基于單片機實現(xiàn)的數(shù)字電壓表

1、信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 設(shè)計(論文)題目： 基于單片機實現(xiàn)的 數(shù)字電壓表 專 業(yè)： 通信技術(shù) 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 二 八年十二月三十日 信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué) 生 姓 名 學(xué)號0班級通技 06-2專業(yè)通信技術(shù) 設(shè)計（或論文）題目基于單片機實現(xiàn)的數(shù)字電壓表 指導(dǎo)教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注 助教 高級工程師四有限公司 設(shè)計內(nèi)容： 1設(shè)計一款基于單片機實現(xiàn)的直流數(shù)字電壓表。 2主要功能： （1）可測量 050V 直流電壓，分辨率 0.02V； （2）具有數(shù)碼管或 LCD 顯示電壓值

2、功能； （3）具有量程自動轉(zhuǎn)換功能； （4）能實現(xiàn)多路信號的分時測量（可選項） 。 進度安排： 第 5 周：查詢資料和制定方案； 第 79 周：電路設(shè)計與仿真； 第 1011 周：軟件設(shè)計與仿真； 第 1215 周：樣機聯(lián)調(diào)與撰寫設(shè)計報告； 第 1617 周：參加答辯。 主要參考文獻(xiàn)、資料(寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、出版單位)： 1徐愛鈞智能化測量控制儀表原理與設(shè)計（第二版） 北京航空航天大學(xué)出版社，2004 2吳金戌，沈慶陽8051 單片機實踐與應(yīng)用郭庭吉清華大學(xué)出版社，2002 3黃智偉全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練教程電子工業(yè)出版社，2004 4汪德彪MCS-51 單片機原理及接口技術(shù)（第一

3、版） 電子工業(yè)出版社，2003 審 批 意 見 教研室負(fù)責(zé)人： 年 月 日 備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。 目錄 摘要.1 第 1 章緒論.2 第 2 章方案設(shè)計.3 2.1方案選擇.3 2.1.1量程轉(zhuǎn)換方案設(shè)計.3 2.1.2顯示部分方案設(shè)計.3 2.2方案論證.4 第 3 章硬件設(shè)計.5 3.1單片機控制模塊設(shè)計.5 3.1.1時鐘電路.5 3.1.2復(fù)位電路.5 3.2量程轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計.6 3.2.1電路選擇.6 3.2.2工作原理及換算關(guān)系.6 3.3逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計.6 3.3.1ADC0808 簡介 .6 3.3.2A/D 轉(zhuǎn)換

4、電路設(shè)計 .8 3.4顯示模塊設(shè)計.9 3.4.1LCD 顯示模塊 .9 3.4.2LCD1602 的引腳功能 .9 3.4.3LCD1602 的顯示操作 .9 第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計.14 4.1主程序設(shè)計.14 4.2A/D 轉(zhuǎn)換程序 .15 4.3中斷服務(wù)程序.15 第 5 章系統(tǒng)仿真與調(diào)試.16 5.1分局部調(diào)試.16 5.2整機調(diào)試.16 5.3系統(tǒng)仿真.17 結(jié)論.18 致謝.19 參考文獻(xiàn).20 附錄系統(tǒng)源程序.21 附錄整機原理圖.31 摘要 電壓表是測量儀器中不可缺少的設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用的是采用專用集成電路實 現(xiàn)的數(shù)字電壓表。本系統(tǒng)以 AT89C51 單片機為核心，以逐次逼近

5、式 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0808、液晶顯示器 LCD1602 為主體，設(shè)計了一款簡易的數(shù)字電壓表，能夠測量 050V 的直流電壓，最小分辨率為 0.02V。 關(guān)鍵詞AT89C51 單片機；電壓測量；A/D 轉(zhuǎn)換；LCD1602 液晶顯示 第 1 章緒論 數(shù)字電壓表的基本工作原理是利用 A/D 轉(zhuǎn)換電路將待測的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號，通過相應(yīng)換算后將測試結(jié)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(zhǔn)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(guān)鍵在于如何把隨時連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量， 完成這種轉(zhuǎn)換的電路叫模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D） 。數(shù)字電

6、壓表的核心部件就是 A/D 轉(zhuǎn)換器， 由于各種不同的 A/D 轉(zhuǎn)換原理構(gòu)成了各種不同類型的 DVM。一般說來，A/D 轉(zhuǎn)換 的方式可分為兩類：積分式和逐次逼近式。 積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器是先用積分器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成時間或頻率，再將其 數(shù)字化。根據(jù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)合起來的復(fù)合式 A/D 轉(zhuǎn) 換器。本設(shè)計以 AT89C51

7、 單片機為核心，以逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0808、液 晶顯示器 LCD1602 為主體，構(gòu)造了一款簡易的數(shù)字電壓表，能夠測量 1 路 050V 直流電壓，最小分辨率 0.02V。 第 2 章方案設(shè)計 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(shè)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(yù)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

