉化的中間量不同，它又分為u-t（電壓-時間）式和u-f（電壓-頻率）式兩種。逐次逼近式a/d轉換器分為比較式和斜坡電壓式，根據(jù)不同的工作原理，比較式又分為逐次比較式及零平衡式等。斜坡電壓式又分為線性斜坡式和階梯斜坡式兩種。在高精度數(shù)字電壓表中，常采用由積分式和比較式相結合起來的復合式a/d轉換器。本設計以at89c51單片機為核心，以逐次比較型a/d轉換器adc0808、液晶顯示器led為主體，構造了一款簡易的數(shù)字電壓表，能夠測量1

3、路05v直流電壓，最小分辨率0.01v。2 方法選擇與方案設計2.1方法選擇實現(xiàn)數(shù)字電壓表的方案較多，目前廣泛采用的是基于74系列邏輯器件方案，本設計將介紹基于單片機實現(xiàn)的方案。74系列邏輯器件方案采用雙積分電路+液晶顯示器+邏輯電路+定時采樣電路+數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)，被測電壓信號由信號輸入端加到測量系統(tǒng)，進行預處理后送到后級電路。單片機系統(tǒng)方案此方案采用輸入處理電路+adc0808+at89c51+液晶顯示實現(xiàn)，被測信號由adc0808模擬輸入端輸入，單片機采集轉換數(shù)據(jù)，將轉換數(shù)據(jù)送出顯示。系統(tǒng)除能確保實現(xiàn)要求的功能外，還可以方便地進行8路其它a/d轉換量的測量、遠程測量結果傳送等擴展功能。我們做

4、好了現(xiàn)在的電路圖，經(jīng)過仿真，我們達到了預期的結果。2.2方案設計經(jīng)過以上方法設計，決定采用如圖所示方案邏輯圖。模擬電 壓at89c51 單片機adc0808轉換數(shù)據(jù)顯 示圖1方案邏輯圖設計模塊說明：本設計方案主要有四大模塊：1、 led顯示模塊2、 時鐘、復位電路3、 adc0808數(shù)模轉換模塊4、 at89c51單片機控制模塊3 整體電路設計與原理圖按系統(tǒng)實現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)采用at89c51單片機，a/d轉換采用adc0808元件。a/d轉換由集成電路0808完成，0808具有8路模擬輸入端口，地址線（2325腳）可決定對哪一路模擬輸入作a/d轉換。22腳為地址鎖存控制，當輸入為高電平時

5、，對地址信號進行鎖存。6腳為測試控制，當輸入一個2s寬高電平脈沖時，就開始a/d轉換。7腳為a/d轉換結束標志，當a/d轉換結束時，7腳輸出高電平。9腳為a/d轉換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當oe腳為高電平時，a/d轉換數(shù)據(jù)從端口輸出10腳為0808的時鐘輸入端，利用單片機30腳的六分頻晶振頻率再通過14024二分頻得到1mhz時鐘。單片機的p1、p3.0p3.3端口作為四位led數(shù)碼管顯示控制。p3.5端口用作單路顯示/循環(huán)顯示轉換按鈕，p3.6端口用作單路顯示時選擇通道。p0端口作a/d轉換數(shù)據(jù)讀入用，p2端口用作0808的a/d轉換控制?？傮w仿真電路原理圖：4 模塊分析adc0808數(shù)模轉換模塊

6、in0in7為8路模擬量輸入端，這里只接一路電壓信號，其輸入信號是由直流電源及可調(diào)電阻提供。out1out8為8位二進制數(shù)字量輸出端，其另一端連接到at89c51單片機p1口進行數(shù)值轉換。adda、addb、addc為3位片選地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路，3位都接地。ale為地址鎖存允許信號，接到單片機p2.5口，高電平有效。 start為 ad轉換啟動脈沖輸入端，由單片機p2.5口輸入一個正脈沖使其啟動（脈沖上升沿使0808復位，下降沿啟動a/d轉換）。 eoc為 ad轉換結束信號，當ad轉換結束時，此端輸出一個高電平取反給p2.6口（轉換期間一直為低電平）。 oe為數(shù)據(jù)輸出允許

7、信號，高電平有效。當ad轉換結束時，此端由單片機p2.7輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 5系統(tǒng)軟件設計5.1初始化程序系統(tǒng)上電時，初始化程序將70h77h內(nèi)存單元清0，p2口置0。5.2主程序在剛上電時，系統(tǒng)默認為循環(huán)顯示8個通道的電壓值狀態(tài)。當進行一次測量后，將顯示每一通道的a/d轉換值，每個通道的數(shù)據(jù)顯示時間為1s左右。主程序在調(diào)用顯示子程序和測試子程序之間循環(huán)，主程序流程圖見圖開始調(diào)用顯示子程序初始化調(diào)用a/d轉換子程序5.3顯示子程序顯示子程序采用動態(tài)掃描法實現(xiàn)四位數(shù)碼管的數(shù)值顯示。測量所得的a/d轉換數(shù)據(jù)放在70h77h內(nèi)存單元中，測量數(shù)據(jù)在顯示時需轉換成為十進制b

