【正文】 口電路，智能儀器和機床控制等領域 [5]。它利用內部的寄存器從高位到低位一次開始逐位試探比較。一個 n 位的逐次逼近型 A/D 轉換器只需要比較 n 次，轉換時間只取決于位數(shù)和時鐘周期，逐次逼近型 A/D 轉換器轉換速度快，因而在實際中廣泛使用 [1]。雙積分式 A/D 轉換器具有抗干擾能力強、轉換精度高、價格便宜等優(yōu)點。硬件電路設計框圖如圖 1所示。 設計方案 硬件電路設計由 6 個部分組成 。 ⑶ 電壓顯示采用 LCD1602 數(shù)碼管。 設計思路 ⑴根據(jù)設計要求，選擇 AT89C51 單片機為核心控制器件。 ⑶電壓顯示用 LCD1602 數(shù)碼管顯示，至少能夠顯示兩位小數(shù)。 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 第 2 頁 共 34 頁 第一章 設計總體方案 設計要求 ⑴以 AT89C51 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。 本文是以簡易數(shù)字直流電壓表的設計為研究內容，本系統(tǒng)主要包括三大模塊：轉換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。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 %%。目前，由各種單片機和 A/D 轉換器構成的數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎 [5]。 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)字電壓表簡稱 DVM，它是采用數(shù)字化測量技術，把連續(xù)的模擬量轉換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。 關鍵詞 單片機；數(shù)字電壓表； A/D 轉換； AT89C51； ADC0809； LCD1602， 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 II 目 錄 引 言 ................................................................ 1 第一章 設計總體方案 .................................................... 2 設計要求 ....................................................... 2 設計思路 ....................................................... 2 設計方案 ....................................................... 2 第二章 硬件電路設計 .................................................... 3 A/D 轉換模塊 .................................................. 3 逐次逼近型 A/D 轉換器原理 ................................ 3 ADC0809 主要特性 ....................................... 4 ADC0809 的外部引腳特征 .................................. 4 ADC0809 的內部結構及工作流程 ............................ 5 單片機系統(tǒng) .................................................... 7 AT89C51 性能 ............................................ 7 AT89C51 各引腳功能 ...................................... 7 復位電路 和時鐘電路 ............................................ 9 復位電路設計 ............................................ 9 時鐘電路設計 ............................................. 9 LCD602 顯示系統(tǒng)設計 .......................................... 10 簡介 .................................................... 10 字符集和指令集 ........................................ 12 總體電路設計 ................................................. 14 第三章 程序設計 ...................................................... 16 程序設 計總方案 ............................................... 16 系統(tǒng)子程序設計 ............................................... 16 初始化程序 ............................................. 16 A/D 轉換子程序 ......................................... 16 顯示子程序 ............................................. 17 第四章 仿真 .......................................................... 18 軟件調試 ..................................................... 18 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 III 顯示結果及誤差分析 ........................................... 18 顯示結果 ............................................... 18 誤差分析 ................................................ 20 結 論 ............................................................... 22 參考文獻 .............................................................. 23 附 錄 I .............................................................. 24 程序代碼 .......................................................... 24 附 錄 II .............................................................. 31 仿真電路圖 ........................................................ 31 附 錄 III ............................................................. 32 電路實物 .......................................................... 32 附 錄 IV .............................................................. 33 致 謝 ............................................................... 34 基 于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 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被測量，其中電壓量的測量最為經(jīng)常。 A/D 轉換主要由芯片 ADC0809來完成，它負責把采集到的模擬量轉換為相應的數(shù)字量在傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。 基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 摘要 本文 是 一種基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 報告 。該設計主要由三個模塊組成： A/D 轉換模塊，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 ADC0809 傳送來的數(shù)字量經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)處理，產生相應的顯示碼送到顯示模塊進行顯示；此外 ,它還控制著ADC0809 芯片工作。而且隨著電子技術的發(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。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用 [1]。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。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。 最近的幾十年來，隨著半導體技術、集成電路（ IC）和微處理器技術的發(fā)展，數(shù)字電路和數(shù)字化測量技術也有了巨大的進步，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]。 目前，數(shù)字電壓表 的內部核心部件是 A/D 轉換器，轉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]。其中， A/D 轉換采用 ADC0809 對輸入的模擬信號進行轉換，控制核心 AT89C51 再對轉換的結果進行運算處理，最后驅動輸出裝置 LCD 顯示數(shù)字電壓信號 [11]。 ⑵采用 1路模擬量輸入，能夠測量 05V 之間的直流電壓值。 ⑷盡量使用較少的元器件。 ⑵ A/D 轉換采用 ADC0809 實現(xiàn)，與單片機的接口為 P1 口和 P2 口的高四位引腳。 ⑷ LCD1602 數(shù)碼的段碼輸入 ,由并 行端口 P0 產生 ，控制口由 P2口控制。 A/D 轉換電路， AT89C51 單片機系統(tǒng)， LED 顯示系統(tǒng)、時鐘電路、復位電路以及測量電壓輸入電路。 圖 1 數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設計框圖 時鐘電路 復位電路 A/D 轉換電路 測量電壓輸入 顯示系統(tǒng) AT89C51 P1 P2 P2