8、入端輸入，單片機采集轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送出顯示。 2.1方案選擇 2.1.1量程轉(zhuǎn)換方案設(shè)計 方案一：考慮到 ADC0808 的八路模擬量輸入通道本質(zhì)上也是模擬開關(guān)，因此 可以利用其八個模擬通道中的三個作為量程轉(zhuǎn)換器，即根據(jù)通道對應(yīng)的電壓測量范 圍確定對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)設(shè)計對應(yīng)的前置放大電路。 方案二：選用模擬開關(guān)芯片 4066 實現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。4066 集成了 4 個模擬開關(guān)， 每一路開關(guān)都有一個控制端控制對應(yīng)開關(guān)的通斷。用單片機對控制端進行控制，實 現(xiàn)不同量程的轉(zhuǎn)換。 方案三：利用手動開關(guān)實現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。該方案可簡化控制程序，減小系統(tǒng)開銷， 縮短反應(yīng)時間，不足之處在于操作麻煩。 終上所述：方

9、案三所需元件少、成本低且易于實現(xiàn)，可選此方案。 2.1.2顯示部分方案設(shè)計 方案一：用液晶 LCD1602 來顯示電壓讀數(shù)可進行片選，實現(xiàn)液晶的動態(tài)點亮。 因為只需一片液晶就可以完成現(xiàn)示工作，所以當(dāng)單片機控制前兩個控制端時，最高 位控制端應(yīng)接地。用軟件作為液晶的驅(qū)動顯示，且具體譯碼由軟件控制。 方案二：同方案一選用 ADC0808 進行片選，在譯碼驅(qū)動部分選用液晶 LCD1602，用軟件譯碼。 終上所述：由于兩個方案都可以實現(xiàn)同樣的功能，但方案二設(shè)計簡單、系統(tǒng)開 銷小、反應(yīng)速度較快，因此選擇此方案。 2.2方案論證 經(jīng)過以上方案設(shè)計，決定采用如圖 2-1 所示方案。 圖 2-1系統(tǒng)框圖 第 3

10、 章硬件設(shè)計 3.1單片機控制模塊設(shè)計 單片機控制模塊的作用是為控制各單元電路的運行并完成數(shù)據(jù)的換算或處理， 主要由單片機、時鐘電路、復(fù)位電路組成。 3.1.1時鐘電路 單片機工作的時間基準(zhǔn)是由時鐘電路提供的，在單片機的 XTAL1 和 XYAL2 兩 個管腳接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機的時鐘電路，電路中電容器和對 1 C 2 C 振蕩頻率有微調(diào)作用，通常取(3010)pF 石英晶體選擇 6MHz 或 12MHz 都可以。時 鐘電路如圖 3-1 所示。 圖 3-1系統(tǒng)時鐘電路 圖 3-2系統(tǒng)復(fù)位電路 3.1.2復(fù)位電路 單片機的 RST 管腳為主機提供了一個外部復(fù)位信號輸入口。復(fù)位信號是

11、高電平 有效，高電平有效的持續(xù)時間為 2 個機器周期以上。單片機的復(fù)位方式可由手動復(fù) 位方式完成。電阻、電容器的參考值=10K、=10uF、=0.01uF。復(fù)位電路 1 R 1 C h C 如圖 3-2 所示。 3.2量程轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計 3.2.1電路選擇 圖 3-3量程轉(zhuǎn)換開關(guān) 圖 3-4衰減輸入電路 輸入電路的作用是把不同量程的被測電壓，規(guī)范到 A/D 轉(zhuǎn)換器所要求的電壓值。 數(shù)字電壓表所采用的是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0808，它要求輸入電壓 0- 2V。本儀表設(shè)計的是 0-50V 電壓，靈敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰減 器，如圖所示 9M、900K、90K、和 10K

12、 電阻構(gòu)成 1/10、1/100、1/1000 的衰 減器。衰減輸入電路可由開關(guān)來選擇不同的衰減率，從而切換檔位。 3.2.2工作原理及換算關(guān)系 如上圖通過電阻網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)電壓衰減測量的輸入阻抗約為 R4、R5、R6。1 端、2 端 單獨合上時，Vout的大小分別是：1 腳單獨合上 Vout=Vin1；2 腳單獨合上 Vout= Vin(R4+ R5+ R6)/(R3+ R4+ R5+ R6)。 由上式可以看出，Vout在一定范圍時電阻網(wǎng)絡(luò)衰減程度越大其可輸入電壓 Vin。 量程調(diào)節(jié)，只要把 R5，R6的參數(shù)選好然后，由開關(guān) 1 端、2 斷選擇測量電壓輸 出端即完成量程選定。 3.3逐次逼近式 A

13、/D 轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器屬于直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器，它能把輸入的模擬電壓直接轉(zhuǎn) 換為輸出的數(shù)字代碼，而不需要經(jīng)過中間變量。主要由比較器、環(huán)形分配器、控制 門、寄存器與 D/A 轉(zhuǎn)換器組成。 3.3.1ADC0808 簡介 1ADC0808 引腳功能 2 -1MSB 21 ADD B 24 ADD A 25 ADD C 23 VREF(+) 12 VREF(-) 16 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 START 6 2 -5 8 EOC 7 OUTPUT ENABLE 9 CLOCK 10 VCC 11 2 -2 20 GND 13 2 -7 1