8、cd碼放在78h7bh內(nèi)存單元中，其中7bh存放通道標志數(shù)。寄存器r3用作8路循環(huán)控制，r0用作顯示數(shù)據(jù)地址指針。5.4模/數(shù)轉換測量子程序模/數(shù)轉換測量子程序用來控制對0808八路模擬輸入電壓的a/d轉換，并將對應的數(shù)值移入70h77h內(nèi)存單元。6 系統(tǒng)源程序led_0equ 30hled_1 equ 31hled_2 equ 32h ;存放段碼adc equ 35hclockbit p2.4;定義adc0808時鐘位st bit p2.5eoc bit p2.6oe bit p2.7 org 00h sjmpstart org0bh ljmpint_t0start:mov led_0,#0

9、0h mov led_1,#00h mov led_2,#00h mov dptr,#table;段碼表首地址 mov tmod,#02h mov th0,#245 mov tl0,#00h mov ie,#82h setbtr0wait: clr st setb st clr st ;啟動ad轉換 jnb eoc,$;等待轉換結束 setb oe mov adc,p1;讀取ad轉換結果 clr oe mov a,adc mov b,#100;ad轉換結果轉換成bcd碼 div ab mov led_2,a mov a,b mov b,#10 div ab mov led_1,a mov le

10、d_0,b lcalldisp sjmp waitint_t0: cpl clock ;提供adc0808時鐘信號 retidisp:mov dptr,#table mov a,led_0;數(shù)碼顯示子程序 movca,a+dptr clr p2.3 mov p0,a lcalldelay setbp2.3 mov dptr,#table mov a,led_1 movca,a+dptr clr p2.2 mov p0,a lcalldelay setbp2.2 mov dptr,#table mova,led_2 movca,a+dptr setb acc.7 clr p2.1 mov p0,

11、a lcalldelay setbp2.1 retdelay:mov r6,#10;延時5毫秒d1: mov r7,#250 djnzr7,$ djnzr6,d1ntov: mov dptr,#tab mov a,adc movc a,a+dptr mov b,#2 div ab mov r1,b mov b,#10 div ab mov led_2,a mov led-1,b cjne r1,#01,kk1 mov led_0,#05back: retkk1: mov led-0,#00 ajmp back rettable: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h db 6dh,7d

12、h,07h,7fh,6fhtab:db 0, 0, 0,1,0,2,0,0,3,0db4,0,0,5,0,6,0,0,7,0db8,0,0,9,0,0,10,0,11,0db0,12,0,13,0,0,14,0,15,0db0,16,0,17,0,0,18,0,19,0db0,20,0,0,21,0,22,0,0,23db0,24,0,0,25,0,26,0,0,27db0,28,0,0,29,0,0,30,0,31db0,0,32,0,33,0,0,34,0,35db0,0,36,0,37,0,0,38,0,39db0,0,40,0,0,41,0,42,0,0db43,0,44,0,0,45

13、,0,46,0,0db47,0,48,0,0,49,0,50,0,0db51,0,0,52,0,53,0,0,54,0db55,0,0,56,0,57,0,0,58,0db59,0,0,60,0,0,61,0,62,0db0,63,0,64,0,0,65,0,66,0db0,67,0,68,0,0,69,0,70,0db0,71,0,0,72,0,73,0,0,74db0,75,0,0,76,0,77,0,0,78db0,79,0,0,80,0,0,81,0,82db0,0,83,0,84,0,0,85,0,86db0,0,87,0,88,0,0,89,0,90db0,0,91,0,0,92,

14、0,93,0,0db94,0,95,0,0,96,0,97,0,0db98,0,99,0,0,100,0,0,0end7 總結與體會這雖然是一個數(shù)字電壓表的設計但是實際上就是一個數(shù)據(jù)采集的程序設計，只不過這里數(shù)據(jù)采集的是模擬電壓罷了。雖然這個單片機的課題比較簡單，但是從中我還是學到了許多新東西。在proteus軟件部分的設計中也讓我感受良多。以前做的單片機的設計都只是寫寫程序，下載到單片機上運行，都只是編程方面的工作，很少涉及選擇單片機試驗臺上已有芯片以外的芯片，更不用說芯片的一些管腳作用。就像a/d轉換器在proteus中仿真軟件adc0808是單極性，輸入電壓范圍為05v。在局部電路圖中遇到很多問題，通過查閱大量資料才逐漸懂得如何應用。如在proteus軟件中仿真滑動變阻器，以及l(fā)ed顯示模塊和adc0808模數(shù)轉換模塊的連線問題，而在試驗臺上，這些都已經(jīng)事先焊接好了，根本不需要去考慮。這種方法是平時很少注意到的基礎性知識運用，在這次的課程設計中讓我又有了新的收獲?？偟膩碚f結果還