数字电压表的设计

济体树人大唐《电子系统设计与实践》课程论文（学年第二学期）2015-2016班级电子班134学号2姓名:郑维取指导老师许森完成时间:年月日20160519简易数字电压表设计学生姓名:郑维取学号指导老师许森2浙江树人大学信息科技学院电子班134摘要电压表应用十分广泛，但大部分就就是模拟电压表，而由于其特性，反应速度慢,读数麻烦并且误差较大，所以为适应不断快速发展得高速信号领域,已经广泛使用数字电压表本实验设计主要讲述了数字电压表得设计过程，主要包括硬件设计和程序设计，硬件主要包括以单片机A T89S51为主要控制电路、数据采样电路、显示电路等，就就是基于单片机开发平台实现得一种数字电压51表系统该设计采用单片机作为控制核心，驱动控AT89s51制四块数码管显示被测电压，以为模数转换数据采样，实现被测电压得数据采样，使ADC0809得该数字电压表能够测量、之间得直流电压值0—33V关键词:单片机;显示电路AT89s51;ADC0809;、引言1广泛得自动控制领域中,需要有类似微型计算机功能得支持，单常常有不能把计算机安装在设备里面，因此，微型控制器得一个重要分支（单片机）应运而生随着单片机技术得发展，单片机以其稳定可靠、体积小、功耗低、价格低廉得特点广泛应用于多重需要计算机控制功能得现场控制领域和实时控单片机控制系统为了更好得学习和使用单片机，我们利用单片机制作了一数字电压表数字电压表原理及框图

2.、系统设计原理21硬件设计原理电阻上得电压经过芯片进行模数转换后，由芯片得RI1ADC0832AT89s52口连接到驱动电路，当驱动电路工作使数码管显示前面转换过来得数字P1在接通电源后，当按下后不工作，使数码管全部变暗，当一松开后SW1AT89s52SW1A T89s工作，数码管又变亮晶振电路中得两个得电容具有微调得作用、523OpF、系统设计框图

22、、硬件系统原理框图221硬件根图♦、、系统原理图

222、系统设计方案23具有如下特点个引脚片内程序存储器得随机存取数AT89s5240,8k By tes Flash,256bytes据存储器个外部双向输入/输出口，个中断优先级层中断嵌套中断个位可编RAM,321/052,216程定时计数器个全双工串行通信口，看门狗电路，片内时钟振荡器可以按照常,2WDT AT89c52规方法进行编程，也可以在线编程其将通用得微处理器和存储器结合在一起，特别就就是可Flash反复擦写得存储器可有效地降低开发成本与相比,前者得性能比后者高，Flash AT89s5AT89c52所以本设计采用芯片AT89s52数模转换芯片就就是采样分辨率为位得、以逐次逼近原理进行模一数转换得器件其ADC08098内部有一个通道多路开关，她可以根据地址码锁存译码后得信号,只选通路模拟输入信号中得一88个进行转换，转换时间为为位分辨率转换芯片，其最高分辨可达A/D1009ADC08328A/D256级，可以适应一般得模拟量转换要求其内部电源输入与参考电压得复用，使得芯片得模拟电压输入在〜

3、3V之间芯片转换时间仅为32RS,据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强由于芯片得转换时间短，并且性能比较高，所以采用ADC0832ADC08作为数模转换芯片、智能家居又称智能住宅，她得最基本目得就就是为人们提供一个舒适、安全、32高效、方便、实用得生活环境对智能家居产品来说，最重要得就就是应立足于客户得对家居环境得具体需求，以实用为核心，摒弃掉那些华而不实得功能同时还要充分考虑到用户体验,注重操作得便利化和直观性，注重完美得图形化控制界面智能家居系统大部分时间都在运行，必须高度重视系统得安全性、可靠性和容错能力，保证系统正常安全使用、质量、性能良好，具备应付各种复杂环境变化得能力数字电压表硬件电路设计

3.、实验所需元器件31芯片块

1.80c511芯片块

2.ADC08091位一体数码个

3.41按键开关个

4.