14、4 2 -6 15 2 -8LSB 17 2 -4 18 2 -3 19 IN2 28 IN1 27 IN0 26 ALE 22 圖 3-5ADC0808 引腳圖 IN0IN7：8 路模擬量輸入。A、B、C：3 位地址輸入，2 個地址輸入端的不同 組合選擇八路模擬量輸入。 ALE：地址鎖存啟動信號，在 ALE 的上升沿，將 A、B、C 上的通道地址鎖存 到內(nèi)部的地址鎖存器。 D0D7：八位數(shù)據(jù)輸出線，A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果由這 8 根線傳送給單片機。 OE：允許輸出信號。當(dāng) OE=1 時，即為高電平，允許輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)。 START：啟動信號輸入端，START 為正脈沖，其上升沿清除 ADC08

15、08 的內(nèi)部 的各寄存器，其下降沿啟動 A/D 開始轉(zhuǎn)換。 EOC：轉(zhuǎn)換完成信號，當(dāng) EOC 上升為高電平時，表明內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換已完成。 2ADC0808 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0808 由八路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 D/A 轉(zhuǎn)換器、寄存器、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3-6 所 示。 圖 3-6ADC0808 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3.3.2A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 集成摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0808 實現(xiàn)的 A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 3-7 所示，被測信號由 ADC0808 模擬輸入端輸入，完成 A/D 轉(zhuǎn)換后送入單片機，經(jīng)相應(yīng)處理后送出顯示。 圖

16、3-7ADC0808 與單片機的連接 3.4顯示模塊設(shè)計 3.4.1LCD 顯示模塊 LCD 顯示器分為字段顯示和字符顯示兩種。其中字段顯示與 LED 顯示相似， 只要送對應(yīng)的信號到相應(yīng)的管腳就能顯示。字符顯示是根據(jù)需要顯示基本字符。本 設(shè)計采用的是字符型顯示。 系統(tǒng)中采用 LCD1602 作為顯示器件輸出信息。與傳統(tǒng)的 LED 數(shù)碼管顯示器件 相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點，而且不需要外加 驅(qū)動電路，現(xiàn)在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的顯示器件了。 LCD1602 可以顯示 2 行 16 個漢字。 3.4.2LCD1602 的引腳功能 LCD1602 模塊

17、的引腳如圖 3-8 所示，其引腳功能如下： RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端，RS=0 命令狀態(tài)；RS=1 數(shù)據(jù) R/W：讀寫控制線，R/W=0 寫操作；R/W=1 讀操作 A：背光控制正電源 K：背光控制地 E：數(shù)據(jù)讀寫操作控制位，E 線向 LCD 模塊發(fā)送一個脈沖，LCD 模塊與單片機 間將進行一次數(shù)據(jù)交換 DB0DB7：數(shù)據(jù)線，可以用 8 位連接，也可以只用高 4 位連接，節(jié)約單片機 資源。 VDD：電源端 VEE：亮度控制端（1-5V） VSS：接地端 圖 3-8LCD1602 模塊 3.4.3LCD1602 的顯示操作 1四種基本操作 LCD 有四種基本操作，具體如表 3-1 所示。 VS

18、S VDD VO RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 A K LCD 模 塊 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 表 3-1LCD 與單片機之間有四種基本操作 (1)讀狀態(tài)字 執(zhí)行讀狀態(tài)字操作，如表 3-1 滿足 RS=0，R/W=1。根據(jù)管腳功能，當(dāng)為有效電 平時，狀態(tài)命令字可從 LCD 模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線。同時可以保持一段時間，從而實 現(xiàn)讀狀態(tài)字的功能。讀狀態(tài)字流程如圖 3-9 所示。 圖 3-9讀入狀態(tài)字流程圖 (2)命令字 表 3-2 所示為命令字，其主要介紹了指令名稱、控制信號及控制代碼。其指令

19、名稱是指要實現(xiàn)的功能；控制代號是采用的十六進制的數(shù)值表示的。 1）清零操作是指輸入某命令字后即能將整個屏幕顯示的內(nèi)容全部清除； 2）歸 home 位：將光標(biāo)送到初始位；其中的號為任意，高低電平均可； 3）輸入方式：設(shè)光標(biāo)移動方向并指定整體顯示，是否移動。I/D=0：減量方式， S=1：移位方式，S=0：不移位； 4）顯示狀態(tài)：D 指設(shè)置整體顯示開關(guān)；C 指設(shè)置光標(biāo)顯示開關(guān)；B 指設(shè)置光標(biāo) 的字符閃耀； 5）光標(biāo)畫面滾動：R/L 指右移或左移；S/C 指移動總體或光標(biāo)； 6）功能設(shè)置：DL 接口數(shù)位，L 指顯示行數(shù)，F(xiàn) 顯示字型；如 DL=1：8 位 =0，4 位 N=1：2 行=0：1 行，G

