數(shù)字電壓表三種設(shè)計(jì)方案

1、設(shè)計(jì)方案一決定控制系統(tǒng)采用at89c51單片機(jī)，a/d轉(zhuǎn)換采用adc0809。系統(tǒng)除能確保實(shí) 現(xiàn)要求的功能外，還可以方便地進(jìn)行 8路其他a/d轉(zhuǎn)換量的測量、遠(yuǎn)程測量結(jié) 果傳送等擴(kuò)展功能。數(shù)字電壓表系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案框圖如圖 2-1所示。p2電源電路p1lcd顯示器p3圖2-1at89c51主要特性：4k字節(jié)可編程閃爍存儲器 三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部ram32可編程i/o線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路.01.2aq.5sr 1111111 1ppfpppppxtal1設(shè)計(jì)方案框圖u1x7tal2rbtp5en ale eapo o

2、zado pn iz&.m p0./a02 p0.3j,a03 fo 4za.r4 po.5/au5 尸口后隊(duì)匚舊 fo 7/ao7p2 .o/abp7 1/afip2.2/a1 up2.3za1 1 p2 4za1 2p2.b/a1 3ipn 后 za14 p2 7za1 5p3-o/rxdp3 irrxpp3.2jhnto p3 34nt1p94門 u p3,5/t1p3.fi/wrp9 v/wlj模擬量、數(shù)字量轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用adc0809進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，adc0809的內(nèi)部邏輯結(jié) 構(gòu)和引腳如圖所示。圖中多路模擬開關(guān)可選通8路模擬通道，允許8路模擬量分 時(shí)輸入，并共用一個(gè)

3、a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對 a、b、c三個(gè)地址位進(jìn)行鎖存與譯碼adc0809工作原理a/d轉(zhuǎn)換由集成電路0809完成。0809具有8路模擬輸入端口，地址線（23- 25 腳）可決定對哪一路模擬輸入作 a/d轉(zhuǎn)換。22腳為地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高 電平時(shí)，對地址信號進(jìn)行鎖存。6腳為測試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2us寬高電平脈沖 時(shí)，就開始a/d轉(zhuǎn)換。7腳為a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，7腳輸 出高電平。9腳為a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當(dāng) oe腳為高電平時(shí)，a/d轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)從該端口輸出。10腳為0809的時(shí)鐘輸入端，利用單片機(jī) 30腳的六分頻晶 振頻率再通過14024二分頻

4、得到1mhz時(shí)鐘。單片機(jī)的p1、p3.0p3.3端口作為 四位led數(shù)碼管顯示控制。p0端口作a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用，p2端口 p2.7用作 0809 的 a/d轉(zhuǎn) 換 控 制。d774lg02n74ls02ctextt*=2.1/ag 2.2/aho z.3/ah1 z.q/a12z.5/a13 z.q/a14 z.7/a15j.斗供us 3.5/ad5 3.6/ad6 3.7/adtm 口 井3 143白：叫c；黑燈ajulu5：a e les.o/rxo j.1/tx0 12/ihto ,3/int1p3.4/top3.5/t4 3 6殛亙 2.7/rd，ino iniclock t st

5、artinsinseocin4i noout 1ind i ml17 utz 門 1 1 t?？?ut=quth-a 人 fs c u ro c 1 1午餐a fh fsell t 中auu iuu 1 j70 icvlj u 1 0v n evrefou cj4zb2a124 p22z7adco0o9 trkxnr：1d戶但7eqc2120ie8115m17q晶振電路的設(shè)計(jì)晶振電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號，使用晶體振蕩器時(shí)，c2,c1取值2040pf,使用陶瓷振蕩器時(shí)c1,c2取值3050pf。c1、c2起穩(wěn)定振蕩頻 率，快速起振的作用。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振和電容應(yīng)盡量靠近芯片，以減

6、小分 布電容，保證振蕩器的穩(wěn)定性。18弓唧xtal2、19引腳xtal1接晶振，20引 腳接地。-c2.x.tal1crvstalxtal-2rstpsen ale ea圖2-389c51單片機(jī)引腳 - r-ll -設(shè)計(jì)方案二本系統(tǒng)由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成： at89s52、adc0808、lcd液晶顯示。a/d轉(zhuǎn)換由集成電路0808完成。0808具有8路模擬輸入端口，地址（23-25） 腳可決定對哪路模擬輸入作 a/d轉(zhuǎn)換，22腳為地址鎖存腳，當(dāng)輸入為高電平時(shí)， 對地址信號進(jìn)行鎖存。6腳為測試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2us寬高電平脈沖時(shí)，就開始進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。7腳為a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)7

