(-LED显示的电压表电路设计)

题目：LED显示的电压表电路设计专业：班级：成绩：目录摘要一、序言----------------------------------------------------------------------------------------1二、MCS-51单片机简介---------------------------------------------------------------------2三、总体方案设计----------------------------------------------------------------------------5四、模块电路设计与比较-------------------------------------------------------------------6（一）数据采集模块-------------------------------------------------------------------------6（二）单片机系统数据处理模块---------------------------------------------------------10（三）显示模块-------------------------------------------------------------------------------13五、系统实现及理论分析-------------------------------------------------------------------13（一）数据采集部分-------------------------------------------------------------------------13（二）数据处理部分-------------------------------------------------------------------------13六、电路调试----------------------------------------------------------------------------------13（一）调试方法和过程----------------------------------------------------------------------13（二）测试仪器-------------------------------------------------------------------------------14七、发挥部分----------------------------------------------------------------------------------15八、结论----------------------------------------------------------------------------------------15九、参考文献----------------------------------------------------------------------------------16附录1数字调制概述-------------------------------------------------------------------------17附录2程序-------------------------------------------------------------------------------------221LED显示的电压表电路设计[摘要]设计分三个模块:数据采集、数据处理和显示模块。数据信号采集采用运算放大器0P07构成电压跟随器对信号进行跟随处理，再由采样/保持器LF398对信号进行采样/保持。高电平，采样；低电平，保持。采样控制信号由集成锁相环CD4046对被测信号进行64倍频产生。具体如下：首先，正弦波信号通过过零比较器变成脉冲信号，作为CD4046的输入。其次，由二进制计数器74LS393构成64分频器。最后，经过集成锁相环CD4046的内部处理，输出信号的频率就变成了原来的64倍。数据处理以单片机8051为核心，对采集信号进行精确控制和严格计算，显示部分由4线-七段译码器/驱动器7447，NPN型三极管放大器和数码管构成。[关键词]电压跟随器采样/保持器A/D转换锁相环电路LED显示ThecircuitdesignofVoltmeterdisplayedbyLED[Abstract]Inthisdesign,therearethreeparts:data-gatheringpart,data-processingpartanddisplaypart.Datasignalgatherisaccomplishedasfollows:first,thesignalsarefollow-processedbyvoltagefollower,andthensample/holdbysample/holdcircuit:highvoltagelevel:sample;lowvoltagelevel:hold.Samplecontrolsignalisproducedbytheintegratedphase-lockedloopmultiplyingthemeasuredsignal64.Thedetailsare:firstly,sinusoidalwavebecomesplusesignalbyzerocrossswitchcircuit,astheinputofCD4046,64frequencydividerismadeofbinarycounter74LS393.Finally,thefrequencyofoutputsignalbecomestheoriginalsignal’s64times,bytheinnerprocessedonintegratedCD4046.Themajorpartofthissystemis8051singlechipmicrocomputer.Itaccruatelycontrolsthegathersignalandcaculatethedata.Thedisplaypartisconsistedofdecoder-driver7447,NPNtypetriodeandLED.