【正文】 107220907044103學(xué)號學(xué)校代碼公開密級分類號本科畢業(yè)論文基于AT89C51單片機(jī)的多路數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)題 目(中、英文)Design of multichannel digital voltage meter based on MCU王雙章作者姓名電氣工程及其自動化專業(yè)名稱工 學(xué)學(xué)科門類郝海燕 二〇一三年五月成績評定提交論文日期指導(dǎo)教師 摘 要近十幾年來，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展極為迅速，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域。從測量領(lǐng)域來看，一部分電子測量儀表在高速化、精確化方面有了明顯的進(jìn)步。電子測量儀表精確度的高低，直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在我國現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)水平下，使用單片機(jī)開發(fā)的電子測量儀表，測量精確而且性價比極高，不僅適用于電壓、電流、電阻等的測量，還廣泛適用于溫度、濕度等測量場合。本課題設(shè)計(jì)的多路數(shù)字電壓表具有性能穩(wěn)定、攜帶方便、顯示清晰直觀、讀數(shù)準(zhǔn)確，大大地減少了因人為因素所造成的測量誤差事件，大大的提高了測量的精確度。關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表；AT89C51；ADC0808AbstractIn recent years,the technology of SCM has got a jolly rapid development and been widely used in every field of our life and from the measure realm,some electronical measuring instruments have remarkable improvments in its speed and accuracy of electronical measuring instruments directly affect enterprises39。 economic the current economic level of our country,electronical measuring instruments developed by SCM have high accuracy as well as high cost performance,not only can be used to measure Voltage、Current and Resistance,but also be widely used in measuring temperature、humidity or some other Measurement situations.This topic design of multichannel digital voltage meter has the advantages of stable performance, easy to carry, shows the clear and intuitive, accurate readings, greatly reducing the measurement error events caused by human factors, greatly improves the precision of measurement. Key words: Digital Voltage。AT89C51。ADC0808目 錄1 引言 12 多路數(shù)字電壓表的總體設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 設(shè)計(jì)方案 23 單片機(jī)控制模塊 3 振蕩電路模塊 5 A/D轉(zhuǎn)換模塊 5 顯示模塊 9 按鍵模塊 104 軟件設(shè)計(jì) 11 C語言與匯編語言 11 主流程圖設(shè)計(jì) 11 A/D轉(zhuǎn)換子程序 125 軟件調(diào)試 13 仿真電路圖 14 顯示結(jié)果及誤差分析 14 顯示結(jié)果 14 誤差分析 166. 結(jié)論 17元件清單 17參考文獻(xiàn) 18謝 辭 18程序附錄 19 咸陽師范學(xué)院2013屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 引言 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種單片機(jī)蜂擁而至，單片機(jī)技術(shù)已成為一個國家現(xiàn)代化科技水平的重要標(biāo)志。單片機(jī)可單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化?，F(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過程控制和專用控制裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。本次課程設(shè)計(jì)的課題是“基于單片機(jī)的多路數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)”。主要考核我們對單片機(jī)技術(shù)，編程能力等方面的情況。觀察獨(dú)立分析、設(shè)計(jì)單片機(jī)的能力，以及實(shí)際編程技能。 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(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便。通過單片機(jī)，采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表，使測得的結(jié)果更為精準(zhǔn)。 2 多路數(shù)字電壓表的總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)和調(diào)試一種基于單片機(jī)的多路數(shù)字電壓表。