數(shù)字式電壓表-課程設(shè)計報告本科學(xué)位論文.doc

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1、單片機課程設(shè)計題目數(shù)字式電壓表目錄1設(shè)計目的12課程設(shè)計的任務(wù)與要求12.1設(shè)計任務(wù)12.2設(shè)計要求23設(shè)計方案與論證24設(shè)計原理及功能說明34.1模數(shù)轉(zhuǎn)換原理34.2數(shù)據(jù)處理44.3數(shù)據(jù)顯示44.4設(shè)計電路和仿真45芯片簡介65.1ADC0808芯片65.2AT89C51芯片95.3LED顯示系統(tǒng)116單元電路的設(shè)計136.1A/D轉(zhuǎn)換電路136.2時鐘電路146.3復(fù)位電路156.4LED顯示電路157硬件的制作與調(diào)試168總結(jié)18參考文獻19附錄1：電路原理圖20附錄2：元器件清單21附錄3：實物圖22附錄4：源程序..........

2、.........................................................241設(shè)計目的隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器芯片的集成程度越來越高，單片機已可以在一塊芯片上同時集成CPU、存儲器、定時器／計數(shù)電路，這就很容易將計算機技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合，組成智能化測量控制系統(tǒng)。數(shù)字電壓表（DigitalVoltmeter）簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。與此同時，由DVM擴展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量

3、測量技術(shù)提高到嶄新水平。本章重點介紹單片A/D轉(zhuǎn)換器以及由它們構(gòu)成的基于單片機的數(shù)字電壓表的工作原目前，由各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，示出強大的生命力理。本設(shè)計AT89C51單片機的一種電壓測量電路,該電路采用ADC0808本文介紹一種基于A/D轉(zhuǎn)換電路，測量范圍直流0～5V的4路輸入電壓值，并在四LED數(shù)碼管上顯示或單路選擇顯示。測量最小分辨率為0.019V，測量誤差約為正負0.02V。2課程設(shè)計的任務(wù)與要求2.1設(shè)計任務(wù)本設(shè)計是利用單片機AT89C51（可

4、用STC89C52替代）與ADC0808（可用ADC0809替代）設(shè)計一個數(shù)字電壓表，測量0－5V之間的直流電壓值，用四位數(shù)碼管顯示。252.2設(shè)計要求（1）以MCS-51系列單片機為核心器件，組成一個簡單的直流數(shù)字電壓表。（2）采用1路模擬量輸入，能夠測量0-5V之間的直流電壓值。（3）電壓顯示用4位一體的LED數(shù)碼管顯示，至少能夠顯示兩位小數(shù)。（4）盡量使用較少的元器件。3設(shè)計方案與論證主控芯片:方案1：選用專用電壓轉(zhuǎn)化芯片INC7107實現(xiàn)電壓的測量和實現(xiàn)。用四位數(shù)碼管顯示出最后的轉(zhuǎn)換電壓結(jié)果。缺點是精度比較低，且內(nèi)部電壓轉(zhuǎn)換和控制部分

5、不可控制。方案2：選用單片機AT89S51和A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0808實現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換和控制，用四位數(shù)碼管顯示出最后的轉(zhuǎn)換電壓結(jié)果。優(yōu)點是轉(zhuǎn)換精度高，且轉(zhuǎn)換的過程和控制、顯示部分可以控制?；谡n程設(shè)計的要求，我們優(yōu)先選用了：方案2顯示部分:方案1：選用4個單獨的共陽數(shù)碼管。缺點是焊接時比較麻煩，容易出錯。方案2：選用一個四聯(lián)的共陽數(shù)碼管，外加四個三極管驅(qū)動。這個電路幾乎沒有缺點；優(yōu)點是便于控制，價格低廉，焊接簡單。基于課程設(shè)計的要求，我們優(yōu)先選用了：方案2硬件電路設(shè)計由6個部分組成:25A/D轉(zhuǎn)換電路，AT89C51單片機系統(tǒng)，LED顯示系統(tǒng)

6、、時鐘電路、驅(qū)動電路以及測量電壓輸入電路。硬件電路設(shè)計框圖如圖3-1所示：ST89C51單片機ADC0808轉(zhuǎn)換顯示電路模擬電壓圖3-1數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖4設(shè)計原理及功能說明4.1模數(shù)轉(zhuǎn)換原理試驗中，我們選用ADC0808作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的芯片，其為逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換式芯片，其工作時需要一個穩(wěn)定的時鐘輸入，根據(jù)查找資料，得到ADC0808的時鐘頻率在10KHZ~1200KHZ,我們選擇典型值640KHZ。課題要求測量電壓范圍是0到5V，又ADC0808的要求：Vref+<=VccVref->=GND（4-1）故我們?nèi)。篤ref+=+5VV

7、ref-=0V（4-2）25由于ADC0808有8個輸入通道可供選擇，我們選擇IN0通道，直接使ADC0808的A、B、C接地便可以了，在當ADC0808啟動時ALE引腳電平正跳變時變可以鎖存A、B、C上的地址信息。ADC0808可以將從IN0得到的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的二進制數(shù)，由于ADC0809輸出為8位的二進制數(shù)，轉(zhuǎn)換時將0到5V分為255等分，所以我們可以得到轉(zhuǎn)換公式為x/255*5化簡為x/51x為得到的模擬數(shù)據(jù)量，也就是直接得到的電壓量。在AD轉(zhuǎn)換完成后，ADC0808將在EOC引腳上產(chǎn)生一個8倍于自身時鐘周期的正脈沖，以此來作為轉(zhuǎn)

8、換結(jié)束的標志。然后當OE引腳上產(chǎn)生高電平時，ADC0808將允許轉(zhuǎn)換完的二進制數(shù)據(jù)輸出。4.2數(shù)據(jù)處理由ADC0808的轉(zhuǎn)換原理可以知道我們從其得到數(shù)據(jù)還只是二進制