【正文】 3 真值表 G 輸出 Q 0 0 保持原輸入 1 0 輸出 =輸入 X 1 高阻狀態(tài) 24 0——低電平 ； 1——高電平； X——不定態(tài)； Q0——建立穩(wěn)態(tài)前 Q 的電平； G——數(shù)據(jù)鎖存控制端 ，與 80C51ALE 連高電平 ， 暢通無阻低電平 ， 關門鎖存。 (2)當 1 腳是低電平時 ,只要 11 腳 (鎖存控制端 ,G)上出現(xiàn)一個下降 沿 ,輸出2(Q1)、 5(Q2)、 6(Q3)、 9(Q4)、 12(Q5)、 15(Q6)、 16(Q7)、 19(Q8)立即呈現(xiàn)輸入腳 1 1 1 18 的狀態(tài) . 鎖存端 LE 由高變低時，輸出端 8 位信息被鎖存，直到 LE 端再次有效。 22 第四章 硬件設計分析 電源設計 本次設計中利用橋式整流和電容濾波以及 7805 集成穩(wěn)壓來輸出 +5V 電壓，以滿足 80C51， ADC0809， 74LS373 等器 件的工作需求，原理如下： 圖 電源原理 關于 74LS02， 74LS04 圖 (a) 74LS02 引腳 (b) 74LS04 引腳 四 2 輸入或非門 74LS02 和六反相器 74LS04 均是基本的集成門電路，輸出幅度大，帶負載能力強，抗干擾能力強，其工作電壓為 3~18V。 （ 2）啟動 ADC0809 先送通道地址到 ADDA~ADDC， 由 ALE 鎖存通道號地址，再讓 START 有效啟動 A/D 轉換， 即執(zhí)行一條“ MOVX DPTR,A”指令產(chǎn)生 WR 信號 ,使 ALE、 START 有效，鎖存通道號并啟動 A/D 轉換。啟動 A/D 轉換后，利用查詢該 I/O口線引腳電平是否為 0 的方法讀取轉換結果。在中斷服務程序中讀取轉換結果。 （ 2）中斷法 中斷法利用 EOC 作為向 80C51 申請中 斷信號。 （ 1）軟件延時法 軟件延時法是指用軟件延時等待一次 A/D 轉換結束。 ADC0809 轉換結束的判斷方法 在 ADC0809 編寫程序時，首要問題是如何判斷一次 A/D 轉換何時結束，在此基礎上才能正確讀取轉換結果。 （ 5） 是否轉換完畢，我們根據(jù) EOC 信號來判斷。 （ 3） 送要轉換的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 ADC0809 的應用 指導 ADC0809 應用說明 （ 1） ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S51 單片機直接相連。同理， OE 信號 也可以由 80C51 的 和 20 RD“或非”而成。例如，晶振頻率采用 12MHz時， ALE的頻率為 2MHz，經(jīng)過 4 分頻后為 500KHz，才能與 ADC0809的 CLK 時鐘端相連。該電路中借用 80C51 的 ALE 輸出。 它的通道地址選擇信號 ADDA~ADDC 均經(jīng)過 74LS373 鎖存，與 80C51 的P0 口中的任意 3 根 I/O 口線連接（圖中與 、 、 相連 ）。此結果可直接連接到單片機的數(shù)據(jù)總線上。 （ 3） 3 位地址碼的鎖存與譯碼裝置 對所輸入的 3 位 地址碼進行鎖存和譯碼，并將地址選擇結果送給 8 路模擬量選擇開關。此時的轉換關系如表 2 所示： VCC\GND：工作電源和 接 地 表 1 ADC0809 的輸入輸出關系 輸入模擬電壓 輸出數(shù)字量 輸入模擬量 輸出數(shù)字量 0 0000 0000B ... ... ... ... 5 1111 1000 0000B 表 2 地址與模擬量通道之間的對應關系 ADDC ADDB ADDA 選中通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 18 ADC0809 內(nèi)部結構 圖 ADC0809 內(nèi)部結構 ADC0809 的內(nèi)部結構如圖所示，它包含以下幾部分： （ 1） 8 路模擬量選擇開關 根據(jù)地址鎖存與譯碼裝置所提供的地址，從 8 個輸入的 0V~5V 模擬量中選擇一個輸出。該地址與 8 個模擬量輸入，通道的對應關系如表 1 所示 : 17 VREF+、 VREF正負參考電壓。在 ALE=1 時，鎖存ADDA~ADDC,選中模擬量輸入。 CLK：實時時鐘，頻率范圍為 10KHZ~1280KHZ，典型值為 640KHZ。 OE 端的電平由低變高時，轉換結果被送到數(shù)據(jù)線上。該信號可以作為 CPU 查詢 A/D 轉換是否完成的信號，也可以作為向 CPU 發(fā)出中斷申請的信號。 EOC：轉換結束信號。 D0~D7： 8 位數(shù)字量輸出端。 PSEN： 片外程序存儲器讀選通信號輸出引腳。 ALE/PROG： 地址鎖存允許信號輸出引腳 /編程脈沖輸入引腳。 ~：通用 I/O 引腳或第二功能引腳（ RXD、 TXD、 INT0、 INT T0、T WR 、 RD）。 ~：通用 I/O 引腳。 XTAL2：外接晶振輸入端（采用外部振蕩器時，此引腳作為外部振蕩信號輸入端）。 GND：接地端。但在 A/D轉換前，輸入到 A/D 轉換器的輸入信號必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉換成電壓信號 。前者是將 A/D 采集的數(shù)字信號經(jīng) D/A 轉換位模擬信號再用傳統(tǒng)的測試方法對其進行測試，優(yōu)點是易于理解，缺點是許多 A/D 采集卡本身不帶 D/A，即或有， D/A 的性能也將影響 A/D 指標的測試； 1． 3 常用 ADC 芯片概述 A/D 轉換器是用來通過一定的電路將模擬量轉變?yōu)閿?shù)字量。根 據(jù)輸入信號幅值不同，模擬帶寬又可以分為小信號帶寬（ SSBW，一般指 1/10 滿量程）和全功率帶寬（ FPBW，指滿量程）。其中信號是指基波分量的有效值，噪聲指奈奎斯特頻率以下的全部非基波分量的有效值（除諧波分量和直流分量外）。為了保證 ADC 不失碼，通常規(guī)定在 25oC 時最大 DNL 為 1/2LSB。每個數(shù)碼的偏差都是由那個數(shù)碼的中心值來度量的。 2) 頻率響應 它是沖擊響應的傅立葉變換，其最佳表達方式是幅頻與相頻曲線，從系統(tǒng)辨識的角度看這是在頻域對 ADC 動態(tài)線性特性的非參數(shù)模型描述。 其 主要技術指標如下： 1) 轉換時間、采集時間 轉換時間是指從信號開始轉換到可獲得完整的信號輸出所用的時間，它是高速ADC 的一項重要指標。 當偏置誤差高速為零之后，輸出為全 1 時對應的實際輸入電壓與理想輸入電壓之差。 3) 全輸入范圍 和 動態(tài)范圍 全輸入范圍是指允許輸入模擬信號的最大值與最小值之差 ； 動態(tài)范圍是指全輸入范圍與 ADC 最小可分辨的量值之比。 2) 量化誤差 量化電平定義為滿量程電壓（或滿度信號值） UFSR 與 2 的 N 次冪的比值，其中 N位被數(shù)字化的數(shù)字信號的二進制位數(shù)。一般來說，可以分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性參數(shù)。 11 ADC 性能參數(shù) 目前的實時信號處理機要求 ADC 盡量靠近視頻、中頻甚至射頻，以獲取盡可能多的目標信息。計數(shù)器在反向積分時間內(nèi)所計的數(shù)值，就是輸入模擬電壓Ｖ i 所對應的數(shù)字量，實現(xiàn)了 A/D 轉換 。 10 雙積分法 圖 雙積分式 A/D 轉換的原理框 雙積分法 A/D 轉換的過程是：先將開關接通待轉換的模擬量Ｖ i，Ｖ i 采樣輸入到積分器，積分器從零開始進行固定時間Ｔ的正向積分，時間Ｔ到后，開關再接通與Ｖ i 極性相反的基準電壓ＶＲＥ F，將ＶＲＥ F 輸入到積分器，進行反向積分，直到輸出為 0V 時停止積分。 如圖 所示。然后再置逐次逼近寄存器次高位為 1，將 寄存器中新的數(shù)字量送 D/A 轉換器，輸出的 Ｖ o 再與Ｖ i比較，若Ｖ oＶ i，該位1 被保留，否則被清除。 A/D 轉換器的工作原理 主要介紹以下三種方法： (1). 逐次逼近法 逐次逼近式 A/D 是比較常見的一種 A/D 轉換電路，轉換的時間為微秒級。 第一章 A/D 轉換器 1． 1A/D 轉換原理 模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。本設計主要分為兩部分：硬件電路及軟件程序。目前由各種單片機 A/D 轉換器構成的數(shù)字電壓表， 已被廣泛的應用為電子及其電工的測量，工業(yè)自動化儀表，自動測試系統(tǒng)等智能化測量領域，顯示出強大的生命力。s digital voltmeter circuit is simple, can measure the voltage 0 ~ 5V, and the four turns on the LED digital display or a single select Show. Fewer ponents used in low cost, regulation work can be automated. You can also easily 8 A / D conversion volume measurement, remote measurement transfer functions. 7 關鍵詞 數(shù)字電壓表 單片機 A/D 轉換 AT80C51 Digital voltmeter microcontroller A / D conversion AT80C51 8 引 言 數(shù)字電壓表簡稱 DVM，它是采用了數(shù)字化測量技術，把連續(xù)模擬量（直流輸入電壓）轉換成不連續(xù)，離散的數(shù)字形式加以現(xiàn)實的儀表。