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1、s南 湖 学 院数字电路课程设计设计报告项目名称: 数字电压表课程设计 专业年级: 10级电信1班 所在院系: 湖南理工学院南湖学院 学生姓名: 戴 思 学 号: 完成时间: 2012年11月12日 目 录一、 设计任务二、 硬件设计三、 软件设计四、 系统调试五、实验数据处理六、设计安装及调试中的体会七、参考文献附录:源程序代码1、 设计任务基于51单片机,以ADC0804芯片实现模数转换,由1602液晶屏显示,具有量程变换功能。量程转换模块ADC0804模数转换模块单片机控制模块1602LED显示模块上电复位串口通信ADC08041602LED显示电源电路AT89C51 P0 P2 P1
2、P3二、硬件设计 2.1主控芯片本电压表采用STC89C52为主控芯片,电路如下图所接:晶振电路和复位电路略去,端口和上面各图的接口是一致的。 2.2模拟转换部分该电压表采用的ADC0804,此芯片优点是并行输出,速率快,缺点是只有8位,精度不高。下来ADC0804芯片图: 为了方便,将数字地和模拟地都直接接到了一起,DB0DB7为并行输出口,CS,RD,WR为控制芯片模数转换及读取芯片数据和写数据的引脚,ADC0804可以自己产生时钟,只要在CLKR和CLKIN端接入电阻(10K)和电容(理论为150pf本人接的220pf),可产生脉冲信号。VREF为参考电压端,VIN+和VIN为电压输入端
3、。当电压加在VIN+和VIN端时,在DB0DB7可输出八位到单片机,本处参考电压为5V,则当输入电压U时,输出数据为temp,则U/temp=5/255.在自然状态下,最多也只能测5V电压,为了扩大量程,本人加了衰减网络,见下图:接到ADC芯片上面的始终是VIN和地之前的电压,为了调精度,在上面加了滑动变阻器。此处R22选用的是470K欧的,首先选的10K,因为内阻过小,导致在5V以下的电压测量不准确,choice和GND两端为外加的电压,这样,有部分电压会在R20或者R21上分压,只在保证在R22两端不超过5V,就可实现多量程电压测量。2.3显示模块 本处用1602液晶显示,1602优点是价
4、格便宜,可显示基本字符,对于做电压表这样的东西已足够。电路如下:三、软件设计 3.1主程序 主程序包括初始化部分 调用A/D转换子程序和调用显示程序,如下图所示:3.2 A/D转换子模块:0804地址加1 A/D转换子程序用于对ADC0804八路输入模拟电压进行A/D转换,并将转换的数值存入八个相应的存储单元中,如下图: 开始启动一次转换取数据(OE=1)A/D转换结束? 地址小于8返回四、系统调试 基于单片机的数字电压表在组装好以后,便可进入系统的在线调试,起主要任务是排除样机硬件故障并完善其硬件结构,试运行所设计的程序,排除程序错误,优化程序结构,使系统达到预期的功能,进而固化软件。 4.
5、1硬件调试单片机应用系统的硬件和软件调试时交叉进行的,但通常是先排除样机中明显的硬件故障,尤其是电源故障,才能安全和仿真器相连,进行综合调试。 4.1.1 硬件电路故障(1)错线 开路 短路;(2)元器件损坏(3)电源故障 4.1.2 硬件调试方法 本设计调试中所用的调试方法是静态测试: 在样机加电之前,首先用万用表等工具,根据硬件电器原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性,并核对元器件的型号 规格和安装是否符合要求。第二步是加电后检查各插件上引脚的点位,仔细测量各电位是否正常。第三步是在不加电的情况下,除单片机以外,插上所有的元器件,最后用仿真适配器将样机的单片机插座盒仿真器的仿真接口相连,
6、为联机调试做准备。 4.2软件调试 4.2.1软件电路故障(1)当以断点或连续方式运行时,目标系统没有按规定的功能进行操作或什么结果也没有,这是由于程序转移到意外之外或在某处死循环所造成的。(2)结果不正确 4.2.2软件调试方法软件调试所使用的方法有:计算程序的调试方法,I/O处理程序的调试法,综合调试法。五、实验数据处理 5.1实验数据0-5V量程为 0-50V量程次数标准值电压示值满度误差次数标准值电压示值满度误差10.760.7250.70%11.341.50.52%21.111.0780.64%22.352.50.30%31.661.6270.66%34.424.70.56%41.9