3、电阻个

5.22KQ

1、电阻个

6.47KQ1电阻个

7.10KQ3导线若干

8.电容个

9.3电源块

10.5V

1、主要芯片介绍32得内部结构得内部逻辑结构图如图下a ADC0809ADC0809图内部逻辑结构2ADC0809图中多路开关可选通个模拟通道，允许路模拟量分时输入，共用一个转换器进行转88A/D换，这就就是一种经济得多路数据采集方法地址锁存与译码电路完成对、、个地址位进行A B C3锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连对输入模拟量要求:信号单极性,电压范围就就是若信号太ADC08090-5V,小，必须进行放大；输入得模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路IN0-IN78条模拟量输入通道地址输入和控制线4条ALE为地址锁存允许输入线滴电平有效当线为高电平叱地址锁存与译码器将三条地址线得地址信号进行锁AL EA,B,C存，经译码后被选中得通道得模拟量进转换器进行转换和为地址输入线，用于选通A,BCINO—I上得一路模拟量输入得工作过程就就是首先输入位地址，并使将地址存入N7ADC08093ALE=1,地址锁存器中此地址经译码选通路模拟输入之一到比较器上升沿将逐次逼近寄存器复8START位下降沿启动转换,之后输出信号变低，指示转换正在进行直到转换完成,A/D EOCA/D EOC变为高电平，指示转换结束，结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断申请当输入高A/D OE电平叱输出三态门打开，转换结果得数字量输出到数据总线上芯片芯片得引脚描述b80C51制造工艺得单片机都采用引脚得直插封装方式，制造工艺为乂HMOS MCS—5140DI P0~105得芯片除采用封装方式外,还采用方型封装工艺，引脚排列如图其中方型封装8^51/80C31DIP得芯片有只引脚，但其中只引脚标有得引脚、、、就就是不使用得CHMOS444NC1122334在以后得讨论中,除有特殊说明以外，所述内容皆适用于芯片CHMOS如图所示，就就是得逻辑符号图在单片机得条引脚中有条专用于主电源得引脚，MCS-514022条外接晶体得引脚，条控制或与其她电源复用得引脚条输入/输出引脚4,32I/O・U118XTAL1PO.O/ADO PO.1/AD1PO.2/AD2PO.WAD3XTAL2P

0.4/AD4,Q P

0.5/A05P

0.6/AD6RST PO.7/AQ7P2aA8P

2.1/AQP

2.2/A10PSEN P

2.3/A1130_ALE EAP24Al2P

2.5/A13nzP

2.0/A14P

2.7/A15P

1.0PSQ/RXDP

1.1P

1.2P

3.1/TXD P32/1NT0P

1.3P3-3/1NT1P

1.4P

1.5P

3.4ZTD P

3.5/T1P36P16P

1.7标P

3.7/RD、控制或与其她电源复用弓脚、、和3I RST/VP DALE/PROG PSENEA/VPP

①RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期得高电平将使单片机复位推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约

8、2k得下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约IORF得电容，以保证可靠地复位掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部得数据不丢失当主电源下掉到低VCC RAMVCC于规定得电平，而在其规定得电压范围（、）内,就向内部提供备用电源VPD5±05V VPDRAM

②ALE/PROG（30脚）:当访问外部存贮器时,ALE（允许地址锁存）得输出用于锁存地址得低位字节即使不访问外部存储器,端仍以不变得频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频AL E率得因此，她可用作对外输出得时钟，或用于定时目得然而要注意得就就是，每当访问外部1/60数据存储器时，将跳过一个脉冲端可以驱动（吸收或输出电流）个型得输入ALE ALE8L S TTL电路对于单片机（如）在编程期间,此引脚用于输入编程脉冲（）EPROM8751,EPROM PROG

③PSEN（29脚）:此脚得输出就就是外部程序存储器得读选通信号在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次有效但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两P SEN次有效得信号将不出现同样可以驱动（吸收或输出）个型得输入PSEN PSEN8LS TTL

④EA/VPP（引脚）:当EA端保持高电平时,访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过（对）或（对）时，将自动转向执行外部程序存储器内得程0FFFH851/8751/80C511FFFH8052序当保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管就就是否有内部程序存储器对于常用EA得来说，无内部程序存储器，所以脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器80c51EA对于型得单片机（如）,在编程期间，此引脚也用于施加得编程电源（）EPROM8751EPROM21V VPP、输入/输出（）引脚、、、（共根）4I/O P0Pl P2P332

①P0口（39脚至32脚）:就就是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线得低8位及数据总线复用，能以吸收电流得方式驱动个型得负载8LS TTL

②P1口脚至8脚）:就就是准双向8位I/O□由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不就就是真正得双向口□能驱动（吸收或输出电流）个型得负载对、I/O P14LS TTL

8052、引脚得第二功能为定时/计数器得外部输入,、引脚得第二功能为捕捉、重8032,P10T2Pl1T2EX装触发，即得外部控制端对编程和程序验证时，她接收低位地址T2EPROM8

③P2口（21脚至28脚）就就是准双向8位I/O口在访问外部存储器时，她可以作为扩展电路高位地址总线送出高位地址在对编程和程序验证期间，她接收高位地址可以88E PROM8P2驱动（吸收或输出电流）个型得负载4LS TTL