20、=1：510=0：57(點陣) RSR/W操作 00寫命令操作(初始化，光標(biāo)定位等) 01讀狀態(tài)操作(讀忙標(biāo)志位) 10寫數(shù)據(jù)操作(要顯示內(nèi)容) 11讀數(shù)據(jù)操作(可以把顯示存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)反讀出來) 7）CGRAM 地址設(shè)制：相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)庫，可以在其中選擇所需要的符號； 8）DDRAM 地址設(shè)制：顯示定位； 9）讀 BF 和 AC：B 為最高位忙的標(biāo)志，F(xiàn) 為標(biāo)志位； 10）寫數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)按要求寫入到對應(yīng)的單元； 11）讀數(shù)據(jù)：讀相應(yīng)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)； 表 3-2命令字 控制信號 控制代碼 指令名稱 RS RW D7 D6D5D4D3D2D1D0 清屏0000000001 歸 HOME 位0000

21、00001* 輸入方式設(shè)制00 0 00001I/DS 顯示狀態(tài)設(shè)制0000001DCB 無標(biāo)畫面滾動000001S/CRL* 功能設(shè)置00001DLNF* CGRAM 地址設(shè)制0001A5A4A3A2A1A0 DDRAM 地址設(shè)制001A6A5A4A3A2A1A0 讀 BF 和 AC01 BF AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0 寫數(shù)據(jù)10數(shù) 據(jù) 讀數(shù)據(jù)11數(shù) 據(jù) (3)寫命令字 由表 3-2 可知當(dāng) RS=0，R/W=0 時，才可以通過單片機或用戶指令把數(shù)據(jù)寫到 LCD 模塊，此時就對 LCD 進行調(diào)制?？刹捎貌樵兎绞剑合茸x入狀態(tài)字，再判斷忙 標(biāo)志位，最后寫命令字。圖 3-10 所

22、示為寫命令字的流程圖。 圖 3-10寫命令字流程圖 1）定義光標(biāo)位置 顯示數(shù)據(jù)的某位，就是把顯示數(shù)據(jù)寫在相應(yīng)的 DDRAM 地址中，DDRAM 地址 占 7 位。SetDDRAMaddress 命令如表 3-3 所示。光標(biāo)定位，寫入一個顯示字符 后，DDRAM 地址會自動加 1 或減 1，加或減由輸入方式設(shè)置。 表 3-3Set DDRAM address 命令 RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0 001AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0 第 1 行 DDRAM 地址與第 2 行 DDRAM 地址并不連續(xù)，如表 3-4 所示。 表 3-4DDRAM 地址 row

23、12345141516 line180H81H82H83H84H8dH8eH8fH line20c0H0c1H0c2H0c3H0c4H0cdH0ceH0cfH 2）LCD 初始化 從通電開始延時，先經(jīng)過判忙后再進行功能設(shè)置，過一段時間后可以設(shè)制顯示 狀態(tài)（如設(shè)制行、位或陣列）再經(jīng)過延時清屏后才可以設(shè)置輸入方式，具體實現(xiàn)過 程如圖 3-11 所示。 圖 3-11LCD 初始化流程圖 2LCD 顯示程序設(shè)計 LCD 顯示程序的設(shè)計一般先要確定 LCD 的初始化、光標(biāo)定位、確定顯示字符 后，顯示流程如圖 3-12 顯示。 圖 3-12LCD 顯示程序流程圖 第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計 根據(jù)需要，可將系統(tǒng)

24、軟件按照功能劃分為 4 個模塊，分別是主程序模塊、A/D 轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、中斷服務(wù)程序模塊(改變顯示的小數(shù)點位置)，各模塊的 功能關(guān)系如圖 4-1 所示。編寫系統(tǒng)軟件時，可首先編寫各模塊的底層驅(qū)動程序，而 后是系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試，編寫上層主程序。 系統(tǒng)主程序 液晶管顯示 A/D 轉(zhuǎn)換 中斷服務(wù) . 圖 4-1系統(tǒng)軟件框圖 4.1主程序設(shè)計 圖 4-2主程序流程圖 主程序主要負(fù)責(zé)各個模塊的初始化工作：設(shè)置定時器、寄存器的初值，啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，處理量程轉(zhuǎn)換響應(yīng)，控制液晶實時顯示等，其流程圖如 圖 4-2 所示。 4.2A/D 轉(zhuǎn)換程序 A/D 轉(zhuǎn)換程序的功能是采集數(shù)據(jù)，在整個系

25、統(tǒng)設(shè)計中占有很高的地位。當(dāng)系統(tǒng) 設(shè)置好后，單片機掃描轉(zhuǎn)換結(jié)束管腳 P2.6 的輸入電平狀態(tài)，當(dāng)輸入為高電平則轉(zhuǎn)換 完成，將轉(zhuǎn)換的數(shù)值轉(zhuǎn)換并顯示輸出。若輸入為低電平，則繼續(xù)掃描。程序流程圖 如圖 4-3 所示。 圖 4-3A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖 4.3中斷服務(wù)程序 中斷服務(wù)程序的功能是為 ADC0808 提供時鐘信號，當(dāng)中斷發(fā)生時將 AT89C51 單片機的 P2.4 管腳將輸出信號取反，為 ADC0808 提供 12kHz 時鐘信號。 第 5 章系統(tǒng)仿真與調(diào)試 在進行電路的局部調(diào)試之后，我又進行了系統(tǒng)整機調(diào)試。首先為 ADC0808 接 上+12V 的電壓，為其它芯片接上+5V 的工作電壓。另