7、91.9600.60%47.177.10.14%52.172.1560.28%510.610.11.00%62.462.4500.20%613.012.90.20%72.702.6860.28%714.614.40.40%82.852.8430.14%816.716.11.00%93.033.0190.22%918.217.61.20%103.153.156-0.12%1019.518.91.20%113.093.098-0.16%1121.721.21.00% 5.2实验数据分析 0-5V量程精度为0.001V, 满度误差均1.00%,为一级电压表 0-50V量程精度为0.1V,满度误差均2
8、.50%,为2.5级电压表 六、设计安装及调试中的体会数字电压表作为一个实用电子系统,已经得到广泛的应用。掌握数字电压表的基本原理,研究并不断改进系统的功能。这些是我们初涉者们努力的方向。本系统采用石英晶体振荡器、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。由LED数码管来显示译码器所输出的信号。实现了数字钟时、分、秒显示,手动较时、校分的功能。有很强的现实应用性能。而数字钟的设计开拓了我们的视野,锻炼了我们的动手能力。我想就整个制作数字电压表的过程做一些总结。如何设计原理图,如何检错,如何进行PCB单面板的布线,如何制作单面板,如何调试电路,每一环节都不能忽视,而且每一环节都应为下一环节做打算,不
9、应开始没弄好就想下面怎么做这么做就行了,这样给后期工作带来的难度更大。第一步也是最关键的一步就是原理图的设计,首先要保证原理图是正确的,否则后面做的都是无用功,画原理图虽然不难,但是绝对不能忽视。接着导入PCB板,而导入PCB板时必须确保无误。而手工布线时,摆放好元件也是很重要的,为布线提供方便。而布线时又要考虑到板子做出来的效果,将焊盘尽量调大,线尽量布粗,电源线和地线要比信号线稍微粗一点,而且尽量避免线经过焊盘,以免焊接时出现短路。布线很烦很乱很耗时间,很容易泄气,但是一定要坚持,否则前功尽弃。制作PCB板时要避免出现断线,断线给调试带来很大不便,腐蚀工作也要做好。焊接器件时要使板子进尽可
10、能的美观,并且焊好每一个结点。调试是收尾工作,却也是决定成败的关键,调试成功了便制作成功了,如果调试不成功,则看不到效果。这也是最让人遗憾的。调试最是让人头痛也是最耗时间的事情。这也是动手能力最强的工作,需要耐心,需要毅力,这个过程也能使我们更进一步熟悉电路板,并理解电路设计原理,否则是没法调试的,要一级一级地调试,其实只要前期做得好,调试工作就不难。该清楚每一级输出情形,按照这个情形去调试,直到满足要求,而要考虑到的因素很多。我觉得最先要做的是保证测量仪器是好的,否则会做很多无用功甚至陷入深渊,接着首要的是确保地线跟电源线正确输入。要检查电路,要检查焊盘是否焊好,要测试元件是好是坏,要检查有
11、没有断线等等。总之整个工作很费时,很麻烦,不过当看到自己的数字电压表实现的时候却是最高兴的一件事。而学我们这个专业的同学又必须要掌握这样难得的机会,还有老师指导,还有同学可以讨论。从这次课程设计中我获益匪浅。同时也总结了几点。首先电路设计是细致活,切不可大意,要有足够的耐心和毅力,同时这也是建立在兴趣之上的。七、参考文献1、 华中科技大学电子技术课程组编,康华光主编,电子技术基础数字部分(第五版).高等教育出版社,2006年2、 谢自美主编.电子线路设计实验第三版.华中科技大学出版社,2006年3、 张肃文,陆兆熊.高频电子线路(第三版).北京高等教育出版社,1993年附录一:源程序代码主程序
12、:#include /头文件#include /头文件#include#include#include#include#include#include#include void main()while(1)write_com(0x01);lcd_init(); display_voltage(); 1、 宏定义和定义变量:#define uchar unsigned char /宏定义#define uint unsigned intuchar table= measurement: ;uchar range5=RANGE020V: ;uchar range50=RANGE02A: ;uchar range500=RANGE0100K:;uchar warning=Please Choice! ;/*uchar error=error!; */ uint measure10; sbit key3=P27;sbit key0=P22;sbit key1=P21;sbit key2=P20;sbit lcd_rs=P23; / 定义液晶的rs端口sbit lcd_rw=P24; / 定义液晶的rw端口sbit lcd_en=P25; sbit back=P26;sbit spk=P27; / 定义液晶的en端口sbit cs=P32;