7、腳輸出局電 平。9腳為a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當(dāng) oe腳為高電平時(shí)，a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從 該端口輸出。10腳為0808的時(shí)鐘輸入端，由外部信號源提供。單片機(jī)的 p0端 口作為lcd1602顯示控制。p3.7端口作為通道循環(huán)。p1端口作a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀 入用，p2端口用作0808的a/d轉(zhuǎn)換控制。顯示系統(tǒng)時(shí)鐘電路測量電壓輸 入圖3.1 at89c52弓唧圖at89s52功能介紹at89s52為atmel所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 cmos8位微控制器, 具有8k在系統(tǒng)可編程flash存儲器。-j-xxtal1pd.qzadoxtal2pd.1zad1p0.2ad2pcl3/ad3r3tpo.47

8、ad4p0.5/acpq6/ad6pd.7/ad7psenp2.e1/abp2.1/a9p2 2/a10p2 3/a11alep2 4/a12eap2.5/a13p1 0/t2p2.6/a14p2 7/a15p3 o/rxdpi.17t2exp3.1/txdpl.2p3.2/int0-p 1.3p3.3/int1p1p3 4/topi 5p3 4t1p1.ep3.6/wrp l .79 s e-ij 3-2 1 mj-d 5 b 7 且 0-1 2 i j- 7 atbac52=textat89s52主要功能列舉如下：1、擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash2、晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器（傳

9、統(tǒng)最高工作頻率可至12mhz）3、內(nèi)部程序存儲器（rom）為8kb4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ram）為256字節(jié)5、32個(gè)可編程i/o 口線6、8個(gè)中斷向量源7、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8、三級加密程序存儲器9、全雙工uart串行通道adc0808勺引腳和功能介紹adc0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個(gè)進(jìn)行 a/d轉(zhuǎn)換。adc0808t adc0809勺簡化版本，功能 基本相同。一般在硬件仿真時(shí)采用adc0808進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，實(shí)際使用時(shí)采用adc0809s彳亍a/d轉(zhuǎn)換。

10、圖3.2 adc0808管腳圖晶振電路介紹圖3.3 晶振電路品振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作, 以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對 精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在 一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（ vco）。3.4復(fù)位電路介紹復(fù)位電路是為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5v5%,即4.755.25v。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號，因此在 電源上電時(shí)，只有當(dāng)vcc超過4.75v低于5.25v以及晶體振蕩器

11、穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作chanel is； 2 003902 nup”微 pllfrt 理.第尚0 電或ml 理.*馬堂 p2.i3tk ram pimpi即 pi.i42& fi2 pi j pl# pl .fl pijc!pl.ttb-t4pjjarr 儆皿 plijmt =1 :：.tn陽.g f5附曳 ra.rro設(shè)計(jì)方案三本系統(tǒng)由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成 icl7135;mc14069;74ls47;mc1403 ;共陽七段數(shù)碼管等電路原理框圖：時(shí)鐘信號被測信模數(shù)轉(zhuǎn)換icl7135數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路數(shù)碼管顯示電路基準(zhǔn)電壓icl7135 （美intersit公司產(chǎn)品）。

12、它是一種41字位bcd碼動(dòng)態(tài)掃描輸出的單 片集成雙積分式 a/d轉(zhuǎn)換器。滿量程輸入為-2v0+2v,自動(dòng)極性，單參考電壓源，自 動(dòng)校零。電源的公共端接至 dgnd（24腳）。讓所有的模擬信號地與 agnd（3腳）相連接，最后用 一根連線與dgnd相接。采用模擬地與數(shù)字地分開，并以一點(diǎn)相通，可避免由于連接線的 寄生耦合作用而引起誤差或者跳字。參考電壓vr正端從2腳引入，負(fù)端接 agnd。參考電壓貯存電容cr 一般選取1f,接在7、8兩腳。差動(dòng)輸入模擬信號從 9、10兩腳引入。如果允許模擬信號源的公共端與 a/d轉(zhuǎn)換器電 源公共端相通，則此端可與agnd相接。系統(tǒng)所需要的時(shí)鐘信號從 22腳輸入，如

13、果確定采 樣階段=80ms,則fcp=125khz,以滿足對50hz工頻干擾信號有較大的抑制能力的要求。金電源輸入v- 參考電壓輸入丫比2u2sur欠城程信號模擬地a gnd327or過用程信號積分楣輸出端小t4,26st選通信號自校等端az525r/r自動(dòng)轉(zhuǎn)換/停頓校制緩碎放大糖擒出端buf624dgnd數(shù)字地接參考也容，？-tcl 71352322pol極性信號clk時(shí)鐘輸入vinlq921busy轉(zhuǎn)換狀態(tài)標(biāo)志模掖輸入 ghnhivaodj個(gè)”位選通正電源輸入j119口十”位選通“萬”位選通包_12_is百”位選通bcd 碼 1.sb bt1317dj干心位選通bcd碼次低位.4】6用 b

14、cd msbitt3. bcd碼次高位mc14069 是一一個(gè)14腳封裝的六反相器電路，它的最高供電電壓（vdd 是18v,最高輸入電壓是-0.5到vdd+0.5最大輸出電流是+-10ma.最大功耗是 500mw/管腳排列：1 in1, 2 out1, 3 in2 , 4 out2, 5 in3, 6 out3,7 vss.14 vdd 13 in6 12 out6,11 in5, 10 out5, 9 in48 out4它的功能是將輸入的數(shù)字信號反向顯示模塊芯片介紹74ls47是一種bc的入，開路輸出的4線一七段譯碼器。dcb肺為4 線輸入，ag作為七段輸出，輸出低電平有效。例如，輸入dcb