26、外還要輸入待測的模擬電壓， 該電壓從 200mV 以下的電壓開始輸起，依次增大，直到達(dá)到待測電壓的上限 50V 為止，記錄測量數(shù)據(jù)并分析系統(tǒng)性能。 5.1分局部調(diào)試 1檢查 ADC0808 是否工作 ADC0808 集成了三個控制端。如果某一控制端為高電平則對應(yīng)的開關(guān)將接通。 為測量其是否工作，我們將它的三個控制端用導(dǎo)線引出分別接高低電平，發(fā)現(xiàn)測量 結(jié)果與理論分析結(jié)果一致，ADC0808 工作正常。 2各量程調(diào)節(jié) 這一步調(diào)試是建立在上述兩步調(diào)試的基礎(chǔ)上的。針對不同的檔位，我們通過接 入不同待測的模擬量來調(diào)節(jié)電壓。 5.2整機調(diào)試 本系統(tǒng)的測試采用 Proteus 軟件，系統(tǒng)在 Proteus

27、軟件中仿真時使用的元件如表 5-1 所示。測試表明，系統(tǒng)運行正常，能準(zhǔn)確將直流模擬信號的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)值顯示， 并能精確到 5 位有效數(shù)字，達(dá)到了設(shè)計的要求。 表 5-1元件名稱及屬性 序號元件名屬性序號元件名屬性 1AT89C51單片機7LM016LLCD1602 3CAP電容8ADC08088 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 4CAP-ELEC電解電容9PULLUP上拉電阻 5CRYSTAL晶振10SW-POT44 路模擬開關(guān) 6RES電阻1174LS02與非門 5.3系統(tǒng)仿真 采用 Keil 編譯器進行源程序編譯及仿真調(diào)試，調(diào)好程序后將目標(biāo)程序?qū)?Proteus 進行軟硬件調(diào)試，基于單片機實現(xiàn)的數(shù)字

28、電壓表測試值見表 5-2 所示。 表 5-2測試值與真實值 電壓表測得值/V0.000.3320.390.5070.9961.2501.5032.0002.480 絕對誤差/V0.00+0.02+0.01+0.02+0.01+0.01+0.03+0.00+0.01 電壓表測得值/V4.9805.079.9612.5015.0319.9229.8839.8449.80 絕對誤差/V+0.00+0.02+0.01+0.01+0.02+0.02+0.02+0.03+0.02 從表中可以看出，電壓表測得值誤差均在 0.02V 以內(nèi)，這與采用 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換 器所能達(dá)到的理論誤差精度相比較接近，因

29、此在一般的應(yīng)用場合都可以滿足要求。 結(jié)論 本設(shè)計以 AT89C51 單片機為控制核心，通過集成摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0808 將被 測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)單片機內(nèi)部程序處理后，由液晶顯示器 LCD1602 顯示測 量結(jié)果。 仿真測試表明，系統(tǒng)性能良好，測量讀數(shù)穩(wěn)定易讀、更新速度合理，直流電壓 測量范圍為 050V，最小分辨率為 0.02V，滿足任務(wù)書指標(biāo)要求。但是，該系統(tǒng)也 存在一定程度的不足，例如： 1、輸入電壓易發(fā)生干擾不穩(wěn)定，且驅(qū)動能力可能存在不足，需在被測信號的輸 入端加上一部分驅(qū)動電路，比如將量程轉(zhuǎn)換電路改成帶放大能力的自動量程轉(zhuǎn)換電 路，將幅值較小的信號經(jīng)適當(dāng)放大后再測量，可顯著提

30、高精度； 2、輸出量可用平均值算法來改善，使測量準(zhǔn)確度更高。 3、若能將測量的電壓值實時保存，使用時將更方便。 4、ADC0808 可實現(xiàn)對 8 個通道的輸入信號輪流轉(zhuǎn)換，本設(shè)計僅僅使用了其中 一個通道，造成了較大的資源浪費。若能對電路稍加改進，實現(xiàn)對多路信號的輪流 測量并自動保存相應(yīng)結(jié)果，其應(yīng)用價值將會更大。 致謝 本文是在楊柳老師的精心指導(dǎo)下完成的。在此向他表示衷心的感謝。感謝同學(xué) 的鼓勵和幫助，讓我順利完成本次設(shè)計任務(wù)。通過短暫的畢業(yè)設(shè)計，從而提高了我 的理論水平，真正做到學(xué)有所用，雖然在其過程中我也遇到一些困難，但是從中我 也得到了很多的幫助，沒有半途而廢，沒有灰心喪氣，我都一一克服了