[Keywords]Ample/holdA/DconverterPLLCD4046Display一、序言当代计算机是微电子技术与计算机数学相结合的产物。微电子学的基本元件极其集成电路构成了计算机的硬件基础；计算机数学的计算方法与数据结构则成为计算机的软件基础。从1946年世界上第一代计算机问世到现在，计算机的发展随着电子技术的发展已经历了四代，即电子管、晶体管、集成电路及超大规模集成电路。然而其结构都是冯.诺依曼结构，即计算机的组成分为五部分：运算器、控2制器、存储器、输入部分及输出部分。现在，大部分微机的运算器和控制器集成在一片大规模集成电路上，叫做微处理器，也称为中央处理单元CPU(CentralProcessingUnit),如286、386机等，也有的机器把存储器和CPU做在了一起。计算机的发展随着微电子技术的发展而发展，并且由于芯片的集成度的提高而使机器微型化，出现了微型计算机(Microcomputer)、单板机（SingleBoardComputer）、单片机（SingleChipComputer）等机型。单片机，顾名思义，即一个芯片的计算机，在这一个芯片上包括了计算机的五个组成部分：运算器、存储器、控制器、输入部分及输出部分。单片机具有功能强、体积小、成本低、功耗小等特点，使它在工业控制、只能仪器、节能技术改造、通信系统、信号处理及家用电器产品中都得到了广泛的应用。另外，单片机在很大程度上改变了传统的设计方法，以往采用模拟电路、数字电路实现的电路系统，大部分功能单元都可以通过对单片机硬件功能扩展及专用程序的开发，来实现系统提出的要求，这意味着许多电路设计问题将转化为程序设计问题。二、MCS-51单片机简介MCS-51是一个单片机系列产品，具有多种芯片型号。具体说，按其内部资源配置的不同，MCS-51可分为两个子系列和4种类型，如下表所示。资源配置子系列片内ROM形式片内ROM容量片内RAM容量定时器/计数器中断源无ROMEPROME2PROM51子系列80318051875189514KB128B2×16552子系列80328052875289528KB256B3×166表1MCS-51系列单片机分类按资源配置数量，MCS-51系列分为51和52两个子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列则是增强型，以芯片型号的最末位数字的“1”和“2”作标志。52作为增强型子系列，由于资源数量的增加，使其芯片的功能也有所增强。例如片内ROM容量从4KB增加到8KB，片内RAM单元数从128字节增加到256字节，定时器/计数器的数目从2个增加到3个，中断源从5个增加到6个等。单片机内部程序存储器(ROM)的配置共有：不含有内部程序存储器（写为“无”或“ROMless”）、掩模型只读存储器（写为“ROM”或“MaskROM”）、紫外线擦除可编程只读存储器（写为“EPROM”或“OtpROM”）、电擦除可编程存储器（写为“E2PROM”或“FlashROM”）4种类型，所对应的（51子系列）芯片名称依次为：80631、8051、8751和8951。到目前为止，尽管计算机科学和技术得到了充分的发展，但计算机的体系结构仍然没能突破有计算机的开拓者、数字家约翰.冯.诺曼最先提出来的经典体系结构框架，即一台计算机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。微型机是这样，单片机也不例外。因此我们要从计算机五个基本组成部分的观点来理解单片机的系统结构，所不同的只是单片机是把那些作为控制应用所必需的内容，包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入/输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。3图1MCS-51单片机系统结构框图MCS-51单片机芯片内部逻辑结构1.中央处理器（CPU）中央处理器简称CPU，是单片机的核心，完成运算和控制操作。按其功能，中央处理器包括运算器和控制器两部分电路。2.运算器电路运算电路时单片机的运算部件，用于实现算术和逻辑运算。运算电路以ALU为核心，基本的算术和逻辑运算均在其中进行，包括加、减、乘、除、增量、减量、十进制调整、比较等算术运算，与、或、、异或等逻辑运算，左、右、移位和半字节交换等操作。运算和操作结果的状态由状态寄存器（PSW）保存。3.控制器电路控制电路时单片机的指挥控制部件，保证单片机各部分能自动而协调地工作。单片机执行指令是在控制电路的控制下进行的。首先从程序存储器中读出指令，送指令寄存器保存，然后送指令译码器进行译码，译码结果送定时控制逻辑电路，由定时控制逻辑产生各种定时信号和控制信号，再送到系统的各个部件去进行相应的操作。这就是执行一条指令的全过程，执行程序就是不断重复这一过程。4.内部数据存储器内部数据存储器包括RAM(128x8)和RAM地址寄存器等。实际上80C51芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此，通常所说的内部数据存储器是指前128单元，简称“内部RAM”。5.内部程序存储器内部程序存储器包括ROM(4Kx8)和程序地址寄存器等。80C51共有4KB掩膜ROM，用于存放程序和原始数据。因此称之为程序存储器，简称“内部ROM”。46.定时器/计数器出于控制应用的需要，80C51共有两个16位的定时器/计数器，以实现定时或计数功