數(shù)字式電壓表課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目數(shù)字式電壓表目錄1設(shè)計(jì)目的12課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求12.1設(shè)計(jì)任務(wù)12.2設(shè)計(jì)要求23設(shè)計(jì)方案與論證24設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)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(jì)電路和仿真45芯片簡(jiǎn)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(jì)136.1A/D轉(zhuǎn)換電路136.2時(shí)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(xiàn)19附錄1：電路原理圖20附錄2：元器件清單21附錄3：實(shí)物圖22

2、附錄4：源程序...................................................................241設(shè)計(jì)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(lái)越高，單片機(jī)已可以在一塊芯片上同時(shí)集成CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器／計(jì)數(shù)電路，這就很容易將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合，組成智能化測(cè)量控制系統(tǒng)。數(shù)字電壓表（DigitalVoltmeter）簡(jiǎn)稱(chēng)DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)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

3、同時(shí)，由DVM擴(kuò)展而成的各種通用及專(zhuān)用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。本章重點(diǎn)介紹單片A/D轉(zhuǎn)換器以及由它們構(gòu)成的基于單片機(jī)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(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，示出強(qiáng)大的生命力理。本設(shè)計(jì)AT89C51單片機(jī)的一種電壓測(cè)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(cè)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(cè)量最小分辨率為0.019V

4、，測(cè)量誤差約為正負(fù)0.02V。2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求2.1設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)AT89C51（可用STC89C52替代）與ADC0808（可用ADC0809替代）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，測(cè)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(jì)要求（1）以MCS-51系列單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)簡(jiǎn)單的直流數(shù)字電壓表。（2）采用1路模擬量輸入，能夠測(cè)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(jì)方案與論證主控芯片:方案1：

5、選用專(zhuān)用電壓轉(zhuǎn)化芯片INC7107實(shí)現(xiàn)電壓的測(cè)量和實(shí)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(diǎn)是精度比較低，且內(nèi)部電壓轉(zhuǎn)換和控制部分不可控制。方案2：選用單片機(jī)AT89S51和A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0808實(shí)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(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，且轉(zhuǎn)換的過(guò)程和控制、顯示部分可以控制?；谡n程設(shè)計(jì)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(gè)單獨(dú)的共陽(yáng)數(shù)碼管。缺點(diǎn)是焊接時(shí)比較麻煩，容易出錯(cuò)。方案2：選用一個(gè)四聯(lián)的共陽(yáng)數(shù)碼管，外加四個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)。這個(gè)電路幾乎沒(méi)有缺

6、點(diǎn)；優(yōu)點(diǎn)是便于控制，價(jià)格低廉，焊接簡(jiǎn)單?；谡n程設(shè)計(jì)的要求，我們優(yōu)先選用了：方案2硬件電路設(shè)計(jì)由6個(gè)部分組成:25A/D轉(zhuǎn)換電路，AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)，LED顯示系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、驅(qū)動(dòng)電路以及測(cè)量電壓輸入電路。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖3-1所示：ST89C51單片機(jī)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(jì)框圖4設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明4.1模數(shù)轉(zhuǎn)換原理試驗(yàn)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(shí)需要一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘輸入，根據(jù)查找資料，得到ADC0808

7、的時(shí)鐘頻率在10KHZ~1200KHZ,我們選擇典型值640KHZ。課題要求測(cè)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+=+5VVref-=0V（4-2）25由于ADC0808有8個(gè)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(dāng)ADC0808啟動(dòng)時(shí)ALE引腳電平正跳變時(shí)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(jìn)制數(shù)，由于ADC0809輸出為8位的

8、二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換時(shí)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(jiǎn)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(gè)8倍于自身時(shí)鐘周期的正脈沖，以此來(lái)作為轉(zhuǎn)換結(jié)束的標(biāo)志。然后當(dāng)OE引腳上產(chǎn)生高電平時(shí)，ADC0808將允許轉(zhuǎn)換完的二進(jìn)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(jìn)制