31、，這些都是 一種收獲，最讓我感到高興的是終于按質(zhì)按量的完成了畢業(yè)設(shè)計。 感謝我的指導(dǎo)老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜 樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡啟迪。本次畢業(yè)設(shè)計的每一個 細(xì)節(jié)都離不開您的細(xì)心指導(dǎo)。 感謝同學(xué)、朋友的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 參考文獻(xiàn) 1徐愛鈞智能化測量控制儀表原理與設(shè)計（第二版）北京：北京航空航天大 學(xué)出版社，2004 2吳金戌，沈慶陽，郭庭吉8051 單片機實踐與應(yīng)用北京：清華大學(xué)出版社， 2002 3黃智偉全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練教程北京：電子工業(yè)出版社，2004 4汪德彪MCS-51 單片機原理及接口技術(shù)（第一版）北

32、京：電子工業(yè)出版社， 2003 附錄系統(tǒng)源程序 COMEQU50H DATEQU51H RSEQUP2.1 ;LCD 寄存器選擇信號 RWEQUP2.2 ;LCD 讀/寫選擇信號 EEQUP2.3 ;LCD 使能信號 ORG0000H LJMPMAIN ORG000BH LJMPBT0 ;T0 中斷入口 ORG0030H ;主程序初始化 MAIN：MOVSP，#60H LCALL INT MOV30H，#30H MOV31H，#0A5H MOV32H，#30H MOV33H，#30H MOV34H，#30H MOVR7，#30H LCALL N1 ;顯示 Voltage=0.000 LCALL

33、 N2 ;定時器初始化程序 MOVTMOD，#00H MOVTH0，#00H MOVTL0，#00H SETBTR0 MOV24H，#03H MOVIE，#82H LP：MOVR7，#30H ;顯示緩沖區(qū)首地址 LCALL DISPLY SJMPLP ;循環(huán)顯示 ;定時器中斷服務(wù)程序，讀取 0809 第 0 通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果并轉(zhuǎn)換為顯示值 BT0：PUSH ACC PUSHPSW MOVPSW，#00H CLRTR0 MOVTH0，#00H MOVTL0，#00H DEC24H MOVA，24H MOVA，P1 ANLA，#03H DECA ZLC0 DECA JZLC1 LC0：JNZRTN1

34、 MOV24H，#03H MOVDPTR，#0F6FFH MOVA，#00H MOVXDPTR，A MOVR7，#0ccH DJNZR7，$ MOVXA，DPTR MOV40H，A MOVB，#05H ;A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果化為顯示值 MULAB ;(AD*5)/25 MOV30H，B ;AD*5 的高字節(jié)為整數(shù)部分 MOVB，#0AH MULAB ;AD*5 的低字節(jié)為/256 的結(jié)果，為小數(shù) 部分 MOV32H，B ;二進制小數(shù)換為 10 進制數(shù) MOVB，#0AH MULAB MOV33H，B MOVB，#0AH MULAB MOV34H，B RTN1： SETBTR0 ORL30H，#30

35、H MOV31H，#0A5H ORL32H，#30H ORL33H，#30H ORL34H，#30H MOV35H，#30H LJMPLCC LC1： JNZRTN2 MOV24H，#03H MOVDPTR，#0F6FFH MOVA， #00H MOVXDPTR，A MOVR7，#0ccH DJNZR7，$ MOVXA，DPTR MOV40H，A MOVB，#05H ; A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果顯示值 MULAB ;(AD*5)/25 MOV30H，B ;AD*5 的高字節(jié)為整數(shù)部分 MOVB，#0AH MULAB ;AD*5 的低字節(jié)為/256 的結(jié)果，為小數(shù) 部分 MOV31H，B ;二進制小數(shù)換

36、為 10 進制數(shù) MOVB，#0AH MULAB MOV33H，B MOVB，#0AH MULAB MOV34H，B RTN2： SETBTR0 ORL30H，#30H ORL31H，#30H MOV32H，#0A5H ORL33H，#30H ORL34H，#30H MOV35H，#30H ;AJMPLCC LCC：NOP POPPSW POPACC RETI DISPLY： ;LCD 顯示子程序 MOVCOM，#0CAH LCALL PR1 MOVR1，#05H MOVR0，#30H L：MOVDAT，R0 LCALL PR2 INCR0 DJNZR1，L RET ;逐字依次輸入方式演示程序

37、段 N1：MOVCOM，#01H LCALL PR1 MOVCOM，#06H LCALL PR1 MOVCOM，#0EH LCALL PR1 MOVDPTR，#TAB MOVR2，#8H WRIN1：MOVR3，#00H WRIN： ;寫入 MOVA，R3 MOVCA，A+DPTR MOVDAT，A LCALL PR2 INCR3 DJNZR2，WRIN RET N2：MOVCOM，#06H LCALL PR1 MOVCOM，#0C0H LCALL PR1 MOVDPTR，#TAB1 MOVR2，#9H SJMPWRIN1 TAB：DBlicaiyu TAB1：DBVOLTAG = ;LCD

