简易数字电压表毕业设计论文

1摘要随着时代的进步，用指针式万用表测量小幅度直流电压已经显得有些不太方便。因为指针式的测量不够精确，随着长时间的使用可能会造成欧姆调零以及机械调零的磨损，这都会对数据的测量造成很多困难，而采用数字式电压表来测量就可以避免这种情况的发生，而且操作更加方便。下面本文将介绍一种由数字电路以及单片机构成的数字电压表的设计方法。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本设计运用89C52和ADC0804进行A/D转换,根据数据采集的工作原理,设计现数字电压表,最后完成单片机与PC的数据通信,传送所测量的电压值。该新数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是0-51V(本设计量程为0-5V)。电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机钟电路、复位电路等。下位机采用89C52芯片,A/D转换采用ADC0809芯片。通过RS232行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。关键词：STC89C52单片机ADC0809数模转换器数码管MAX232译码器数字电路2目录摘要…………………………………………....2第一章总体方案..................................................................................................................................41.1设计思路......................................................................................................................................4第二章硬件电路设计..........................................................................................................................62.1实际设计方法..............................................................................................................................62.2单片机芯片..................................................................................................................................72.3ADC0809.........................................................................................................................................82.4控制部分电路............................................................................................................................122.5电压显示....................................................................................................................................122.6模拟电压输入部分....................................................................................................................132.7总设计电路图...............................................................14第三章软件设计..................................................................................................................................15第四章调试..........................................................................................................................................214.1硬件电路调试............................................................................................................................214.2软件电路调试............................................................................................................................21第五章个人心得与总结......................................................................................................................22参考文献................................................................................................................................................23附录作品实物图..................................................................................................................................233第一章总体方案1.1设计思路表电路尽量采用中、大规模集成电路。它主要由模拟电路和数字电路两大部分组成，模拟部分包括输入放大器、A/D转换器、和基准电源；数字部分包括计数器、译码器、逻辑控制器、振荡器和显示器。其中，A/D转换器将输入的模拟量转换成数字量，逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将A/D转换器中各组模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行。A/D转换结果通过计数译码电路变换成笔段码，最后驱动显示器显示相应的数值。方案：根据要显示的电压值计算式V=A/255*5，扩大100倍后，直接计算出500/255的数值为0.0196，首先要考虑是选择0.019还是0.02还是0.0196与A相乘。如果以0.019与A相乘，当A为255时，0.019×A=4.845，与5.00相差太远，误差较大；如果选择0.02，0.02×255=5.10，同样有太大误差，为了避免太大的误差，可以考虑选择0.0196作为参数（0.0196×255=4.9980）。以196与A相乘，最大的结果为196×255=49980可以用两个字节表示结果，故需要调用“一个字节与一个字节相乘结果为两个字节的程序”，然后根据得到的两个字节的结果进行十进制转换。双字节16进制转换为BCD码可以参考资料《ＭＣＳ－５１单片机实用子程序库（９６年版）》周航慈。最后根据BCD数的倒数第二位以四舍五入的原则去掉后两位数据，将前三位送显示。第二章硬件电路设计2.1实际设计方法硬件电路设计框图本课题实验主要采用AT89C52芯片和ADC0809芯片来完成一个简易的数字电压表，能够对输入的0～5V的模拟直流电压进行测量，并通过一个4位一体的7段LED数码管进行显示，测量误差约为0.02V。该电压表的测量电路主要由三个模块组成：A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块。A/D转换主要由芯片ADC0809来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传4送到数据处理模块。数据处理则由芯片STC89C52来完成，其负责把ADC0809传送来的数字量经一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；另外它还控制着ADC0809芯片的工作。显示模块主要由7段数码管及相应的驱动芯片74LS373组成，显示测量到的电压值。图一2.2器件介绍1、单片机芯片(AT89C52)AT89C52P0P2P1P3上电复位串口通信测量电路4位LED显示ADC08095图二a.主电源引脚Vss-(20脚)：地线Vcc-(40脚)：+5V电源b.外接晶振或外部振荡器引脚XTAL1-(19脚)：当采用芯片内部时钟信号时，接外部晶振的一个引脚；当采用外部时钟信号时，此脚应接地。XTAL2-(18脚)：当采用芯片内部时钟信号时，接外部晶振的一个引脚；当采用外部时钟信号时，外部信号由此脚输入。c.控制、选通或电源复用引脚RST/Vp0-(9脚)：复位信号输入；Vcc掉电后，此脚可接上备用电源，在低功耗条件下保持内部RAM中的数据。ALE/PROG-(30脚)：ALE即允许地址锁存信号输出，当单片机访问外部存储器时该脚的输出信号用于锁存P0的低8位地址，其输出的频率为时钟振荡频率的1/6。PROG为编程脉冲输入端，当选用8751单片机时，由此脚输入编程脉冲。/PSEN-(29脚)：访问外部程序存储器选通信号，低电平有效，用于实现外部程序存储器的读操作。/EA/Vpp-(31脚)：EA为访问内部或外部程序存储器选择信号，EA=0，单片机只访问外部程序存储器，故对8031此脚只能接地；EA＝1，单片机访问内部程序存储器，固对8051和8751此脚应接高电平，但若程序指针PC值超过4KB(OFFFH)范围，单片机将自动访问外部程序存储器。d.多功能I/O引脚P0口-(32～39脚)：P0数据/地址复用总线端口。P1口-(1～8脚)：P1静态通用端口。P2口-(21～28脚)：P2动态端口。P3口-(10～17脚)：P3双功能静态端口。除作I/O端口外，它还提供特殊的第二功能，其具体含义为：P3.0-(10脚)RXD：串行数据接收端。P3.1-(11脚)TXD：串行数据发送端。P3.2-(12脚)INT0：外部中断0请求端，低电平有效。P3.3-(13脚)INT1：外部中断1请求端，低电平有效。6P3.4-(14脚)T0：定时器/计数器0计数输入端。P3.5-(15脚)T1：定时器/计数器1计数输入端。P3.6-(16脚)WR：外部数据存储器写选通，低电平有效。P3.7-(17脚)RD：外部数据存储器读选通，低电平有效。2、ADC0809ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。（1）ADC0809的内部逻辑结构由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。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A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。图三（2）．ADC0809引脚结构7ADC0809各脚功能如下：D7-D0：8位数字量