數(shù)字電壓表課程設(shè)計副本

1、皖 西 學(xué) 院課程設(shè)計報告書課題：數(shù)字電壓表學(xué)院：機(jī)電學(xué)院班級：電信1004班姓名：孫太明（2010010875） 姜彩玲（2010010862) 指導(dǎo)老師: 楊 婷 下達(dá)任務(wù)日期:2013年6月17日目錄一.設(shè)計目的.2二.設(shè)計內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)功能.3三.設(shè)計過程 .4 3.1問題分析.4 3.2方案提出.4 3.3元件認(rèn)識 .4 3.3.1AT89C51介紹.4 3.3.2ADC08080介紹.5 3.3.3數(shù)碼管模塊介紹.7 3.3.4復(fù)位電路和時鐘電路.8 3.3.5軟件流程圖.9四.調(diào)試過程.10 4.1仿真圖.10 4.2數(shù)據(jù)分析.11 4.3程序.11五.課程總結(jié).15一、設(shè)計目的 數(shù)

2、字電壓表是采用數(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。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC進(jìn)行實(shí)時通信。有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤進(jìn)行讀數(shù)的方法, 避免了讀數(shù)的視差和視覺疲勞。Proteus軟件是一種電路分析和實(shí)物模擬仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上,可以進(jìn)行仿真、分析( SPICE)各種模擬器件和集成電路,是集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件,功能強(qiáng)大. Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列

3、兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用，本設(shè)計就是基于Proteus和Keil平臺利用C語言編程實(shí)現(xiàn)的一款數(shù)字電壓表。二、設(shè)計內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)功能 數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ),電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示。目前數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器, 轉(zhuǎn)換器的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度,本設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0808對輸入模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換, 控制核心AT89C51再對轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理,最后驅(qū)動輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號。 本次設(shè)計簡易數(shù)字電壓表

4、可以測量05V的8路輸入電壓值，并且在液晶上顯示出實(shí)時的電壓值，在達(dá)到2.5v時LED燈亮，同時，蜂鳴器響。三、設(shè)計過程 3. 1問題分析 本設(shè)計要測量電壓值，電壓值輸出是模擬信號，但是單片機(jī)只識別0和1的數(shù)字信號，要想讓單片機(jī)識別電壓信號就要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)的處理后將電壓值傳輸?shù)揭壕巷@示出來。除此之外，我們也可以將電壓值通過數(shù)碼管顯示。 3.2方案提出 本設(shè)計單片機(jī)采用AT89C51,51單片機(jī)具有體積小，重量輕，價格便宜，技術(shù)成熟的優(yōu)勢，測量電壓值不需要經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算，同時我們上學(xué)期所學(xué)的單片機(jī)也是基于51的芯片，因此，51單片機(jī)是非常不錯的選擇。 AD轉(zhuǎn)換芯片的選擇上采

5、用ADC0808這個八位逐次逼近式AD數(shù)碼管采用LMO16L，本來想采用1602，在proteus中只提供了LMO16L,所以采用LMO16L電路設(shè)計過程及各芯片的引腳原理認(rèn)識。3.3元件認(rèn)識 3.3.1 AT89C51介紹 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲

6、器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖所示 圖3.3.1 AT89C513.3.2 ADC0808介紹 1.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進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0808是ADC0809的簡化版本，功能基本相同。一般在硬

7、件仿真時采用ADC0808進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)際使用時采用ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 圖3.3.2 ADC08082. ADC0808芯片有各引腳功能介紹如下： 15和2628（IN0IN7）：8路模擬量輸入端。 8、14、15和1721：8位數(shù)字量輸出端。 22（ALE）：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 6（START）： AD轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。 7（EOC）： AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 9（OE）：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電

8、平有效。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 10（CLK）：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 12（VREF（+）和16（VREF（-）：參考電壓輸入端 11（Vcc）：主電源輸入端。 13（GND）：地。 2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路3.3.3數(shù)碼管模塊介紹 LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于

9、3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。數(shù)碼管的功能表以及其余單片機(jī)的連接圖如圖a，b。圖3.3.3 a圖3.3.3 b 3.3.4 復(fù)位電路和時鐘電路 A.時鐘電路 圖3.3.4 A .時鐘電路