38、間接控制方式下的初始化子程序 INT： LCALL DELAY ;調(diào)用延時子程序 MOVCOM，#3CH ;設(shè)置工作方式 LCALL PR1 MOVCOM，#01H ;清屏 LCALL PR1 MOVCOM，#06H ;設(shè)置輸入方式 LCALL PR1 MOVCOM，#080H ;設(shè)置顯示方式 LCALL PR1 RET DELAY：MOVR6，#0FH ;延時 MOVR7，#00H DELAY1： NOP DJNZR7，DELAY1 DJNZR6，DELAY1 RET ;LCD 間接工致方式的驅(qū)動子程序 ;讀 BF 和 AC 的值 PR0：PUSH ACC MOVP0，#0FFH ;P0 置

39、位，準(zhǔn)備讀 CLRRS ;RS=0，選擇指令寄存器 SETBRW ;RW=1，讀 SETBE ;片選，1 有效 LCALL DELAY MOVCOM，P0 ;讀 BF 和 AC6-4 值 CLRE POPACC RET ;寫指令代碼子程序 PR1：PUSH ACC CLRRS ;指令寄存器 SETBRW PR11：MOV P0，#0FFH ;P0 置位，準(zhǔn)備讀 SETBE LCALL DELAY NOP MOVA，P0 CLRE JBACC.7，PR11 ;BF=1 CLRRW MOVP0，COM SETBE CLRE POPACC RET ;寫顯示數(shù)據(jù)程序 PR2：PUSH ACC CLRR

40、S SETBRW PR21：MOV P0，#0FFH SETB E LCALL DELAY MOVA，P0 ;讀 BF 和 AC6-4 CLRE JBACC.7，PR21 SETBRS CLRRW MOVP0，DAT ;寫入數(shù)據(jù)高 4 位 SETBE CLRE POPACC RET ;讀顯示數(shù)據(jù)程序 PR3：PUSH ACC CLRRS SETBRW PR31：MOV P0，#0FFH ;P0 置位，準(zhǔn)備讀 SETBE LCALL DELAY MOVA，P0 ;讀 BF 和 AC6-4 CLRE JBACC.7，PR31 SETBRS ;RS=1，選通數(shù)據(jù)寄存器 SETBRW MOVP0，#0

41、FFH ;讀數(shù)據(jù) SETBE MOVDAT，P0 CLRE POPACC RET END ;單片機畢業(yè)設(shè)計程序：數(shù)字電壓表的 設(shè)計 COMEQU50H DATEQU51H RSEQUP2.1 ;LCD 積存器選擇信號 RWEQUP2.2 ;LCD 讀/寫選擇信號 EEQUP2.3 ;LCD 使能信號 ORG0000H LJMPMAIN ORG000BH LJMPBT0 ;T0 中斷入口 ORG0030H ;主程序初始化 MAIN：MOVSP，#60H LCALL INT MOV30H，#30H MOV31H，#0A5H MOV32H，#30H MOV33H，#30H MOV34H，#30H M

42、OVR7，#30H LCALL N1 ;顯示 Voltage=0.000 LCALL N2 ;定時器初始化程序 MOVTMOD，#00H MOVTH0，#00H MOVTL0，#00H SETBTR0 MOV24H，#03H MOVIE，#82H LP：MOVR7，#30H ;顯示緩沖區(qū)首地址 LCALL DISPLY SJMPLP ;循環(huán)顯示 ;定時器中斷服務(wù)程序，讀取 0808 第 0 通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果并轉(zhuǎn)換為顯示值 BT0：PUSH ACC PUSHPSW MOVPSW，#00H CLRTR0 MOVTH0，#00H MOVTL0，#00H DEC24H MOVA，24H JNZRTN1

43、MOV24H，#03H MOVDPTR，#0F6FFH MOVA，#00H MOVXDPTR，A MOVR7，#0ccH DJNZR7，$ MOVXA，DPTR MOV40H，A RTN：MOV B，#05H ;A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果化為顯示值 MULAB ;(AD*5)/25 MOV30HB ;AD*5 的高字節(jié)為整數(shù)部分 MOVB，#0AH MULAB ;AD*5 的低字節(jié)為/256 的結(jié)果，為小數(shù) 部分 MOV32HB ;二進制小數(shù)換為 10 進制數(shù) MOVB，#0AH MULAB MOV33H，B MOVB，#0AH MULAB MOV34H，B RTN1：SETBTR0 ORL30H，#3

44、0H MOV31H，#0A5H ORL32H，#30H ORL33H，#30H ORL34H，#30H MOV35H，#30H POPPSW POPACC RETI DISPLY： ;LCD 顯示子程序 MOVCOM，#0CAH LCALL PR1 MOVR1，#05H MOVR0，#30H L：MOVDAT，R0 LCALL PR2 INCR0 DJNZ R1， L RET ;逐字依次輸入方式演示程序段 N1：MOVCOM，#01H LCALL PR1 MOVCOM，#06H LCALL PR1 MOVCOM，#0EH LCALL PR1 MOVDPTR，#TAB MOVR2，#8H WRI

