胡珍芳简易数字电压表的设计

单片机技术课程设计-1-贵州大学明德学院单片机技术课程设计设计题目：简易数字电压表的设计系别：_____计信系___________班级：__通信11151班____学号：___112003111469__________姓名：______胡珍芳___________指导教师：_______刘跃___________2014年6月30日单片机技术课程设计-2-单片机技术课程设计任务书计信系通信工程专业11151班姓名胡珍芳学号112003111469课程设计时间：2014年6月30日至2014年7月13日课程设计题目：简易数字电压表的设计课程设计任务与要求一、设计目的《单片微机技术》是一门实践性很强的课程，通过本次课程设计使学生在掌握基础知识的同时，熟悉单片机系统的设计方法。二、设计任务利用MCS-51单片机及相应元器件设计一台简易数字电压表。三、设计要求1、数字电压表应具有以下功能：（1）、可以测量0伏-5伏的3路输入电压值。（2）、在四位LED数码管（其中3位显示电压，一位显示路）上轮流显示3路或单路选择显示。（3）、测量最小分辨率0.019伏。2、根据设计要求及参数在规定时间内完成设计任务。要求设计说明书以及电路原理图必须用Word和相关的制图软件完成。课程设计进度计划安排单片机技术课程设计-3-2014年6月29日~30日：查阅文资料，确定设计方案2014年7月1日~6日：硬件原理图设计2014年7月7日~9日：软件编程及调试2014年7月10日~13日：编写设计说明书，绘制设计电路原理图课程设计指导教师评语课程设计成绩评定指导教师（签名）：日期：年月日单片机技术课程设计-1-目录摘要.................................................................................................................1第一章引言..................................................................................................2第二章系统概述与总体方案......................................................................3一.系统概述.............................................................................................3二.数字电压表硬件电路设计...............................................................31.实验所需元器件：.........................................................................32.原理框图.........................................................................................43主要芯片介绍.................................................................................44.设计接线图...................................................................................11三.程序设计.........................................................................................111.主程序设计...................................................................................112.各子程序设计...............................................................................123.源程序见附表1............................................................................13四.单元电路调试.............................................................................13心得体会......................................................................................................13参考文献......................................................................................................15附表1............................................................................................................16附表...............................................................................................................20单片机技术课程设计-1-摘要随着单片机技术的，单片机广泛的应用于测量技术中。以往的测量技术与之相比，只能将被测量通过指针仪表显示测量数据。但是指针仪表读数不方便，且不易于实现计算机控制，本文利用了单片机在测量技术中的应用，采用8031单片机实现模拟电压信号的测量与显示，构成数字式电压表。以便与其它设备进行数据交换，便于实现智能化控制。单片计算机即单片微型计算机（Single-ChipMicrocomputer）,是集CPU、RAM、ROM定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小、成本低、功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。关键词：单片机、数字式电压表单片机技术课程设计-2-第一章引言数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。在广泛的自动控制领域中，需要有类似微型计算机功能的支持，但常常有不能把计算机安装在设备里面，因此，微型控制器的一个重要分支（单片机）应运而生。随着单片机技术的发展，单片机以其稳定可靠、体积小、功耗低、价格低廉的特点广泛应用于多重需要计算机控制功能的现场控制领域和实时控单片机控制系统。为了更好的学习和使用单片机，我们利用单片机制作了一数字电压表。单片机技术课程设计-3-第二章系统概述与总体方案一.系统概述数字电压表主要由模数转换电路、单片机控制电路、显示电路等三部分组成。其中ADC0809等器件组成的转换电路，将输入的模拟量信号进行取样、转换、然后将转换后的数字信号送进单片机。单片机控制电路主要对数据进行程序处理，显示电路主要用于将单片机的信号数据转换后显示测量结果。二.数字电压表硬件电路设计1.实验所需元器件：1.8031芯片1块2.ADC0809芯片1块3.74LS273芯片2块4.4位一体数码1个5.按键开关3个6.2.2KΩ电阻1个7.4.7KΩ电阻1个8.10KΩ电阻1个单片机技术课程设计-4-9.导线若干2.原理框图图3.1.数字电压原理框图3主要芯片介绍○1ADC0809的内部结构ADC0809的内部逻辑结构图如图4.2所示。模拟被测电压模数转换单片机芯片译码程序数码管显示模数量数字量程序处理驱动数码管单片机技术课程设计-5-图4.2ADC0809内部逻辑结构图中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C3个地址位进行锁存和译码，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。ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的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－IN7：8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，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D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OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。单片机技术课程设计-6-○28031芯片芯片的引脚描述HMOS制造工艺的MCS-51单片机都采用40引脚的直插封装（DIP方式），制造工艺为CHMOS的80C51/80C31芯片除采用DIP封装方式外，还采用方型封装工艺，引脚排列如图。其中方型封装的CHMOS芯片有44只引脚，但其中4只引脚（标有NC的引脚1、12、23、34）是不使用的。在以后的讨论中，除有特殊说明以外，所述内容皆适用于CHMOS芯片。如图，是MCS-51的逻辑符号图。在单片机的40条引脚中有2条专用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，4条控制或与其它电源复用的引脚，32条输入/输出（I/O）引脚。图4.18031引脚图下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。单片机技术课程设计-7-1、主电源引脚VCC和VSSVCC——（40脚）接+5V电压；VSS——（20脚）接地。2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。3、控