數(shù)字電壓表報告

《單片機課程設(shè)計》設(shè)計報告設(shè)計題目：數(shù)字電壓表班級學(xué)號：5081016姓名：劉正設(shè)計時間：2010-12-30備注：目錄第1章緒論3第2章設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計任務(wù)4設(shè)計要求4第3章方案設(shè)計方法選擇5方案設(shè)計5第4章硬件設(shè)計模塊設(shè)計電路6電路時鐘6控制電路7逐次迫近式A/D變換模塊設(shè)計7簡介7內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8變換電路設(shè)計98255端口擴展模塊9LED顯示模塊10Protues仿真電路設(shè)計電路仿真圖10電路工作原理11第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)主程序設(shè)計12系統(tǒng)源程序說明13第6章調(diào)試與測試結(jié)果剖析15第7章附錄1

結(jié)論16源程序代碼17附錄2設(shè)計原理圖..................................................18第1章緒論數(shù)字電壓表的基本工作原理是利用A/D變換電路將待測的模擬信號變換成數(shù)字信號，經(jīng)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)字電壓表擁有精度高、丈量正確、讀數(shù)直觀、使用方便等長處。電壓表的數(shù)字化丈量，重點在于怎樣把隨時連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，達成這類變換的電路叫模數(shù)變換器（A/D）。數(shù)字電壓表的核心零件就是A/D變換器，因為各樣不一樣的A/D變換原理構(gòu)成了各樣不一樣種類的數(shù)字電壓表。一般說來，A/D變換的方式可分為兩類：積分式和逐次迫近式。積分式A/D變換器是先用積分器將輸入的模擬電壓變換成時間或頻次，再將其數(shù)字化。依據(jù)轉(zhuǎn)變的中間量不一樣，它又分為U-T（電壓-時間）式和U-F（電壓-頻次）式兩種。逐次迫近式A/D變換器分為比較式和斜坡電壓式，依據(jù)不一樣的工作原理，比較式又分為逐次比較式及零均衡式等。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，常采納由積分式和比較式相聯(lián)合起來的復(fù)合式A/D變換器。本設(shè)計以AT89C52單片機為核心，以逐次比較型A/D變換器數(shù)碼管顯示器為主體，結(jié)構(gòu)了一款簡略的數(shù)字電壓表，能夠丈量1路流電壓，最小分辨率。