要求具有如下功能： （1） 輸入電壓為4路； （2） 電壓測量范圍為05V； （3） ,測量誤差為177。； （4） 能通過顯示器顯示當(dāng)前通道和通道電壓值，有效位數(shù)為小數(shù)點(diǎn)后兩位； 設(shè)計(jì)方案本課題設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表的實(shí)現(xiàn)是基于單片機(jī)原理。首先，在Proteus軟件環(huán)境中進(jìn)行硬件電路圖的設(shè)計(jì)，然后在Keil軟件環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)的軟件編程，并進(jìn)行程序源文件的編譯和調(diào)試。，然后在Proteus軟件環(huán)境中運(yùn)行硬件電路，數(shù)字多用表就可以正常顯示了。本課題設(shè)計(jì)的數(shù)字多用表主要由: 時鐘模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、按鍵模塊顯示模塊，這四大模塊組成。總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，先用A/D轉(zhuǎn)換器對各路電壓值進(jìn)行采樣，得到相應(yīng)的數(shù)字量，再按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運(yùn)算得到對應(yīng)的模擬電壓值，然后通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后通過顯示器顯示出被測電壓值，另外可以通過按鍵選擇通道。顯示電路 AT89C51 單片機(jī) 時鐘電路 輸入電路轉(zhuǎn)換電路 復(fù)位電路 按鍵電路 圖1 基于單片機(jī)的多路數(shù)字電壓表電路的原總體結(jié)構(gòu)圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用的方案如下：硬件部分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、編譯，A/D轉(zhuǎn)換以及顯示的功能，包括單片機(jī)電 路模塊、A/D轉(zhuǎn)換器模塊、顯示模塊、按鍵電路模塊；軟件部分實(shí)現(xiàn)控制芯片，使各部件能夠正常的運(yùn)行，同時實(shí)現(xiàn)仿真的功能，主要設(shè)計(jì)思想是利用軟件進(jìn)行仿真，通過仿真得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。多路數(shù)字式電壓表應(yīng)用系統(tǒng)主要利用A/D轉(zhuǎn)換器，先用A/D轉(zhuǎn)換器對各路電壓值進(jìn)行采樣，得到相應(yīng)的數(shù)字量，再按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運(yùn)算得到對應(yīng)的模擬電壓值，然后把模擬值通過顯示器顯示出來。通過按鍵選擇循環(huán)顯示，也可單路顯示，單路顯示可通過按鍵選擇顯示通道數(shù)。 3 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)是集成在一個芯片上的計(jì)算機(jī)，又稱單片微控制。單片機(jī)是計(jì)算機(jī)、自動控制和大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，融計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和控制功能于一體。它盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：具有數(shù)據(jù)處理能力的CPU、只讀存儲器ROM、隨機(jī)存儲器RAM、多種輸入輸出電路（I/O口）、定時器/計(jì)時器等功能。隨著技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)片內(nèi)集成的功能越來越強(qiáng)大，并朝著SOC（System on Chip）方向發(fā)展。本次論文設(shè)計(jì)單片機(jī)采用高性能的AT89C51系列芯片，AT89C51是8位單片機(jī)中一個最基本，最典型的芯片型號。它主要由以下幾部分組成：中央處理器；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器。 內(nèi)部程序存儲器。并行I/O口；定時/計(jì)數(shù)器。中斷控制電路；振蕩器和時鐘電路。這些部件通過內(nèi)部總線連接起來，構(gòu)成了一個完整的微型計(jì)算機(jī)。如圖2所示： 圖2 AT89C51單片機(jī)引腳P0口：P0口地址為80H,位地址為80H～87H。各位口線是有完全相同但又相互獨(dú)立的邏輯電路。P0口的邏輯電路主要由D觸發(fā)器構(gòu)成的鎖存器，F(xiàn)ET(場效應(yīng)管)構(gòu)成的輸出驅(qū)動電路，用于引腳數(shù)據(jù)輸入緩沖的緩沖器，一個多路轉(zhuǎn)接開關(guān)（MUX）構(gòu)成。8位口線的鎖存器位構(gòu)成一個口的鎖存器，所謂的口地址就是鎖存器的地址。鎖存器的功能是使數(shù)據(jù)在口中保留一段時間。MUX的一個輸入來自鎖存器，另一個輸入為“數(shù)據(jù)/地址” 。輸入轉(zhuǎn)接由控制信號控制，設(shè)置多路轉(zhuǎn)接開關(guān)的原因是P0口既可以作為通用I/O口進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入/輸出，又可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)線使用。設(shè)置多路轉(zhuǎn)接開關(guān)可以方便的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。 P1口：P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1口地址為90H,位地址為90H～97H。P1口只能作為通用數(shù)據(jù)I/O口使用所以在電路結(jié)構(gòu)上與P0口有些不同。第一，因