基于單片機(jī)控制的數(shù)字電壓表課程設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表 應(yīng)教 054 班 楊亞磊 摘要 ： 本文介紹一種基于 AT89S51 單片機(jī)的一種電壓測(cè)量電路 ,該電路采用了擁有高精度和誤差范圍小的典型 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809,測(cè)量電壓范圍為 0 — +5V，使用普通的七段數(shù)碼管模塊顯 示，可以通過(guò)對(duì)地址的變換可以改變所測(cè)量的電路數(shù)，并且可以同時(shí)測(cè)量 8 個(gè)通道的不同電壓，在顯示電路上分別循環(huán)顯示。 2． 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）畫(huà)出電路原理和 PCB圖，正確使用邏輯關(guān)系； （ 2）確定元器件及元件參數(shù)，制作出硬件電路板； （ 3）進(jìn)行電路模擬仿真； （ 4） SCH文件生成與打印輸出； 3． 編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告 寫(xiě)出設(shè)計(jì)的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。 （ 2）精度誤差 。 準(zhǔn)確地理解有關(guān)要求，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 要求所設(shè)計(jì)的電路具有以下功能： （一）基本功能 （ 1）測(cè)壓范圍 0— 5V。 （二）擴(kuò)展功能 （ 1）測(cè)壓范圍擴(kuò)展至 5V— +5V （ 2）在測(cè)直流電壓時(shí)表筆能夠自動(dòng)調(diào)整極。 （ 3）任務(wù)書(shū)要求單頁(yè)打印 ，標(biāo)準(zhǔn)字間距。 關(guān)鍵詞 ： 電壓測(cè)量，數(shù)字電壓表， A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809，數(shù)碼管顯示， A/D轉(zhuǎn)換 1 引言 數(shù)字電壓表（ Digital Voltmeter）簡(jiǎn)稱(chēng) DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)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。本章重點(diǎn)介紹單片 A/D 轉(zhuǎn)換器以及由它們構(gòu)成的基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的工作原理。處理后的數(shù)據(jù)送到 LED數(shù)碼管中顯示，在顯示電路中顯示被測(cè)電壓及具體的通道號(hào)，使人更容易辨別電壓。于是我就想到了用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換芯片ADC0809來(lái)把模擬量電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的 0與 1代碼。得到的數(shù)字量經(jīng)過(guò)單片機(jī)的控制與處理以后，用來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示電路以得到被測(cè)量電壓的具體數(shù)字。數(shù)字信號(hào)處理電路采用了便宜而且功能強(qiáng)大的單片機(jī)控制電路，把經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為被測(cè)電壓值對(duì)應(yīng)的數(shù)字編碼，具體工作由程序來(lái)完成。在這里我認(rèn)為這樣的電路方案是最優(yōu)化設(shè)計(jì)。智能化數(shù)字電壓表的 A/D轉(zhuǎn)換電路所采用的強(qiáng)大、精度高的典型數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809，它要求輸入電壓 0177。為了能讓 CPU自動(dòng)識(shí)別檔位，還要 有圖 3的硬件連接。 A/D 轉(zhuǎn)換電路采用的是具有 A/D 轉(zhuǎn)換功能的芯片 ADC0809，不同級(jí)別的電壓經(jīng)過(guò)輸入電路的不同檔位分壓為 ADC0809所允許的電壓測(cè)量范圍 0～ 5V，把 0～ 5V的模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓量。 START—— 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 CLK—— 時(shí)鐘信號(hào)。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢(xún)的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V). 8路模擬通道選擇 模擬通道選擇信號(hào) A、 B、 C 分別接最低三位地址 A0、 A A2即（ 、 、 ），而地址鎖存允許信號(hào) ALE由 ，則 8路模擬通道的地址為 0FEF8H～ ，通道地址選擇以 作寫(xiě)選通信號(hào)，這一部分電路 如 圖 6 所示： 圖 6 ADC0809的部分信號(hào)連接 把 ALE信號(hào)與 START信號(hào)接在一起了，這樣連接使得在信號(hào)的前沿寫(xiě)入存通道地址，緊接著在其后沿就啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。 MCS51單片機(jī)與 ADC0809的接口 ADC0809與 MCS51單片機(jī)的連接如圖 圖 8 ADC0809與 MCS51的連接 單片機(jī)部分 單片機(jī)選用的是 ATMEL 公司新推出的 AT89S51，AT89C51 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和Flash 存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51 提供了高性?xún)r(jià)比的解決方案。本系統(tǒng)顯示部分 用的是 LED數(shù)碼管顯示模塊。當(dāng)單片機(jī)的輸出端口不停的把8個(gè)通道經(jīng)過(guò)處理的數(shù)字電壓信號(hào)逐個(gè)的送出時(shí)，通過(guò)對(duì)每個(gè)數(shù)碼管公共端的控制就可以選擇使數(shù)碼管亮或者滅。 程序設(shè)計(jì) (1) 主程序模塊 主程序主要完成初始化、開(kāi) CPU 中斷、開(kāi)外部中斷、調(diào)用啟動(dòng)轉(zhuǎn)換子程序、調(diào)用 A/D轉(zhuǎn)換子程序和調(diào)用顯示子程序等等。由于 ALE開(kāi) 始 初 始 化 允許 CPU 中斷 允許外部中斷 調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 圖 10 主程序流程圖 端和 START端是接在一起的該變 ，就啟動(dòng)了 ADC0809的 A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)把 EOC端置 3為高電平。當(dāng) ADC0809的 A/D轉(zhuǎn)換完成后在其 EOC端置為高電平，該信號(hào)經(jīng)過(guò) 74LS04的一個(gè)非門(mén)轉(zhuǎn)換為低電平，觸發(fā)單片機(jī)的外部中 斷，進(jìn)入中斷子程序。每一路顯示 1秒，每次送出數(shù)據(jù)的同時(shí)把通道的地址也送出到數(shù)碼管電路。 程序中除了 A/D 轉(zhuǎn)換部分參考了參考文獻(xiàn) [2]，剩下的大部分都是自己寫(xiě)的。 最后，再歷經(jīng)多次調(diào)試后，寫(xiě)進(jìn)硬件成功了，我高興的大喊大叫起來(lái)，真的太難了，家人也很為我高興。 sbit EOC=P3^3。 unsigned char code dis_7[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff}。 delay1ms(unsigned int t) { uint i,j。 for(j=0。 int h。n++){ dis[2]=ad_data[n]/51。 dis[4]=dis[4]%51。h500。 if(k==0){DISX=0。 } } dis[3]++。 P0=ad_con。_nop_()。 i++。 s=0。 m++。 P2=0x00。 EX1=
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