10、B.復(fù)位電路 圖3.3.4 B.復(fù)位電路 3.3.5軟件流程圖圖3.3.5四、調(diào)試過程 4.1仿真圖圖4.1 4.2數(shù)據(jù)分析 萬用表和設(shè)計電壓表測量同一組電壓值所得結(jié)果如表一電壓值（v）0.000.541.061.542.052.543.033.504.024.515.03測量值（v）0.0000.5131.0201.5082.0162.5123.0103.5094.0124.5165.014誤差(v)0.0000.0270.0150.0270.0140.0280.0070.0090.0080.0060.000 表 一 4.3程序 主程序#include<at89x52.h>#in

11、clude <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar display_data4;uchar temp4;uchar ledcode=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,/ 數(shù)碼管編碼表 0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E;sfr PORTD = 0x80;/P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.數(shù)據(jù)端口sbit ST =P30;/0808 引腳sbit EOC=P31;sb

12、it OE =P32;sbit wei_1=P20;/4個數(shù)碼管位選sbit wei_2=P21;sbit wei_3=P22;sbit wei_4=P23;sbit bz=P37;sbit led=P36;float getdate_1;uint getdate;uchar num=0; void delay(uint z)/1MS 延時 uint a,b; for(a=z;a>0;a-) for(b=120;b>0;b-); void delay1(uint z)/US 延時 uint a; for(a=z;a>0;a-); void temptoseg() / 數(shù)碼管掃

13、描程序 display_data0 = ledcodegetdate/1000; /最高位顯示位置 display_data1 = ledcodegetdate/100%10; display_data2 = ledcodegetdate/10%10; display_data3 = ledcodegetdate%10; display_data0&=0x7f; PORTD = display_data0;/掃描4位數(shù)碼管 wei_1=0; delay(1); wei_1=1; PORTD = display_data1; wei_2=0; delay(1); wei_2=1; POR

14、TD = display_data2; wei_3=0; delay(1); wei_3=1; PORTD = display_data3; wei_4=0; delay(1); wei_4=1; uchar GET_AD() /獲取AD 值 uchar nn; ST=0; _nop_(); ST=1; _nop_(); ST=0;/啟動AD轉(zhuǎn)換 while(EOC=0)/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 OE=1; nn=P1; OE=0; return nn;main()uchar i;while(1) getdate=GET_AD()*19.607843;/顯示5.000v temptoseg();if(g

15、etdate>=2500)/過2.5V 報警for(i=0;i<20;i+)/產(chǎn)生蜂鳴器頻率bz=!bz;delay1(100);led=0;elsebz=1;led=1;五、課設(shè)總結(jié) 本次課程設(shè)計是基于51單片機(jī)的，同時也運(yùn)用了一部分?jǐn)?shù)電方面的知識。通過此次課程設(shè)計，讓我在掌握理論的同時并把它運(yùn)用與實(shí)踐。很多時候?qū)W習(xí)枯燥的理論是很無聊的，通過這次課程設(shè)計，讓我更深層次的認(rèn)識了微型計算機(jī)，由于本身對匯編語言掌握的不是很好，所以在軟件方面運(yùn)用了C語言代替，但是作用效果是相同的。通過這次課設(shè)，我還了熟悉了Proteus和keil兩軟件的應(yīng)用，這對以后學(xué)習(xí)單片機(jī)以及計算機(jī)仿真起到了極大的促進(jìn)作用。本次課設(shè)主要利用了AT85C51和ADC0808兩塊芯片。在單片機(jī)的學(xué)習(xí)中我們接觸了ADC0809，ADC0809主要用在實(shí)物中，在仿真中一般運(yùn)用ADC0808來仿真。在軟件編程過程中主要針對ADC0809和數(shù)碼管顯示的驅(qū)動程序。總之通過此次課設(shè)，不僅讓我提高了學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，同時也鍛煉了自己的實(shí)踐能力，學(xué)到了很多課堂上學(xué)不到的知識。 參考文獻(xiàn)：