【正文】 部時鐘電路 ................................................ 19 ． 2 復(fù)位電路 .................................................... 20 ． 3 數(shù)碼管顯示模塊 .............................................. 21 5調(diào)試報告 ......................................................... 22 6 總結(jié)及設(shè)計心得 ................................................... 23 參考文獻 ........................................................... 24 附錄 .............................................. 2 錯誤 !未定義書簽。 4 引言 數(shù)字電壓表（ Digital Voltmeter）簡稱 DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片機的數(shù)字電壓表，由 精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便，還可與 PC 進行實時通信。目前，由各種單片 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，示出強大的生命力。與此同時，由 DVM 擴展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。本章重點介紹 51 單片機的電壓采集與顯示系統(tǒng)的基于單片機的數(shù)字電壓表的工作原理，該設(shè)計 首先簡要介紹了設(shè)計電壓表的主要方式以及單片機系統(tǒng)的優(yōu)勢；然后詳細介紹了直流數(shù)字電壓表的 數(shù)據(jù)采集與顯示的 設(shè)計流程，以及硬件系統(tǒng) 和軟件系統(tǒng)的設(shè)計，并給出了硬件電路的設(shè)計細節(jié)，包括各部分電路的走向、芯片的選擇以及方案的可行性分析等。 5 2 課程設(shè)計題目 、任務(wù) 要求 及方案 題目： 基于 51 單片機的電壓采集與顯示系統(tǒng)的設(shè)計 （ 1）課程設(shè)計主要 任務(wù) ： A、 復(fù)習(xí)有關(guān)課程， 例 如數(shù)字電路、單片機等； B、 以 89c51 為核心，根據(jù)設(shè)計指標(biāo)設(shè)計電路的框圖； C、 根據(jù)要求設(shè)計出 硬件 電路圖和 軟件 裝配圖； D、 查閱資料，確定所需各元器件型號和 相關(guān)技術(shù) 參數(shù)； E、 擬 定 調(diào)整測試方法，并調(diào)試電路使其達到設(shè)計指標(biāo) 要求； F、 實現(xiàn)對電壓的數(shù)據(jù)采集與顯示，完成課程設(shè)計工作。 （ 2）課程設(shè)計的 要求 A、 以 89c51 單片機為核心芯片， 采用 ADC0809 設(shè)計一個單通道模擬電壓采集電路，要求對所接通道變化的模擬電壓值進行采集，采集來的數(shù)字量一路送至數(shù)碼管指示， 通過相關(guān)轉(zhuǎn)換在數(shù)碼管上精確顯示出來 ； B、 能夠?qū)χ绷麟妷哼M行相應(yīng)的采集和轉(zhuǎn)換； C、 利用 led 對電壓值進行顯示，精確到小數(shù)點后 兩 位 ； D、設(shè)計系統(tǒng)的硬件與軟件電路，并寫出相關(guān)程序進行調(diào)試； E、用相關(guān)軟件（如 PROTEL、 VISIO 制圖軟件）畫出各個分電路； F、完 成對設(shè)計方案的論證 ，并做好分析和總結(jié)工作。 （ 3）課程設(shè)計的方案： 依據(jù)綜合課程設(shè)計的要求，以 51 單片機為核心， 采用 ADC0809 設(shè)計一個單通道模擬電壓采集電路，要求對所接通道變化的模擬電壓值進行采集，采集來的數(shù)字量一路送至數(shù)碼管指示， 通過相關(guān)轉(zhuǎn)換在數(shù)碼管上精確顯示出來 ，每行顯示 5 個數(shù)據(jù)，采集完 100 個數(shù)據(jù)后停止采集過程， 顯示的電壓值可以保留到小數(shù)點后兩位 。 電壓表的作用即是測直流電壓的大小，通過對電壓值的采集與處理，而由所學(xué)微控制器的知識可知，可以利用單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)這一設(shè)計，進一步把相應(yīng)的電 壓值精確顯示出來。 模數(shù)轉(zhuǎn)換就是利用單片機控制模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片（ A/D） ,讓它對外部的一個模擬信號進行采樣、量化、編碼然后轉(zhuǎn)化為一個離散的數(shù)字量，提供給控制器作進一步處理。對于常用的A/D 轉(zhuǎn)換芯片有 ADC080 ADC0808 等。它們都是 8 位的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，就是把模擬量轉(zhuǎn)換為一個 8位的二進制數(shù)。利用單片機 89c51與 ADC0808設(shè)計一個數(shù)字電壓表，將模擬信號 0～5 V 之間的直流電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號 0～ FF，以數(shù)碼管顯示。 Protel 軟件啟動仿真，當(dāng) 6 前輸入電壓為 2． 5 0V，轉(zhuǎn)換成數(shù)字值為 7FH，用鼠標(biāo) 指針調(diào)節(jié)電位器尺 ,可改變輸入模／數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADc0808 的電壓，并通過虛擬電壓表觀察 ADc0808 模擬量輸入信號的電壓值， LED 數(shù)碼管實時顯示相應(yīng)的數(shù)值量。 此次電壓表總體的方案就是用單片機的 I/O 口輸出信號來控制 A/D 啟動轉(zhuǎn)換，將送入的模擬量轉(zhuǎn)換為一個 8 位數(shù)字量，然后再通過 I/O 口送回單片機內(nèi)部進行處理，單片機進行一系列的運算和校準(zhǔn)后，通過數(shù)碼管將電壓值顯示出來。而在方案的實現(xiàn)上由兩部分組成：硬件部分和軟件部分。硬件即電子元器件的選擇且將它們連接成一個可行的硬件系統(tǒng)，軟件是硬件系統(tǒng)功能化的重要組成部分。硬 件的設(shè)計可以在 Protel， VISIO 上進行，軟件可以用Protel 自帶的匯編工具或是 KEIL C51 等工具編寫 C 語言，然后在 Protel 將硬軟件相結(jié)合，進行仿真，再根據(jù)結(jié)果不斷對硬件進行改進，對軟件進行調(diào)試，實現(xiàn)電壓的采集與顯示功能。 7 3 電路原理說明 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 路模擬輸入信號中 的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 ADC0808 是 ADC0809 的簡化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時采用 ADC0808進行 A/D轉(zhuǎn)換，實際使用時采用 ADC0809進行 A/D轉(zhuǎn)換。DIP 封裝的引腳如圖 1 所示。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 11所示。 ADC0809 芯片有 28 條引腳， 各引腳定義： 引腳 1～ 5， 26～ 28（ IN0～ IN7）： 8 路模擬量輸入端。 引腳 8， 14， 15， 17～ 21： 8 位數(shù)字量輸出端。 引腳 22（ ALE）：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 6 腳 （ START）： A／ D 轉(zhuǎn)換啟 動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換） 。 7 腳 （ EOC）： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 9 腳 （ OE）：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 10 腳 （ CLK）：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ. 12 腳 （ VREF（ +））、 16（ VREF（ ））：參考電壓輸入端 . 11 腳 （ Vcc）：主電 源輸入端。 13 腳 （ GND）：地。 引腳 23～ 25（ ADDA、 ADDB、 ADDC）： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 .