测控专业职业生涯规划

燕山大学课程设计说明书课程名称单片机原理及应用题目模拟电压测量与显示学院（系）：电气工程学院年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：副教授燕山大学单片机课程设计________________________________________________________________________________________2燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系学号学生姓名专业（班级）设计题目模拟电压测量与显示设计技术参数利用实验板上的电位器提供模拟量输入，ADC0809做A/D转换器，将模拟量转换成二进制数字量，输入单片机，编制程序，将二进制数字量转换为相应的模拟电压值输出显示，并超限报警。设计要求设计4位数码管显示电路和超限报警电路；编制相应的程序。工作量设计的内容满足课程设计的教学目的与要求，设计题目的难度和工作量适合学生的知识和能力状况，工作量饱满。工作计划查阅资料进行设计准备、设计硬件电路、编制程序，编制程序、验证设计、撰写任务书。参考资料单片微型计算机接口技术及其应用张淑清国防工业出版社单片机原理及应用技术张淑清国防工业出版社单片机应用技术汇编指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2014年12月27日燕山大学单片机课程设计________________________________________________________________________________________3摘要本次课程设计根据伟福LAB2000P实验箱设计，基于单片机原理和自动控制原理并实现。此系统可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的七段数码管显示出来，当测量值超过设定值时产生报警。该设计系统测量电路简单，成本低廉，且测量快速且准确性较高。该模拟电压的测量与显示系统，通过ADC0809模数转换芯片以及单片机80C51完成测量，并用六位一体七段数码管显示。其主要由三个部分组成：模数转换、数据处理、数码显示。模数转换由芯片ADC0809完成，然后将转换得到的数字量输出到主处理器进行数据处理。数据处理部分使用单片机80C51，其将输入的数字量经过处理输出到数码部分，控制其显示相应电压值，当测量值超过设定值时产生报警。关键词：LAB2000P模数转换单片机电压检测燕山大学单片机课程设计________________________________________________________________________________________4目录摘要...........................................................................................................................................3目录...........................................................................................................................................4引言...........................................................................................................................................5第1章数字电压表...................................................................................................................61.1数字电压表基本原理................................................................................................61.1.1模数转换.........................................................................................................61.1.2逐位逼近法.....................................................................................................71.1.3标度变换.........................................................................................................71.2数字电压表软件设计................................................................................................7第2章系统硬件电路的设计...................................................................................................82.1A/D转换器................................................................................................................82.2单片机........................................................................................................................92.3数码管......................................................................................................................10第3章实验仿真.....................................................................................................................12第4章系统的程序设计.....................................................................................................13第5章总结.............................................................................................................................17参考文献：...............................................................................................................................17燕山大学单片机课程设计________________________________________________________________________________________5引言模拟电压的测量与显示系统，即为数字电压表的工作系统。在日常生活中，普遍使用的电压表是机械式的（或指针式），虽精度较高，但因其磁电或电磁式结构，响应一般较慢。随着电子技术的快速发展，数字电压表也越来越被广泛使用。在高速发展的当今社会，高速信号处理的需求越来越多，由于模拟电压表响应速度较慢已经不适用与高速信号领域，取而代之的将是数字电压表。但数字电压表由于存在采样误差，精度不是很高。不过目前可以通过技术手段来缩小误差。使其精度达到与模拟电压表一样精确甚至更高。可见将来数字电压表必将取代模拟电压表。现在有越来越多的数字测量仪器的出现但原理皆与数字电压表殊途同归，因此研究数字电压表有着很大现实意义。数字电压表可以实现对电压进行快速而准确的测量，其测量误差最小约为百分之几。其类型有很多，输入电路、计数电路和显示电路基本相似，只是电压－数字转换方法不同。常见的直流电压－数字转换方法有：V-T转换法；V-F转换法和逐位逼近法。本次实验中采用的是逐位逼近法，其测量快速且有一定准确性。电子电压表主要用于测量各种高、低频信号电压，它是电子测量中使用最广泛的仪器之一。根据测量结果的显示方式及测量原理不同，电压测量仪器可分为两大类：模拟式电压表(AVM）和数字式电压表（DVM）。模拟式电压表是指针式的，多用磁电式电流表作为指示器，并在表盘上刻以电压刻度。数字式电压表首先将模拟量经模数（A/D）转换器变成数字量，然后用电子计数器计数，并以十进制数字显示被测电压值。燕山大学单片机课程设计________________________________________________________________________________________6第1章数字电压表模拟电压测量与显示的设计要求是：设计4位数码管显示电路和超限报警电路以及编制相应的程序。利用实验板上的电位器提供模拟量输入，ADC0809做A/D转换器，将模拟量转换成二进制数字量，输入单片机，编制程序，将二进制数字量转换为相应的模拟电压值输出显示，并超限报警。1.1数字电压表基本原理模拟电压测量与显示系统主要包括两部分：硬件电路及软件程序。硬件电路主要模数转换、数据处理、数码显示等几个部分组成。模数转换部分采用ADC0809芯片，数据处理即主处理器采用80C51单片机。数码显示部分为六位一体的七段数码管。程序的设计使用汇编语言编程，利用wave6000软件对其编译和伟福LAB2000P实验箱仿真。该系统的基本流程框图如下图：其实现过程是，被测模拟电压由A/D转换器采样并对其进行量化处理，再由单片机对量化结果进行标度变换，并输出控制数码管显示电压的数值量。1.1.1模数转换模数转换即为A/D转换，其作用是将模拟信号转换为数字信号，把连续的模拟量（如象元的灰阶、电压、电流等）通过取样转换成计算机能够识别的等效的离散数字量。模拟信号信号数字化是对原始信号进行数字近似，它需要用一个时钟和一个模数转换器来实现，转换过程包括采样、保持、量化和编码四个过程。1．采样：用某些特定的时钟对模拟信号进行测量，输出断续的窄脉冲；2．保持：将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间；3．量化：将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号；4．编码：将量化后的信号编码成二进制代码输出。这些过程有些是合并进行的通常数字位数越多，装置的速度就越慢。根据设计要求，用ADC0809作为A/D转换器。单片机模拟电压数码管数码显示超限报警数据处理模数转换ADC0809燕山大学单片机课程设计________________________________________________________________________________________71.1.2逐位逼近法本次试验的电压－数字转换方法为逐位逼近法，此法与用砝码在天平上称量质量相仿。标准电压源产生一列由大到小的标准电压，相当于不同大小的砝码，因而称之为“电压砝码”。逐位逼近法的优点是可实现极快的转换