简易数字电压表的设计(论文)

第1页共17页目录1引言............................................................22系统硬件设计......................................................22.1ATMEL89C51单片机系统和显示电路...............................32.2A／D转换电路.................................................43系统软件设计......................................................53.1初始化程序....................................................53.2A/D转换子程序................................................53.3显示子程序....................................................64系统安装调试及结果...............................................144.1系统安装调试.................................................144.1.1电路焊接.................................................144.1.2程序下载及程序下载.......................................144.2系统调试结果.................................................144.2.1调试所用工具.............................................144.2.2记录测试数据.............................................145总结.............................................................156致谢.............................................................157注释8参考文献第2页共17页简易数字电压表的设计【内容摘要】此在现代检测技术中，常需用高精度数字电压表进行现场检测，将检测到的数据送入微计算机系统，完成计算、存储、控制和显示等功能。本文中的数字电压表的控制系统采用ATMEL89C51单片机，A/D转换器采用TLC549为主要硬件，实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，调节工作可实现自动化。【关键词】数字单片机；数字电压表；A/D转换；模拟信号1引言数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。2系统硬件设计硬件电路设计主要包括：ATMEL89C51单片机系统，A/D转换电路，显示电路。图2-1是数字电压表硬件电路原理图。第3页共17页图2-1数字电压表硬件电路原理图2.1ATMEL89C51单片机系统和显示电路由于单片机体积小、重量轻、价格便宜，所以本系统采用ATMEL89C51单片机，其原理图如图1所示。89C5l的P1、P3．0～P3-3端口作为四位LED数码管显示控制。P3．5端口用作单路显示／循环显示转换按钮，P3．6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作TLC549的A／D转换数据读入用，P2端口用作TLC549的A／D转换控制。ATMEL89C51的性能特点：·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24MHz·三级程序存储器锁定·128×8位内部RAM·32可编程I/O线第4页共17页·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路2.2A／D转换电路图2-2TLC549A/D转换原理图D/A转换电路就是将数字信号转换成模拟信号的电路。数据转换精度和转换速度是衡量D/A转换器的重要指标。A／D转换由集成电路TLC549完成。TLC549A/D转换电路如图2所示。TLC549具有8路模拟信号输入端口，地址线(23～25脚)可决定对哪一路模拟信号进行A／D转换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2s宽高电平脉冲时，就开始A／D转换。7脚为A／D转换结束标志，当A／D转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A／D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A／D转换数据从该端口输出。l0脚为0809的时钟输入端，利用单为0809的时钟输入端，利用单片机30引脚的六分频晶振频率再通过14024Z分频得到1MHz时钟。3系统软件设计第5页共17页图3-1主程序图图3-2A/D转换测量程序3.1初始化程序系统上电，初始化程序将70H～77H内存单元清0，P2口置0。系统默认为循环显示8个通道的电压值，当进行一次测量后，将显示每一通道的A／D转换值，每个通道显示时间为1S。70H～77H内存单元存放采样值，78H～7BH内存单元存放显示数据，依次为个位、十位、百位、通道标志位。3.2A/D转换子程序A／D转换子程序用来控制对0809／k路模拟输入电压的A／D转换，并将对应的数值存入70H～77H内存单元。3.3显示子程序显示子程序采用动态扫描实现四位数码管的数值显示。测量数据在显示时需转换成BCD码放在78H～7BH内存单元中，其中7BH存放通道标志数。R3作为8路循环控制，R0用作显示数据指针。第6页共17页程序代码如下：/*******************************************************************/*文件名：tlc549.c*主要功能：应用IIC总线读取tlc549模数转换后的电压值*时钟：11.0592MHz********************************************************************/#includereg52.h#includestdio.h#includeintrins.h#include164.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineulongunsignedlong//sbitsda=P0^2;//sbitscl=P0^3;sbitTlc549_CLK=P2^5;sbitTlc549_DATA=P2^6;sbitTlc549_CS=P2^7;voiddelay_us(uintx);voidshift(unsignedcharfunction,intb);voidled_display();//ucharAD_convert();intTLC549_OUTPUT();/*constcharled_code[19]={0x11,0xd7,0x32,0x92,0xd4,//0,1,2,3,4第7页共17页0x98,0x18,0xd3,0x10,0x90,//5,6,7,8,90x50,0x1c,0x39,0x16,0x38,0x78,//a,b,c,d,e,f0xfe,0xef,0xff};//-dotdark/*******************************************************************/*名称：voiddelay_us(uintx)*功能：延时*输入：NULL*全局变量：NULL*返回值：NULL*调用：NULL*说明：通过改参数X来改变延时的时间********************************************************************/voiddelay_us(uintx){uinti;for(i=0;i=x;i++){_nop_();}}第8页共17页/*********************************************************************名称：voidshift(ucharn)*功能：把一个显示代码送入数码管显示*输入：NULL*全局变量：NULL*返回值：NULL*调用：NULL*说明：从最高位开始读入********************************************************************//*voidshift(ucharn){ucharm,i;m=led_code[n];scl=0;for(i=0;i8;i++){if(m&0x80){sda=1;}else{sda=0;}第9页共17页scl=1;scl=0;m=1;}}*//*********************************************************************名称：voidled_display(uintqian,ucharbai,ucharshi,ucharge)*功能：从tlc549读出一个字节数据*输入：NULL*全局变量：NULL*返回值：NULL*调用：voidshift(ucharn)*说明：把模数转换后得到的电压值调数码管显示********************************************************************/voidled_display(){ucharshi,ge;uchardianya;uintch;volatilefloatSdata=0;//dianya=AD_convert();第10页共17页dianya=TLC549_OUTPUT();Sdata=dianya*100/50.0;ch=(uint)Sdata;shi=ch/10%10;//取十位ge=ch/100;//取个位shift(0,18);shift(0,18);shift(0,18);shift(0,18);shift(0,18);shift(0,18);shift(0,shi);shift(1,ge);}/*********************************************************************名称：ucharAD_convert()*功能：从tlc549读出一个字节数据（模数转换）*输入：NULL*全局变量：NULL*返回值：T1：从tlc549中读出的数据*调用：NULL*说明：一个变量与数据口的数相或8次，就取走一个数据********************************************************************/ucharAD_convert(){ucharT1=0,i=0;第11页共17页Tlc549_CLK=0;Tlc549_CS=1;delay_us(2);//delay(10);Tlc549_CS=0;for(i=0;i8;i++){T1=T1|Tlc549_