單片機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表

1、 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 題 目 數(shù)字電壓表 目 錄1 引言.32 方法選擇與方案設(shè)計(jì). 33 整體電路設(shè)計(jì)與原理圖. 44 模塊分析. 55系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)66 系統(tǒng)源程序77 總結(jié)與體會(huì)98 參考文獻(xiàn)101 引言數(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(cè)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)相應(yīng)換算后將測(cè)試結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來(lái)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(cè)量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。電壓表的數(shù)字化測(cè)量，關(guān)鍵在于如何把隨時(shí)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

2、各種不同類(lèi)型的dvm。一般說(shuō)來(lái)，a/d轉(zhuǎn)換的方式可分為兩類(lèi)：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(shí)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(shí)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(xiàn)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(lái)的復(fù)合式a/d轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)以at89c51單片機(jī)為核心，以逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器adc0808、液晶顯示器led為主體，構(gòu)造了一款簡(jiǎn)易的數(shù)字電壓表，能夠測(cè)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(shè)計(jì)2.1方法選擇實(shí)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(jì)將介紹基于單片機(jī)實(shí)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(shí)采樣電路+數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)，被測(cè)電壓信號(hào)由信號(hào)輸入端加到測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行預(yù)處理后送到后級(jí)電路。單片機(jī)系統(tǒng)方案此方案采用輸入處理電路+adc0808+at89c51+液晶顯示實(shí)現(xiàn)，被測(cè)信號(hào)由adc0808模擬輸入端輸入，單片機(jī)采集轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送出顯示。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路其它a/d轉(zhuǎn)換量的測(cè)量、遠(yuǎn)程測(cè)量結(jié)果傳送等擴(kuò)展功能。我們做

4、好了現(xiàn)在的電路圖，經(jīng)過(guò)仿真，我們達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果。2.2方案設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)以上方法設(shè)計(jì)，決定采用如圖所示方案邏輯圖。模擬電 壓at89c51 單片機(jī)adc0808轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)顯 示圖1方案邏輯圖設(shè)計(jì)模塊說(shuō)明：本設(shè)計(jì)方案主要有四大模塊：1、 led顯示模塊2、 時(shí)鐘、復(fù)位電路3、 adc0808數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4、 at89c51單片機(jī)控制模塊3 整體電路設(shè)計(jì)與原理圖按系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)采用at89c51單片機(jī)，a/d轉(zhuǎn)換采用adc0808元件。a/d轉(zhuǎn)換由集成電路0808完成，0808具有8路模擬輸入端口，地址線(xiàn)（2325腳）可決定對(duì)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)

5、，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。6腳為測(cè)試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2s寬高電平脈沖時(shí)，就開(kāi)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)從端口輸出10腳為0808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(guò)14024二分頻得到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。p3.5端口用作單路顯示/循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換按鈕，p3.6端口用作單路顯示時(shí)選擇通道。p0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。總體仿真電路原理圖：4 模塊分析adc0808數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊

6、in0in7為8路模擬量輸入端，這里只接一路電壓信號(hào)，其輸入信號(hào)是由直流電源及可調(diào)電阻提供。out1out8為8位二進(jìn)制數(shù)字量輸出端，其另一端連接到at89c51單片機(jī)p1口進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換。adda、addb、addc為3位片選地址輸入線(xiàn)，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(hào)，接到單片機(jī)p2.5口，高電平有效。 start為 ad轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，由單片機(jī)p2.5口輸入一個(gè)正脈沖使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0808復(fù)位，下降沿啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換）。 eoc為 ad轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，當(dāng)ad轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平取反給p2.6口（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 oe為數(shù)據(jù)輸出允許

7、信號(hào)，高電平有效。當(dāng)ad轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端由單片機(jī)p2.7輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。 5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1初始化程序系統(tǒng)上電時(shí)，初始化程序?qū)?0h77h內(nèi)存單元清0，p2口置0。5.2主程序在剛上電時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)為循環(huán)顯示8個(gè)通道的電壓值狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行一次測(cè)量后，將顯示每一通道的a/d轉(zhuǎn)換值，每個(gè)通道的數(shù)據(jù)顯示時(shí)間為1s左右。主程序在調(diào)用顯示子程序和測(cè)試子程序之間循環(huán)，主程序流程圖見(jiàn)圖開(kāi)始調(diào)用顯示子程序初始化調(diào)用a/d轉(zhuǎn)換子程序5.3顯示子程序顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管的數(shù)值顯示。測(cè)量所得的a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在70h77h內(nèi)存單元中，測(cè)量數(shù)據(jù)在顯示時(shí)需轉(zhuǎn)換成為十進(jìn)制b

8、cd碼放在78h7bh內(nèi)存單元中，其中7bh存放通道標(biāo)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(zhuǎn)換測(cè)量子程序模/數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序用來(lái)控制對(duì)0808八路模擬輸入電壓的a/d轉(zhuǎn)換，并將對(duì)應(yīng)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(shí)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(dòng)ad轉(zhuǎn)換 jnb eoc,$;等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 setb oe mov adc,p1;讀取ad轉(zhuǎn)換結(jié)果 clr oe mov a,adc mov b,#100;ad轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)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(shí)鐘信號(hào) 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(shí)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(jié)與體會(huì)這雖然是一個(gè)數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)但是實(shí)際上就是一個(gè)數(shù)據(jù)采集的程序設(shè)計(jì)，只不過(guò)這里數(shù)據(jù)采集的是模擬電壓罷了。雖然這個(gè)單片機(jī)的課題比較簡(jiǎn)單，但是從中我還是學(xué)到了許多新東西。在proteus軟件部分的設(shè)計(jì)中也讓我感受良多。以前做的單片機(jī)的設(shè)計(jì)都只是寫(xiě)寫(xiě)程序，下載到單片機(jī)上運(yùn)行，都只是編程方面的工作，很少涉及選擇單片機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上已有芯片以外的芯片，更不用說(shuō)芯片的一些管腳作用。就像a/d轉(zhuǎn)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(wèn)題，通過(guò)查閱大量資料才逐漸懂得如何應(yīng)用。如在proteus軟件中仿真滑動(dòng)變阻器，以及l(fā)ed顯示模塊和adc0808模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的連線(xiàn)問(wèn)題，而在試驗(yàn)臺(tái)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(shí)很少注意到的基礎(chǔ)性知識(shí)運(yùn)用，在這次的課程設(shè)計(jì)中讓我又有了新的收獲?？偟膩?lái)說(shuō)結(jié)果還