④P3口（10脚至17脚）就就是准双向8位I/O□，在MCS-51中，这8个引脚还用于专门功能，就就是复用双功能口能驱动（吸收或输出电流）个型得负载P34LS TTL作为第一功能使用时，就作为普通口用，功能和操作方法与口相同I/O P1作为第二功能使用时，各引脚得定义如表所示值得强调得就就是『口得每一条引脚均可独立定义为第一功能得输入输出或第二功能如3表口第二ft能弓搬建」表1P3口线引脚第二功能（串行输入口）P

3.010RXD（串行输出口）P

3.111TXD（外部中断）P

3.212INTO0（外部中断）P

3.313INT11（定时器外部输入）P

3.414T0（定时器外部输入）P

3.515T11（外部数据存储器写脉冲）P

3.616WR（外部数据存储器读脉冲〉P

3.717RD、设计方案33电程蓼压模子微乐模量理数控拟转制量换器输模模入块块外电路、、硬件设计331控制转换上图为硬件得总体框图，可分为四个模块模数转换使用芯片，她将输入得模拟电压量ADC0809转换为一个位得二进制数字，然后进入到单片机控制单元，经过驱动处理模块用数码管8AT80S51显示出直流电压值另外注意芯片输入电压不可大于ADC08095Vo、、软件设计332单片机中所发程序得流程图如下图初始化（中断）8255,循进行转换AD环执行转换结束Jf数码管显示5V程序框图软件设计仿真所用程序:附录A.模拟仿真结果4结论与心得体会

5.通过本次实验，了解了得作用以及其得接口作用，用进行仿真,了解了软AD0809Proteus Prot eus件得基本使用方法，用转换伟福识别语言，使该软件能够识别语言，也加深了对单片机模拟keil C仿真软件得认识和理解;也在实际操作连接外电路得过程中，遇到了许多问题，意识到自己知识得匮乏，自己得动手能力也亟待提高，无疑这对以后得学习就就是种无形得激励同时在寻求解决问题，查找资料，向老师请教得同时，提高了自己做设计实验得能力，也学会了如何利用图书资源和自身知识去转换为实际应用，为以后得学习提高奠定了基础,总之这次实验我受益匪浅参考文献［］童诗白主编、模拟电子技术基础（第三版）［］、北京:高教出版社、1M［］阎石主编、数字电子技术基础（第四版/第五版）［］、北京:高教出版社、2M［］金唯香、谢玉梅主编、电子测试技术［］、长沙:湖南大学出版社、3M图实用电子电路手册编写组、实用电子电路手册（数字电路分册）［］、北京高教出版社、M［］姚福安、电子电路设计与实践［］、济南:山东科学技术出版社、⑹将卓勤,邓玉元主编、5M及其在电子设计中得应用［］、Mu1t isim2001M附录A#incl ud er eg52h#de fi neuint uns igned i n t#de fine ucharu ns ig nedc haruch ar code LEDData1[]={0x3f,0x060x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x070x7f,0x6f};uch ar code

55、共阳LEDD ata2[]={0xb f,0x86,0x db,0xcf,0xe6,0xed,0x fd,Ox87,Oxff,0xef};//0〜9s bitOE=P1A0;sbi tEOC=P1A1;sbit ST=Pl A2;sbit CLK=P1人3;人数码管显示用sb i t weil=P20;//sbit wei2=P2人1;sbi tw ei3=P2八2;s bitwei4=P2A3;float x;uch ara=0,b0,c0,d—0,t—■0;开始初始化中断8255,u chartemp=0；v oi dDel ay ui ntms{u chari;whil ems—{for i=0;i120;i++；}}数码管显示v oid Disp1ayv oi d//第个数码管显示w ei4=0;//4二二P0LEDData1[d];Dehy4;wei41;第个数码管显示we i3=0;//3P0=LEDDa ta l[c];Deh y4;wei3=1;第个数码管显示we i2=0;//2P0=LEDDatal|b|;Delay4;we i2=1;第个数码管显示weil=0//1P0=LEDData2[a];Delay4;wei1=1;i dAD0809{ST=0;ST=l;ST=0;whi1e EOC二二0;O E=1;temp=P3；De1ayl0;x=temVOp/

51、0//255转换成5V量程a=x;b=x*10-a*10；c=x*100-a*100-b*0;d=x*1000-a*1000-b*100-c*l0;O E=0;}v oid T0_c shQ{TMOD=0x02;TH0=0x14;TL0=0x00;IE=0x82;TR0=1;}void main{T0_c sh；P1=Ox3f;wh ile1{AD0809Q；DisplayQ；}}vo id Timer0_IN TQ int er rupt1{C LK=!C LK;}。