還可以方便地進行 8 路 A/D 轉換量的測量 ,遠程測量結果傳送等功能。該系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡單 , 可以測量 0～ 5V 的電壓值 ,并在四位 LED 數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。提供實驗設計中所需要的各種器件及工具。 七、 協(xié)作單位及要解決的主要問題 協(xié)作單位：學院電子實訓基地。 5 六、最終目標及完成時間 通過自己的設計，掌握畢業(yè)設計的流程，正確的認識并檢測元件，連接線路，最終利用 51單片機設計出一個簡易數(shù)字電壓表。 4. 2020年 10月 30日之前進行排錯、改進，完善設計報告。 2. 2020年 10月 1日之前完成各單元電路的設計、計算及電路圖繪制。 3. 74LS373與 74LS04的應用。 ㈢技術指標： 1. ADC0809基本性能的實現(xiàn)。 3. 掌握 ADC0809與單片機的接口方法及編程方法。 四、設計內(nèi)容、途徑、技術指標 ㈠研究內(nèi)容及要求： 1. 了解 A/D轉換器 ADCO809的基本性能。 (5) )輸入阻抗高 ，集成度高，微功耗 數(shù)字電壓表具有很高的輸入阻抗，通常為 10MΩ～ 10000MΩ，最高可達 1TΩ。分辨率是指所能顯示的最小數(shù)字（零除外）與最大數(shù)字的百分比。高檔 DVM還采用數(shù)字濾波、浮地保護等先進技術，進一步提高了抗干擾能力，共模抑制比可達 180dB (4) 分辨率高，測量范圍寬 數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位 1個字所代表的電壓值，稱為儀表的分辨力，它反映儀表靈敏度的高低。 (3) 擴展能力強 ， 測量速度快 ， 抗干擾能力強 數(shù)字電壓表 ， 還可擴展成各種通用及專用數(shù)字儀表 、數(shù)字多用表 （ DMM） 和智能儀表，以滿足不同的需要 ； 數(shù)字電壓表在每秒鐘內(nèi)對被測電壓的測量次數(shù)，叫測量速率，單位是 “ 次 /S” 。 新型數(shù)字儀表的發(fā)展主要 方向： (1)廣泛采用新技術，不斷開發(fā)新產(chǎn)品 ,向模塊化發(fā)展 (2)顯示清晰直觀，讀數(shù)準確 4 傳統(tǒng)的模擬式儀表必須借助于指針和刻度盤進行讀數(shù)，在讀數(shù)過程中不可避免的會引入人為的測量誤差。 中國數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告闡述了世界數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，分析了中國數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距，開創(chuàng)性地提出了 “ 新型數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè) ” 及替代品產(chǎn)業(yè)概念，在此基礎上，從四個維度即 “ 以人為本 ” 、 “ 科技創(chuàng)新 ” 、 “ 環(huán)境友好 ” 和 “ 面向未來 ” 準確地界定了 “ 新型數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè) ” 及替代產(chǎn)品的內(nèi)涵。 三是今年電子信息產(chǎn)業(yè)投資勢頭迅猛，多個超過 10億元的元器件大項目陸續(xù)投產(chǎn)，將在明年推動 產(chǎn)業(yè)新一輪的規(guī)模擴張。 根據(jù)對出口、消費、投資等帶 二是明年數(shù)字奧運建設對電子信息產(chǎn)業(yè)的拉動效應將明顯顯現(xiàn)，特別是數(shù)字電視和新一代移動通信的啟動，將創(chuàng)造巨大的國內(nèi)電子信息產(chǎn)品市場。 數(shù)字電壓表 則 利用單片機技術結合 A/D轉 換芯片，把連續(xù)的模擬量轉換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示儀表?？紤]到存在的各種干擾對系統(tǒng)的影響，從軟件和硬件設計方面進行分析，采用相應的措施以增強系統(tǒng)的抗干擾能力。 AT80C51芯片是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 8位單片機，片內(nèi)含 2KB的可反復擦寫的只讀程序存儲器 128 bytes的隨機存儲數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） ，器件采用高密度，非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用中央處理器