基于51单片机的数字电压表设计

2010届毕业论文-0-扬州市职业大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于51单片机的数字电压表设计系别：电子系1专业：通信技术1班级：07通信3班1姓名：1学号：07060203051指导教师：李金奎完成时间：10年5月2010届毕业论文-1-基于51单片机的数字电压表设计摘要：数字电压表简称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。数字电压表自从一九五二年问世以来,随着电子技术的飞跃发展,特别是目前,作为测量仪表、模拟指示仪表的数字化以及自动测量的系统,而得到了很大的发展。数字电压表是从电位差计的自动化这种想法研制出来的,因此即便是最初的数字电压表,其精度也要比模拟式仪表高,而其成本比电位差计也高。以后,DVM的发展就着眼在高精度和低成本两个方面。单片机可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。本电路主要采用AT89S51芯片和ADC0809芯片来完成一个简易的数字电压表，能够对输入的0～5V的模拟直流电压进行测量，并通过一个4位一体的7段LED数码管进行显示。该电压表的测量电路主要由三个模块组成：A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块。A/D转换主要由芯片ADC0809来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89S51来完成，其负责把ADC0809传送来的数字量经一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；另外它还控制着ADC0809芯片的工作。关键词：单片机数字电压表AT89S51A/D转换ADC08092010届毕业论文-2-目录第1章产品要求及方案选择........................................................41.1设计的目的………………………………………….…….….…….…..41.2产品的要求……………………………………………….…….....……41.3各模块方案选择及论证.............................................................4第2章主要原件介绍.......................................................................62.1模数转换芯片ADC0809....................................................................................62.2控制芯片AT89S51..............................................................................................72.3锁存芯片SN74LS373.........................................................................................92.4SEG-MPXE数码管...........................................................................................10第3章电压表原理系统硬件电路设计与实现…………………..........................113.1电压表的原理..........................................................................113.2电源部分..........................................................................................................113.3A/D转换电路....................................................................................................113.4单片机最小系统电路部分……..………........................................................133.4.1时钟电路部分.................................................................................................133.4.2复位电路部分……………………………………………………….………143.5显示电路部分..................................................................................................143.7量程标定电路………………..………………………………………………..15第4章系统软件设计...........................................................................................172010届毕业论文-3-4.1主程序设计......................................................................................................174.2各子程序设计..................................................................................................174.3源程序代码.......................................................................................................20第5章调试...........................................................................................................24参考文献.................................................................................................................24附录........................................................................................................................25附录A原理图.......................................................................................................25附录B总结与感谢................................................................................................27附录C元件清单....................................................................................................292010届毕业论文-4-第1章产品要求及方案选择1.1设计的目的通过制作简易数字电压表，加深对所学专业知识的认识，提高分析、解决工程实际问题的能力，提高对单片机的应用能力，提高收集文献、资料的能力，从而达到综合运用所学的专业知识进行电子产品设计、制作与调试的能力。1.2产品的要求基本功能:1）能用数码管显示电压值2）测量精度达0.5V3）自制直流稳压电源4）系统具备复位功能1.3各模块方案选择与论证根据设计要求,系统可分为电压采集模块、A/D转换模块、主控模块、显示模块。A/D转换模块：方案一:A/D转换器采用ICL7107型三位半显示的芯片，输入信号，流经取样电路取样后送到ICL7107型三位半A/D转换器，只需要很少的简单外围元件，就可组成数字电流表模块，直接驱动三位半LED显示器显示，最后输入电流在显示部分显示。由于本人对此电路不熟悉，而且ICL7107做的LED数字表,最大的缺点就是数字乱跳不稳定,特别最后一位。所以不采用此方案。方案二:采用ADC0809转换芯片，其中A/D转换器用于实现模拟量向数字量的转换，单电源供电。它是具有8路模拟量输入、8位数字量输出功能的A/D转换器，转换时间为100μs，模拟输入电压范围为0V～+5V，不需零点和满刻度校准，功耗低，约15mW。由于模拟转换电路的种类很多，通过对转换速度，精度和价格方面考虑，所以选择方案二采用ADC0809为本次设计的转换芯片。接口模块：方案一：使用数字电路实现，采用译码芯片CD4543作为接口芯片，这种方案能实现功能，但稳定性不高，结构复杂。方案二：采用AT89S51单片机作为系统的控制单元，通过A/D转换将被测值转换为数字量送入单片机中，再由单片机来送显。此方案各类功能易于实现，成本低、功耗低，显示稳定。通过比较，我选择方案二。系统原理框图如1.1所示:2010届毕业论文-5-图1.1数字电压表设计框图2010届毕业论文-6-第2章主要元件介绍2.1模数转换芯片ADC0809ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，它可以和微型计算机直接接口。ADC0809转换器的系列芯片是ADC0808，可以相互替换。2.1.1ADC0809内部逻辑结构图2-1ADC0809的内部逻辑结构及引脚图ADC0809的内部逻辑结构如图2-1所示。图中多路模拟开关可选通8路模拟通道，允许8路模拟量分时输入，并共用一个A/D转换器进行转换。地址锁存与译码电路完成对A、B、C三个地址位进行锁存与译码，如表2-1所示。表2-1ADC0809通道选择表C(ADDC)B(ADDB)A(ADDA)选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN72.1.2ADC0809的引脚ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装，其引脚排列如图2-1所示。(1)IN0～IN7：8路模拟量输入通道。(2)A、B、C：模拟通道地址线。这3根地址线用于对8路模拟通道的选择，其译码关系如表1-1所示。其中，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。(3)ALE：地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。(4)START：转换启动信号。START上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。本信号有时简写为ST。(5)D7～D0：数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高。2010届毕业论文-7-(6)OE：输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。(7)CLK：时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHz的时钟信号。(8)EOC：转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志