45、N1：MOVR3，#00H WRIN： ;寫入 MOVA，R3 MOVCA，A+DPTR MOVDAT，A LCALL PR2 INCR3 JNZR2，WRIN RET N2：MOVCOM，#06H LCALL PR1 MOVCOM，#0C0H LCALL PR1 MOVDPTR，#TAB1 MOVR2，#9H SJMPWRIN1 TAB：DBWANGHONG TAB1：DBVOLTAG = ;LCD 間接控制方式下的初始化子程序 INT： LCALL DELAY ;調(diào)用延時子程序 MOVCOM，#3CH ;設(shè)置工作方式 LCALL PR1 MOVCOM，#01H ;清屏 LCALL PR1

46、MOVCOM，#06H ;設(shè)置輸入方式 LCALL PR1 MOVCOM，#080H ;設(shè)置顯示方式 LCALL PR1 RET DELAY： MOV R6，#0FH ;延時 MOVR7，#00H DELAY1： NOP DJNZR7，DELAY1 DJNZR6，DELAY1 RET ;LCD 間接工致方式的驅(qū)動子程序 ;讀 BF 和 AC 的值 PR0：PUSH ACC MOVP0，#0FFH ;P0 置位，準(zhǔn)備讀 CLRRS ;RS=0，選擇指令寄存器 SETBRW ;RW=1，讀 SETBE ;片選，1 有效 LCALL DELAY MOVCOM，P0 ;讀 BF 和 AC6-4 值 C

47、LRE POPACC RET ;寫指令代碼子程序 PR1：PUSH ACC CLRRS ;指令寄存器 SETBRW PR11：MOV P0，#0FFH ;P0 置位，準(zhǔn)備讀 SETBE LCALL DELAY NOP MOVA，P0 CLRE JBACC.7，PR11 ;BF=1 CLRRW MOVP0，COM SETBE CLRE POPACC RET ;寫顯示數(shù)據(jù)程序 PR2：PUSH ACC CLRRS SETBRW PR21：MOV P0，#0FFH SETBE LCALL DELAY MOVA，P0 ;讀 BF 和 AC6-4 CLRE JBACC.7，PR21 SETBRS CLR

48、RW MOVP0，DAT ;寫入數(shù)據(jù)高 4 位 SETBE CLR E POPACC RET ;讀顯示數(shù)據(jù)程序 PR3：PUSH ACC CLRRS SETBRW PR31：MOV P0，#0FFH ;P0 置位，準(zhǔn)備讀 SETB E LCALL DELAY MOVA，P0 ;讀 BF 和 AC6-4 CLRE JBACC.7，PR31 SETBRS ;RS=1，選通數(shù)據(jù)寄存器 SETBRW MOVP0，#0FFH ;讀數(shù)據(jù) SETBE MOVDAT，P0 CLR E POPACC RET END 附錄整機原理圖 OUT1 21 ADD B 24 ADD A 25 ADD C 23 VREF(

49、+) 12 VREF(-) 16 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 START 6 OUT5 8 EOC 7 OE 9 CLOCK 10 OUT2 20 OUT7 14 OUT6 15 OUT8 17 OUT4 18 OUT3 19 IN2 28 IN1 27 IN0 26 ALE 22 U2 ADC0808 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0

50、.7/AD7 32 P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2/ECI 3 P1.3/CEX0 4 P1.4/CEX1 5 P1.5/CEX2 6 P1.6/CEX3 7 P1.7/CEX4 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U3 AT89C5

51、1RD2 D7 14 D6 13 D5 12 D4 11 D3 10 D2 9 D1 8 D0 7 E 6 RW 5 RS 4 VSS 1 VDD 2 VEE 3 LCD1 LM016L RV1 1k RV1(2) VALUE=20 U2(CLOCK) 2 3 4 5 6 7 8 9 1 RP1 RESPACK-8 5 6 4 U1:B 74LS02 2 3 1 U1:A 74LS02 VCC GND R1 900k R2 90k R3 9M R4 10k SW1 SW-ROT-4 SW2 SW-ROT-4 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）評語畢業(yè)設(shè)計（論文）評語 學(xué)

52、生姓名學(xué)生姓名王紅軍學(xué)號學(xué)號班級班級通技 06-2專專 業(yè)業(yè)通信技術(shù) 設(shè)計（論文）設(shè)計（論文） 題目題目 基于單片機實現(xiàn)的數(shù)字電壓表 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師師 楊柳譚望春 指導(dǎo)老師考核意見指導(dǎo)老師考核意見 等級：等級： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 答答 辯辯 評評 語語 等級：等級： 答辯老師：答辯老師： 總總 評評 成成 績績 等級：等級： 考核小組組長：考核小組組長： 備備 注注 以上兩項成績綜合后，指導(dǎo)老師考核成績占總分的 60%，答辯成績占總分的 40%，按五級記分（優(yōu)、良、中、及格、不及格） 。 內(nèi)部資料 僅供參考 內(nèi)部資料 僅供參考 9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8

53、KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxGjqv$UE9wEwZ#QcUE

54、%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcv

55、R9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#

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