【正文】 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]。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。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、測量速度快等特而得到廣泛應(yīng)用 [1]。數(shù)據(jù)處理則由芯片 AT89C51 來完成，其負(fù)責(zé)把 ADC0809 傳送來的數(shù)字量經(jīng)過一定的數(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。 基于單片機(jī)的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 摘要 本文 是 一種基于單片機(jī)的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 報(bào)告 。 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)的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 34 頁 引 言 在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測量，其中電壓量的測量最為經(jīng)常。 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疲勞，因而不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需要。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。 本文是以簡易數(shù)字直流電壓表的設(shè)計(jì)為研究內(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。 ⑶電壓顯示用 LCD1602 數(shù)碼管顯示，至少能夠顯示兩位小數(shù)。 ⑶ 電壓顯示采用 LCD1602 數(shù)碼管。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖 1所示。一個(gè) n 位的逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器只需要比較 n 次，轉(zhuǎn)換時(shí)間只取決于位數(shù)和時(shí)鐘周期，逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，因而在實(shí)際中廣泛使用 [1]。其原理框圖如圖 2 所示： 圖 2 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器原理圖 基 于單片機(jī)的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 34 頁 ADC0809 主要特性 ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，帶有使能控制端，與微機(jī)直接接口，片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路模擬多路開關(guān)，可以對 8 路 05V 輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于 ADC0809 設(shè)計(jì)時(shí)考慮到若干種模 /數(shù)變換技術(shù)的長處，所以該芯片非常適應(yīng)于過程控制，微控制器輸入通道的接口電路，智能儀器和機(jī)床控制等領(lǐng)域 [5]。 地址輸入控制（ 4 條）： ALE:地址鎖存允許輸入線，高電平有效，當(dāng) ALE 為高電平時(shí)，為地址輸入線，用于選擇 IN0IN7 上那一條模擬電壓送給比較器進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 OE： OE 為輸出允許端，高電平能使 D1D8 引腳上輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 基 于單片機(jī)的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 34 頁 圖 4 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 其中： （ 1） 8 路模擬通道選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn)從 8 路輸入模擬量中選擇一路送給后面的比較器進(jìn)行比較。 ADC0809 的工作流程為： （ 1）輸入 3 位地址，并使 ALE=1,將地址存入地址鎖存器中，經(jīng)地址譯碼器從 8路模擬通道中選通 1 路模擬量送給比較器。 基 于單片機(jī)的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 34 頁 單片機(jī)系統(tǒng) AT89C51 性能 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含有 4KB 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和 128 字節(jié)的隨機(jī)存儲(chǔ)器。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作，掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 P0 口為開漏輸出，在作為通用 I/O 使用時(shí)，需要在外部用電阻上拉。 ALE：地址鎖存允許線，配合 P0 口的第二功能使用，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，89C51 的 CPU 在 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲(chǔ)器讀 /寫數(shù)據(jù)。 /PSEN： 片外 ROM 的選通線，在訪問片外 ROM 時(shí)， 89C51 自動(dòng)在 /PSEN 線上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，作為片外 ROM 芯片的讀選通信號(hào)。 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀 態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種，