毕业设计――基于单片机的数字电压表的设计

毕业设计基于单片机的数字电压表的设计【摘要】本设计主要用于测量0-5V的直流电压，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成离散的数字形式，并利用数码管进行显示。整个系统主要由控制电路、基准电源、A/D转换电路、测试电路和显示电路等几部分组成。通过AT89C52单片机实现系统控制功能，利用单片机的P1口、P3.0-P3.3口控制4位LED数码管实现动态显示，P3.5端口用作控制单路/循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时的通道选择，P0端口用作A/D转换数据读入，P2端口用作ADC0809的A/D转换控制，A/D转换电路主要由ADC0809模/数转器件片完成。此外，设计的数字电压表在实现单路测量的基本功能之外，还可以方便进行多路电压的同时测量，通过按键选择实现单一或多路循环显示。【关键词】：AT89C52、ADC0809、A/D转换、数据处理、控制显示ABSTRACTThedesignismainlyusedformeasuring0-5VDCvoltage,thecontinuousanalog(DCinputvoltage)intoadiscretedigitalform,andtheuseofdigitalcontroltodisplay.Theentirecircuitismainlybythecontrolcircuit,referencepower,A/Dconvertercircuit,thetestcircuitanddisplaycircuitcomposedofseveralparts.AT89C52MCUthroughthesystemcontrolfunctions,theuseofthemicrocontrollerportP1,P3.0-P3.3Port4-bitLEDdigitalcontrolofdynamicdisplay,P3.5portasasingledisplay/cyclethroughtheConvertbutton,P3.6displayedasasingleportchannelselection,P0portforA/Dconverterdataread,P2portfortheADC0809A/Dconversioncontrol;A/DconvertercircuitmainlybytheADC0809analog/digitalswitchdevicetocompletepiece.Inaddition,thedesignofthedigitalvoltmetersinglemeasurementintherealizationofthebasicfunctions,itcanalsofacilitatethesimultaneousmeasurementofmultiplevoltagebyselectionforasingleormultiplebuttonstocycle.【KEYWORD】:AT89C52,ADC0809,A/Dconversion,dataprocessing,controlanddisplay毕业设计目录引言......................................................................1一、方案论证..............................................................1（一）控制芯片..........................................................1（二）显示部分..........................................................2二、总体设计思想..........................................................2三、硬件电路的设计........................................................2（一）硬件设计原理......................................................2（二）AT89C52单片机的概述..............................................31.AT89C52单片机组成..............................................32.AT89C52单片机引脚结构..........................................43.AT89C52单片机的最小系统........................................5（1）时钟电路...................................................5（2）复位电路...................................................6（三）A/D转换电路......................................................61.A/D转换器工作过程..............................................62.A/D转换电路....................................................8（四）数码显示电路......................................................9四、系统的程序设计.......................................................10（一）软件设计思想框图.................................................10（二）子程序原理和框图.................................................111.显示子程序.....................................................112.A/D转换子程序.................................................12五、调试及性能分析.......................................................14（一）测量与调试.......................................................14（二）性能分析.........................................................14六、总结.................................................................16附录一数字电压表总原理图.............................................17附录二源程序.........................................................18附录三PCB图.........................................................23附录四实物图.........................................................24参考文献.................................................................25致谢.....................................................................26毕业设计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、精度较低，不能满足数字化时代的需求。采用以单片机为平台开发的数字电压表，具有精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，可与PC进行实时通信等方面的优点，能够在很大程度上优化测量结果，提高使用者的工作效率。数字化电压表的广泛应用，符合和满足了现代化测量技术的需要。目前，由各种单片机和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、自动测试系统等多智能化测量领域，并且显示出强大的作用和生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电子测量以及相关联的非电子测量技术提高到了一个崭新的水平。新型数字电压表以及由电压表扩展而成的各种通用及专用仪表以其高准确度、高可靠性、高性能分析、高分辨率、高性价比等优良特性，给使用者带来了轻松便捷的操作和高效良好的性能分析能力，赢得了广大使用者的青睐。在新兴科学技术不断涌现的今天和未来，随着数字化时代的进程，随着测试需求的多样化和复杂化，电子测试测量的仪器系统也朝着以软件为核心的模块化方向发展，并且必将得到广泛的应用。本设计的硬件是通过51系列单片机控制ADC0809A/D转换器进行信号接收和转换，并将转换后的信号输送至单片机，通过单片机进行处理，并控制数码管显示，是关于单片机内部定时器、并行I/O口、中断系统等相关功能，以及LED显示、A/D转换器、译码器、驱动器、基准电源等的综合性研究。软件设计包括显示扫描子程序、1ms延时子程序、通道选择子程序、ADC0809转换子程序。经过测量设计原理和显示方式的深度变革，使测量结果通过数码形式的直观显示，有效避免了因使用传统测量仪表时的视差和视觉疲劳等一些不良因素造成的测量误差，在极大的程度上提高了使用者的工作效率和作业的精确性，进而对提高工程项目的质量有非常大的帮助。一、方案论证（一）控制芯片方案一：选用专用电压转换芯片INC7107实现电压的测量和显示。缺点是测量的精度比较低，信号的转换在芯片内部完成，不可控制，灵活性差。优点是价格低廉。方案二：选用单片机AT89C52和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制，用4位数码管显示出最后的转换结果。测量转换的精度高，通过控制转换和显示电路，实现单路或多路电压同时测量。基于设计功能方面考虑，方案二为较佳选择。（二）显示部分毕业设计2方案一：选用4位8段LED共阳数码管，与单片机口的I/O连接进行控制，动态显示测量结果。优点是价格比较便宜，并且可以满足测量精度的要求。方案二：通过LCD1602显示测量结果。虽然1602可以显示数字和字符的内容丰富，但是器件引脚较多，并且价格比较昂贵。基于综合考虑，选择方案一。经过控制芯片和显示器件的综合类比分析，设计的数字电压表认定通过ATC89C52单片机控制ADC0809模/数转换器件，利用4位数码管显示测量结果的方案为最佳方案。二、总体设计思想设计的数字电压表由模拟电路和数字电路两部分组成，数字电路部分主要包括系统控制和运算显示模块，模拟电路部分主要由基础电源、信号采集和测量等部分构成。总体设计思想为：AT89C52单片机是数字电压表系统的控制核心。将需要测量的模拟信号（直流电压）直接输送到A/D转换电路进行A/D转换，由单片机对转换后的信号进行数据处理，最终将处理后的数字信号经过显示驱动电路和数码管显示进行测量结果的直观显示。设计的数字电压表除了可以同时进行多路模拟信号的测量外，也可以通过通道选择电路对单片机进行控制，用来实现信号的单路测量和多路测量的切换。数字电压表的系统框图如图2.1所示。图2.1系统框图三、硬件电路的设计（一）硬件设计原理设计的数字电压表主要用于测量0-5V的直