ADC0809、0～5V直第2章設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計任務(wù)利用ADC0809，AT89C52單片機及顯示電路，設(shè)計一個數(shù)字電壓表，能夠丈量0—5V之間的直流電壓值，能夠及時檢測顯示。設(shè)計要求丈量最小分辨率為,能夠及時檢測顯示。第3章方案設(shè)計3.1方法設(shè)計設(shè)計方法主要采納ADC0809+AT89C52+8255+液晶顯示實現(xiàn)電路，經(jīng)過程序設(shè)計，將被測信號由ADC0809模擬輸入1端口輸入，經(jīng)過變換將數(shù)據(jù)收集到單片機，經(jīng)過數(shù)據(jù)變換，將變換數(shù)據(jù)經(jīng)8255擴展口PA,PB口送出，此中PA口輸出位選碼，PB口輸出相應(yīng)的字形碼，在5個共陽數(shù)碼管掃描顯示。方案設(shè)計①經(jīng)過以上方法設(shè)計，采納如圖3-1所示方案邏輯圖。模擬量逐次逼A/D單片機控制數(shù)碼管顯示變換模塊模塊模塊圖3-1方案邏輯圖電壓A/D變換AT89C528255數(shù)碼管信號ADC顯示0808圖3-2設(shè)計方案原理框圖②設(shè)計模塊說明：本設(shè)計方案主要有四大模塊：1、AT89C單片機控制模塊2、ADC0數(shù)模變換模塊3、8255端口擴展模塊4、LED顯示模塊第4章硬件設(shè)計由上可知數(shù)字電壓表主要分為四個模塊：AT89C52單片機控制模塊，ADC0808數(shù)模變換模塊、8255端口擴展模塊、LED顯示模塊單片機控制模塊設(shè)計單片機控制模塊的作用是為控制各單元電路的運轉(zhuǎn)并達成數(shù)據(jù)的換算或辦理，主要由單片機、時鐘電路構(gòu)成。時鐘電路單片機工作的時間基準是由時鐘電路供給的，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，電路中電容器和對振蕩頻次有微調(diào)作用，往常取(30±10)pF石英晶體選擇6MHz或12MHz都能夠。時鐘電路如所示。圖4-1時鐘晶振單片機控制模塊電路圖圖4-2單片機控制電路逐次迫近式A/D變換模塊設(shè)計ADC0808簡介1．ADC0808引腳功能26IN0ADDA252724IN1ADDB2823IN2ADDC122IN3ALE2IN4321IN52-1MSB420IN62-2519IN72-3182-468START2-5715EOC2-6914OUTPUTENABLE2-71017CLOCK2-8LSB1113VCCGND12VREF(+)16圖ADC0808引腳圖IN0～IN7：8路模擬量輸入。A、B、C：3位地點輸入，2個地點輸入端的不同組合選擇八路模擬量輸入。ALE：地點鎖存啟動信號，在ALE的上漲沿，將A、B、C上的通道地點鎖存到內(nèi)部的地點鎖存器。D0～D7：八位數(shù)據(jù)輸出線，A/D變換結(jié)果由這8根線傳遞給單片機。OE：同意輸出信號。當(dāng)OE=1時，即為高電平，同意輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)。START：啟動信號輸入端，START為正脈沖，其上漲沿消除ADC0808的內(nèi)部的各存放器，其降落沿啟動A/D開始變換。EOC：變換達成信號，當(dāng)EOC上漲為高電平常，表示內(nèi)部A/D變換已達成。ADC0808內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖ADC0808內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐次迫近型A/D變換器ADC0808由八路模擬開關(guān)、地點鎖存與譯碼器、比較器、D/A變換器、存放器、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等構(gòu)成。A/D變換電路設(shè)計圖變換電路設(shè)計4.38255端口擴展模塊8255芯片主要用于I/O端口的擴展，在此主要將PA、PB口用做輸出端口，接數(shù)碼管的位選和段選。電路設(shè)計圖以下：圖擴展端口電路4.4LED顯示模塊主要用于顯示數(shù)據(jù)，為共陰數(shù)碼管，與8255的接線圖以下：圖顯示電路Protues仿真電路設(shè)計電路仿真圖圖Protues仿真電路原理圖電路工作原理Dj-52EHA/D變換由集成電路0808達成，0808擁有8路模擬輸入端口，地點線（23～25腳）可決定對哪一路模擬輸入作

A/D變換。22腳為地點鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平常，對地點信號進行鎖存。

6腳為測試控制，當(dāng)輸入一個

2μS寬高電平脈沖時，就開始

A/D變換。7腳為

A/D變換結(jié)束標(biāo)記，當(dāng)

A/D

變換結(jié)束時，

7腳輸出高電平。

9腳為

A/D

變換數(shù)據(jù)輸出同意控制，當(dāng)

OE腳為高電平常，

A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從端口輸出，

10腳為

0808的時鐘輸入端，利用

393分頻芯片將

8MHZ脈沖入行分頻獲取1MHz時鐘。8255的PA、PB端口作為五位LED數(shù)碼管顯示控制。第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)主程序設(shè)計①初始化程序初始化程序，主要為對8255寫控制字，啟動A/D變換芯片。②主程序初始化以后，系統(tǒng)等候A/D變換結(jié)束，結(jié)束以后，將一通道的A/D變換值送入單片機，以后進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)辦理，調(diào)用顯示子程序在數(shù)碼管上顯示，主程序在調(diào)用顯示子程序和測試子程序之間循環(huán)，程序流程圖見圖5-1開始初始化調(diào)用A/D變換子程序調(diào)用顯示子程序圖5-1程序流程圖③顯示子程序顯示子程序采納動向掃描法實現(xiàn)五位數(shù)碼管的數(shù)值顯示（四位有效值，一位小數(shù)點）。丈量所得的A/D變換數(shù)據(jù)賦值給data1變量，經(jīng)過相應(yīng)的運算辦理，分別出個位十分位，百分位，千分位的有效值，經(jīng)過查問顯示表，顯示相應(yīng)的值，經(jīng)過調(diào)理頻次，實現(xiàn)動向掃描。④模/數(shù)變換丈量子程序模/數(shù)變換丈量子程序，主要為控制通道1來收集電壓值，啟動變換，并將對應(yīng)的數(shù)值送入單片機。5.2系統(tǒng)源程序編寫a.程序的有關(guān)頭文件及變量定義#include<>#include<>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharge,shifen,baifen,qianfen;doublesum;時子程序voiddelayms(unsignedcharms){uchari;while(--ms!=0)for(i=0;i<50;i++);}c.顯示子程序voidchangs( ){sum=data1*256);voidgetdata( ){

