【正文】 5 表 1 ADC0808 通道選擇表 地址碼 對應(yīng)的輸入通道 C B A 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START： START 為“啟動脈沖”輸入法，該線上正脈沖由 CPU 送來，寬度應(yīng)大于 100ns，上升沿清零 SAR,下降沿啟動 ADC 工作。 圖 3 ADC0808 引腳圖 下面說明各個引腳功能 : IN0IN7（ 8條）： 8 路模擬量輸入線，用于輸入和控制被轉(zhuǎn)換的模擬電壓。 ADC0808 主要特性 :8 路 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位；具有鎖存控制的 8路模擬開關(guān)；易與各種微控制器接口；可鎖存三態(tài)輸出，輸出與 TTL 兼容；轉(zhuǎn)換時間： 128μ s；轉(zhuǎn)換精度： %；單個 +5V 電源供電；模擬輸入電壓范圍 0 +5V，無需外部零點和滿度調(diào)整；低功耗，約 15mW[6]。 轉(zhuǎn)換過程如下： 開始時，寄存器各位清零，轉(zhuǎn)換時，先將最高位置 1，把數(shù)據(jù)送入 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果與輸入的模擬量比較，如果轉(zhuǎn)換的模擬量比輸入的模擬量小，則1 保留，如果轉(zhuǎn)換的模擬量比輸入的模擬量大，則 1 不保留，然后從第二位依次重復(fù)上述過程直至最低位，最后寄存器中的內(nèi)容就是輸入模擬量對應(yīng)的二進制數(shù)字量 [5]。 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器原理 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器是由一個比較器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、存儲器及控制電路組成。與雙積分相比，逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度更高，比如 ADC080 ADC0808 等，它們通常具有 8 路模擬選通開關(guān)及地址譯碼、鎖存電路等，它們可以與單片機系統(tǒng)連接，將數(shù)字量送到單片機進行分析和顯示。 圖 1 數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖 時鐘電路 復(fù)位電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 測量電壓輸入 顯示系統(tǒng) AT89C51 P1 P2 P2 P0 3 3 硬件電路設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 現(xiàn)實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（ A/D 轉(zhuǎn)換器）， A/D 轉(zhuǎn)換器是單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵接口電路，按照各種 A/D 芯片的轉(zhuǎn)化原理可分為逐次逼近型，雙重積分型等等。 A/D 轉(zhuǎn)換電路， AT89C51 單片機系統(tǒng)， LED 顯示系統(tǒng)、時鐘電路、復(fù)位電路以及測量電壓輸入電路。 ⑷ LED 數(shù)碼的段碼輸入 ,由并行端口 P0 產(chǎn)生：位碼輸入，用并行端口 P2 低四位產(chǎn)生。 ⑵ A/D 轉(zhuǎn)換采用 ADC0808 實現(xiàn)，與單片機的接口為 P1 口和 P2 口的高四位引腳。 ⑷盡量使用較少的元器件。 ⑵采用 1路模擬量輸入，能夠測量 05V 之間的直流電壓值。其中， A/D 轉(zhuǎn)換采用 ADC0808 對輸入的模擬信號進行轉(zhuǎn)換，控制核心 AT89C51 再對轉(zhuǎn)換的結(jié)果進行運算處理，最后驅(qū)動輸出裝置 LED 顯示數(shù)字電壓信號 [11]。 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方面 [3]。 最近的幾十年來，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)字化測量技術(shù)也有了巨大的進步，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]。以數(shù)字電壓表為核心，可以擴展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表。采用單片機的數(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，可擴展性強、集成方便， 還可與 PC 實時通信。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準確方便、精度高、誤差小、測量速度快等特而得到廣泛應(yīng)用 [1]。而且隨著電 子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測量儀器。 關(guān)鍵詞 單片機；數(shù)字電壓表； A/D 轉(zhuǎn)換； AT89C51； ADC0808 II 目 錄 1 引言 .......................................................................................... 1 2 設(shè)計總體方案 .......................................................................... 2 設(shè)計要求 ........................................................................... 2 設(shè)計思路 .......................................................................... 2 設(shè)計方案 .......................................................................... 2 3 硬件電路設(shè)計 .......................................................................... 3 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 ................................................................ 3 單片機系統(tǒng) .................................................................... 7 復(fù)位電路和時鐘電路 .................................................... 9 LED 顯示系統(tǒng)設(shè)計 ..................................................... 10 總體電路設(shè)計 .............................................................. 13 4 程序設(shè)計 ................................................................................ 15 程序設(shè)計總方案 .......................................................... 15 系統(tǒng)子程序設(shè)計 .......................................................... 15 5 仿真 ...................................................................................... 17 軟件調(diào)試 ...................................................................... 17 顯示結(jié)果及誤差分析 .................................................. 17 結(jié) 論 .......................................................................................... 20 參考文獻 .................................................................................... 21 附錄 程序代碼 .......................................................................... 22 致謝 .............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 該系 統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡單，所用的元件較少，成本低，且測量精度和可靠性較高。 A/D 轉(zhuǎn)換主要由芯片 ADC0808來完成，它負責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。 畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的數(shù)字電壓表設(shè)計 基于單片機的數(shù)字電壓表的設(shè)計 摘要 本文介紹了一種基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計。該設(shè)計主要由三個模塊組成： A/D 轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片 AT89C51 來完成，其負責把 ADC0808 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行顯示；此外 ,它還控制著 ADC0808芯片工作。此數(shù)字電壓表可以測量 05V 的 1 路模擬直流輸入電壓值，并通過一個四位一體的 7段數(shù)碼管顯示出來。 1 1 引言 在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個被測量，其中電壓量的測量最為經(jīng)常。數(shù)字電壓表簡稱 DVM，它是采用數(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。 傳統(tǒng)的指針式刻度電壓表功能單一，進度低，容易引起視差和視覺疲勞，因而不能滿足數(shù)字化時代的需要。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ) [2]。目前，由各種單片機和 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。數(shù)字電壓表從 1952 年問世以來，經(jīng)歷了不斷改進的過程，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 %%。 本文是以簡易數(shù)字直流電壓表的設(shè)計為研究內(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。 2 2 設(shè)計總體方案 設(shè)計要求 ⑴以 MCS51 系列單片機為核心器件，組成一個簡單的直流數(shù)字電壓表。 ⑶電壓顯示用 4位一體的 LED 數(shù)碼管顯示，至少能夠顯示兩位小數(shù)。 設(shè)計思路 ⑴根據(jù)設(shè)計要求，選擇 AT89C51 單片機為核心控制器件。 ⑶ 電壓顯示采用 4 位一體的 LED 數(shù) 碼管。 設(shè)計方案 硬件電路設(shè)計由 6 個部分組成 。硬件電路設(shè)計框圖如圖 1所示。雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強、轉(zhuǎn)換精度高、價格便宜等優(yōu)點。一個 n 位的逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器只需要比較 n 次，轉(zhuǎn)換時間只取決于位數(shù)和時鐘周期，逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，因而在實際中廣泛使用 [1]。它利用內(nèi)部的寄存器從高位到低位一次開始逐位試探比較。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 ADC0808 主要特性 ADC0808 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，帶有使能控制端，與微機直順序脈沖發(fā)生器 逐次逼近寄存器 ADC 電壓 比較器 輸入電壓 輸入數(shù)字量 4 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 輸入模擬電壓信號分時進行轉(zhuǎn)換，由于 ADC0808 設(shè)計時考慮到若干種模 /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，智能儀器和機床控制