15、a=00wa,b,c,d,g 等段輸出為低電平，輸出顯示十進(jìn)制數(shù) 3。345引腳為功能擴(kuò)展端。3腳l說測試 燈輸入端。作用是檢查數(shù)碼七段顯示是否都能夠正常發(fā)光。當(dāng) lt=1, bi=1時(shí)， 七段顯示部件全部點(diǎn)亮，顯示“日”字。譯碼器正常工作時(shí)lt=1。4腳rbi是動(dòng)態(tài)滅燈輸入端，作用是將數(shù)碼管顯示的、 不用的零熄滅。5腳bi/rbo,bi是滅燈輸 入端，當(dāng)bi=0時(shí)，不管輸入如何，ag均為1,數(shù)碼管不顯示。rbo是動(dòng)態(tài)滅燈輸 出端。作用是控制低位滅零信號。若 rbo=1說明本位處于顯示狀態(tài)；若rbo=0 且低位為零，則低位被熄滅，它于bi組成線與關(guān)系345引腳使用時(shí)應(yīng)接上高電位。 管腳信息與l

16、ed連接如圖（3）所示bl/rbo kb?aslbbccd74bs4 70elte圖（3）led管腳信息如圖（4）ledafbm圖4顯示模塊的連接從圖（5）可以觀察到單片機(jī)p1 口低4位連接一塊七段譯碼 器74ls47,由于74ls4溫共陽極的七段譯碼器所以要選用共陽極的數(shù)碼管。 單片機(jī)p1.0p1.3的輸出信號經(jīng)過74ls47#碼后就可以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示 相應(yīng)的數(shù)字，另外在74ls47勺輸出與數(shù)碼管之間還要接上7個(gè)470歐姆的限 流電阻，以防止有過大的電流流過時(shí)燒壞數(shù)碼管。p1.4p1.7口接于四個(gè)pnpe極管的基極，四個(gè)三極管分別接于六個(gè)數(shù) 碼管的公共端，通過由p1.4p1.6 口的輸出量來

17、控制數(shù)碼管的點(diǎn)亮。采用 pnp型的三極管來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，在此三極管相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)的作用。 依靠 74ls47七段譯碼器和四個(gè)pnpe極管就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。mc1403 是低壓基準(zhǔn) 芯片。一般用作812bit的 d/a芯片的基準(zhǔn)電壓等一些需 要基本精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓的場 合。輸出電壓：2.5 v +/- 25 mv 輸入電壓范圍：4.5 v to 40 v 輸出電流：10 ma芯片引腳圖：7 6 5 eogu eoeuw3 nc nc 口 nc h nc4u3a 刃 u+7u covnvoutc gndenc匚因?yàn)檩敵鍪枪潭ǖ?，所以電?很簡單。就是vin接電源輸入，gn皿底，vout力口一

18、個(gè) 0.1uf1uf的電容就可以了。vout 一般用作812bit的d/a 芯片的基準(zhǔn)電壓。+5vinoutd n gvir3l卜100kc1th510pfu3bmc14069ubr19150t69013r18u1r/hio22c2 71ua125khzd n g du3cmc140691ds5dpy_7_seg_1dpyaf g,b ed c dpcomds4dpy_7_seg_1ds3dpy_7_seg_1ds2dpy_7_seg_1ds1dpy_7_seg_1a bc d150dpyaf g,a blb cdpyadpyae jcjcomcomdpdlc f ，com dpstrb re

19、fin+in-algcomclkcrf+ crf-cl7135+ccvd1d2d3d4d5b1b2b4b8polovrngundrngbusy -intout ccauto0v bfout1314151623272821r4100k+5vu2 74ls47+5vr6t7 8 99013r5eltfbi/rbogrbi13 k 12 -tfnrr10 150 ar11 :15。b-r12 150 cr13 150 d ；r14 150r15 150 f150 g-r16 -12數(shù)字課程設(shè)計(jì)：數(shù)字的i表sizenumberrevisio na4date:1-jul-2011sh eet offile:e:應(yīng)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)資料圖紙icl7o3wdey：4方案一：主控部分用at89c5作為主控制系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)對程序的編寫但是用戶在編寫較長程序時(shí)，它的程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間不能滿足需求，且其不支持isp在線編程技術(shù)，需要專用 的燒寫器來燒寫程序，故成本高，進(jìn)而降低了系 統(tǒng)性價(jià)比。運(yùn)用液晶顯示器主要能顯示大量的文字、數(shù)字和圖形，而且清晰化程度高，成本高。而此作品主要是簡單的顯示數(shù)字。采用a/d轉(zhuǎn)換芯片adc0809adc080弟一塊8路8