據(jù)收集子程序data1=abc;}f.主函數(shù)voidmain( ){sys( );while(1){getdata( );changs( );abc=0;}}第6章調(diào)試與測試結(jié)果剖析1）實驗系統(tǒng)連線圖8MHz激勵源經(jīng)393分頻器接到ADC0809的CLOCK端；ADC0809的0通道IN0接到模擬信號輸出端；I/O接口FF80H經(jīng)過或非門單元74LS02控制ADC0809的啟動。（2）程序調(diào)試采納程序編譯軟件KEILVESION2和DJ-52EH單片機綜合開發(fā)實驗儀聯(lián)機在線調(diào)試。（3）實驗結(jié)果與剖析實驗結(jié)果:試驗儀上的5個數(shù)碼管顯示目前電壓值，并能實現(xiàn)動向顯示；剖析：第一個數(shù)碼管顯示電壓值的整數(shù)部分；第二個數(shù)碼管顯示小數(shù)點；第三到五數(shù)碼管顯示電壓值得小數(shù)部分。仿真測試表示，系統(tǒng)性能優(yōu)秀。實質(zhì)調(diào)試時，丈量讀數(shù)穩(wěn)固易讀、更新速度合理，跟著調(diào)理電位器數(shù)字電壓表能隨時顯示丈量電壓。直流電壓丈量范圍為0～，最小分辨率為（5/255），知足任務(wù)書指標(biāo)要求。可是，該系統(tǒng)也存在必定程度的不足，有關(guān)剖析以下：(1)輸入電壓易發(fā)生擾亂不穩(wěn)固，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，比方將量程變換電路改成帶放大能力的自動量程變換電路，將幅值較小的信號經(jīng)適合放大后再丈量，可明顯提升精度；(2)輸出量可用均勻值算法來改良，使丈量正確度更高。(3)若能將丈量的電壓值及時保留，使用時將更方便。(4)ADC0809可實現(xiàn)對8個通道的輸入信號輪番變換，本設(shè)計只是使用了此中一個通道，造成了較大的資源浪費。若能對電路略加改良，實現(xiàn)對多路信號的輪番丈量并自動保留相應(yīng)結(jié)果，其應(yīng)用價值將會更大。(5)因為ADC0809為8位辦理器，當(dāng)輸入電壓為時，輸出數(shù)據(jù)值為255（FFH），所以單片機最大的數(shù)值分辨率為（5/255）。這就決定了該電壓表的最大分辨率（精度）只好達到。測試時電壓數(shù)值的變化一般以的電壓幅度變化，如要獲取更高的精度要求，應(yīng)采納12位、13位的A/D變換器。(6)簡略電壓表測得的值基本上均比標(biāo)準值偏大～。這能夠經(jīng)過校訂0809的基準電壓來解決，因為該電壓表設(shè)計時直接用7805的供電電源作為基準電壓，電壓可能有誤差。此外能夠用軟件編程來校訂丈量值。第7章結(jié)論附錄

1源程序程序：#include<>#include<>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharge,shifen,baifen,qianfen;doublesum;//定義有關(guān)變量ucharzhengshu;uintxiaoshu;ucharxdatawei_at_0xff20;//Paporton8255//定義ucharxdataduan_at_0xff21;//Pbporton8255ucharxdatactrl_at_0xff23;//controlporton8255ucharxdataabc_at_0xff80;//定義A/D端口指針unsignedchardata1;ucharcodetable[]={0xc0,/*0*/0xf9,/*1*/0xa4,/*2*/

8255端口指針0xb0,/*3*/0x99,/*4*/0x92,/*5*/0x82,/*6*/0xf8,/*7*/0x80,/*8*/0x90,/*9*/0x7f,/*小數(shù)點*/};//

定義數(shù)碼管顯示數(shù)值voiddelayms(unsignedcharms){uchari;while(--ms!=0)for(i=0;i<50;i++);}voidchangs( ){sum=data1*256);//將二進制數(shù)變換為電壓值zhengshu=(unsignedint)sum;//分別整數(shù)變量xiaoshu=(sum-zhengshu)*1000;//提取小數(shù)部分的ge=zhengshu;shifen=xiaoshu/100;//分別十分位的小數(shù)值baifen=xiaoshu/10%10;//分別百分位的小數(shù)值qianfen=xiaoshu%10;//千分位

3位有效值wei=0xdf;duan=table[ge];delayms(10);

//翻開位選，選第一位數(shù)碼管//翻開段選，顯示整數(shù)部分的電壓值wei=0xef;duan=table[10];dela