【正文】 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 摘要 本文 是 一種基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 報(bào)告 。該設(shè)計(jì)主要由三個(gè)模塊組成： A/D 轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。 A/D 轉(zhuǎn)換主要由芯片 ADC0809來(lái)完成，它負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量在傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片 AT89C51 來(lái)完成，其負(fù)責(zé)把 ADC0809 傳送來(lái)的數(shù)字量經(jīng)過(guò)一定的數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進(jìn)行顯示；此外 ,它還控制著ADC0809 芯片工作。 關(guān)鍵詞 單片機(jī)；數(shù)字電壓表； A/D 轉(zhuǎn)換； AT89C51； ADC0809； LCD1602， 基 于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) II 目 錄 引 言 ................................................................ 1 第一章 設(shè)計(jì)總體方案 .................................................... 2 設(shè)計(jì)要求 ....................................................... 2 設(shè)計(jì)思路 ....................................................... 2 設(shè)計(jì)方案 ....................................................... 2 第二章 硬件電路設(shè)計(jì) .................................................... 3 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 .................................................. 3 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器原理 ................................ 3 ADC0809 主要特性 ....................................... 4 ADC0809 的外部引腳特征 .................................. 4 ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作流程 ............................ 5 單片機(jī)系統(tǒng) .................................................... 7 AT89C51 性能 ............................................ 7 AT89C51 各引腳功能 ...................................... 7 復(fù)位電路 和時(shí)鐘電路 ............................................ 9 復(fù)位電路設(shè)計(jì) ............................................ 9 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) ............................................. 9 LCD602 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................... 10 簡(jiǎn)介 .................................................... 10 字符集和指令集 ........................................ 12 總體電路設(shè)計(jì) ................................................. 14 第三章 程序設(shè)計(jì) ...................................................... 16 程序設(shè) 計(jì)總方案 ............................................... 16 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì) ............................................... 16 初始化程序 ............................................. 16 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 ......................................... 16 顯示子程序 ............................................. 17 第四章 仿真 .......................................................... 18 軟件調(diào)試 ..................................................... 18 基 于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) III 顯示結(jié)果及誤差分析 ........................................... 18 顯示結(jié)果 ............................................... 18 誤差分析 ................................................ 20 結(jié) 論 ............................................................... 22 參考文獻(xiàn) .............................................................. 23 附 錄 I .............................................................. 24 程序代碼 .......................................................... 24 附 錄 II .............................................................. 31 仿真電路圖 ........................................................ 31 附 錄 III ............................................................. 32 電路實(shí)物 .......................................................... 32 附 錄 IV .............................................................. 33 致 謝 ............................................................... 34 基 于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 34 頁(yè) 引 言 在電量的測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量，其中電壓量的測(cè)量最為經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測(cè)量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的 測(cè)量?jī)x器。數(shù)字電壓表簡(jiǎn)稱 DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)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。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、測(cè)量速度快等特而得到廣泛應(yīng)用 [1]。 傳統(tǒng)的指針式刻度電壓表功能單一，進(jìn)度低，容易引起視差和視覺(jué)疲勞，因而不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需要。采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示，從而精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與 PC 實(shí)時(shí)通信。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ) [5]。以數(shù)字電壓表 為核心，可以擴(kuò)展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表。目前，由各種單片機(jī)和 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。 最近的幾十年來(lái)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路（ IC）和微處理器技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路和數(shù)字化測(cè)量技術(shù)也有了巨大的進(jìn)步，從而促使了數(shù)字電壓表的快速發(fā)展，并不斷出現(xiàn)新的類型 [4]。數(shù)字電壓表從 1952 年問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)歷了不斷改進(jìn)的過(guò)程，從最早采用繼電器、電子管和形式發(fā)展到了現(xiàn)在的全固態(tài)化、集成化（ IC化），另一方面，精度也從 %%。 目前，數(shù)字電壓表 的內(nèi)部核心部件是 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度，因而，以后數(shù)字電壓表的發(fā)展就著眼在高精度和低成本這兩個(gè)方面 [3]。 本文是以簡(jiǎn)易數(shù)字直流電壓表的設(shè)計(jì)為研究?jī)?nèi)容，本系統(tǒng)主要包括三大模塊：轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。其中， A/D 轉(zhuǎn)換采用 ADC0809 對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心 AT89C51 再對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理，最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置 LCD 顯示數(shù)字電壓信號(hào) [11]。 基 于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 34 頁(yè) 第一章 設(shè)計(jì)總體方案 設(shè)計(jì)要求 ⑴以 AT89C51 系列單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)簡(jiǎn)單的直流數(shù)字電壓表。 ⑵采用 1路模擬量輸入，能夠測(cè)量 05V 之間的直流電壓值。 ⑶電壓顯示用 LCD1602 數(shù)碼管顯示，至少能夠顯示兩位小數(shù)。 ⑷盡量使用較少的元器件。 設(shè)計(jì)思路 ⑴根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇 AT89C51 單片機(jī)為核心控制器件。 ⑵ A/D 轉(zhuǎn)換采用 ADC0809 實(shí)現(xiàn)，與單片機(jī)的接口為 P1 口和 P2 口的高四位引腳。 ⑶ 電壓顯示采用 LCD1602 數(shù)碼管。 ⑷ LCD1602 數(shù)碼的段碼輸入 ,由并 行端口 P0 產(chǎn)生 ，控制口由 P2口控制。 設(shè)計(jì)方案 硬件電路設(shè)計(jì)由 6 個(gè)部分組成 。 A/D 轉(zhuǎn)換電路， AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)， LED 顯示系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及測(cè)量電壓輸入電路。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖 1所示。 圖 1 數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 測(cè)量電壓輸入 顯示系統(tǒng) AT89C51 P1 P2 P2 P0 基 于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 34 頁(yè) 第二章 硬件電路設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換模塊 現(xiàn)實(shí)世界的物理量都是模擬量，能把模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的器件稱為模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器