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1、课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书题 目： 基于单片机的直流电压检测系统设计课 程： 单片机原理及应用 B 课程设计院 （部）： 信息与电气工程学院专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2013 年 6 月课程设计说明书I摘 要.I1 设计目的 .12 设计要求 .23 设计内容 .33.1 单片机电压测量系统的总体设计.33.1.1 硬件选择.43.1.2 软件选择.43.2 硬件电路的设计.43.2.1 输入电路模块设计.43.2.2 LM7805 稳压电源电路介绍.53.2.3 显示模块电路设计.63.2.4 A/D 转换设计.73.2.5 单片机模块的
2、简介.93.3 系统软件的设计.123.3.1 主程序的设计.133.3.2 各子程序的设计.14总结与致谢 .17参考文献 .18附录一 系统整体电路图 .19附录二 A/D 转换电路的程序.20附录三 1602LCD 显示模块的程序 .22课程设计说明书II摘摘 要要随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段。对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。本设计在查阅了大量前人设计的数字电压表的基础上，利用单片机技术结合 A/D转换芯片 ADC0832 构建了一个直流数字电压表。本文首先简要介绍了单片机系统的优势，然后详细介绍了直流
3、数字电压表的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计。本文介绍了基于 89S51 单片机的电压测量系统设计，介绍 1602LCD 液晶的功能和ADC0832 的转换原理。该电路设计简单，方便。该设计可以测量 05V 的电压值，并在 1602LCD 液晶上显示出来。本系统主要包括三大模块：主程序模块、显示模块、A/D 转换模块，绘制点哭原理图与工作流程图，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路，在软件编程上，采用了 c 语言进行编程，开发了显示模块程序，A/D 转换程序。关键词：89S51 单片机；1602LCD 液晶；ADC0832课程设计说明书11 1 设计目的设计目的电压是属于电子测量中
4、的一个重要组成部分。了解，测出各种电压的值，有助于让我们更加安全、方便的使用电压。因为研究电压的测量值具有重要价值。传统的指针式电压表功能单一、精度低，已经满足不了现在时代的需求，而采用单片机的数字电压表，精度高、抗干扰能力强，可扩张性强、集成方便，还可与 PC 实行实时通信，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、自动测试系统等智能化测量领域。基于单片机的电压检测系统设计，控制系统采用 89S51 单片机，A/D 转换器采用 ADC0832 为主要硬件，实现数字电压表的硬件电路与软件设计。数字电压表可以测量 05V 的输入电压值，并在
5、 1602LCD 液晶模块上显示。课程设计说明书22 2 设计要求设计要求1根据已知参数对输入信号特征进行分析、需求分析，选择确定单片机型号、各种外围芯片型号，完成系统硬件设计。2基本教学要求：每人一台计算机，计算机安装 Keil、Protel 等软件。3. （利用单片机设计并制作简易的直流数字电压表，能够测出 05V 的直流电压，电路组成框图如图所示。 （1）测量精度 0.02V。 （2）利用数码管或者液晶显示器显示电压值。（3）测量范围 05V。课程设计说明书33 设计设计内容内容3.13.1 单片机电压测量系统的总体设计本设计从各个角度分析了由单片机组成的数字电压表的设计过程及各部分电路
6、的组成及其原理。框图如下：本设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D 转换电路、液晶显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用 C 语言编程。电压是检测中最基本的测量值，主要过程是模拟信号经过输入电路调理，在经过放大电路，变换成合适范围的信号幅度，接着该信号，经过A/D转换电路转化成数字信号，数字信号既可以直接经过单片机的处理、保存，再由液晶显示器显示出来。总体设计的内容：被测电压经过运算放大电路，可以被 AD 接收的电压范围，然后该信号经过 ADC0832 芯片 A/D 转换电路转化成数字信号，再经过 89S5
7、1 单片机的处理、保存，由 1602LCD 液晶模块显示出来。该电压表可达到如下程度：(1) 电压表量程范围 0V5V；(2) 能用液晶显示电压值；(3) 测量精度可达到 0.02mV。课程设计说明书43.1.1 硬件选择选择 89S51 作为单片机芯片，选用 1602LCD 液晶屏来实现电压显示，由于ADC0832 的基准电压由它内部本身提供，所以为了方便，我就利用 ADC0832 作为数模转换芯片，利用 P0 至 P4 的各个串口来进行不同设备间的连接，计算机进行汇编，H51/L 仿真器，单片机多功能实验箱。3.1.2 软件选择本设计是硬件电路和软件编程相结合的设计方案，选择合适的编程语言
8、是一个重要的环节。在单片机的应用系统程序设计时，常用的是汇编语言和 C 语言。汇编语言的特点是占用内存单元少，执行效率高。执行速度快。但它依赖于计算机硬件，程序可读性和可移植性比较差。而 C 语言虽然执行效率没有汇编语言高，但语言简洁，使用方便，灵活，运算丰富，表达化类型多样化，数据结构类型丰富，具有结构化的控制语句，程序设计自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特点。由于现在单片机的发展已经达到了很高的水平，内部的各种资源相当的丰富，CPU 的处理速度非常的快。用 C 语言来控制单片机无疑是一个理想的选择。所以在本设计中采用 C 语言编写软件程序。3.3.2 2 硬件电路的设计3.2.1 输
9、入电路模块设计电压测量原理如图所示，电压输入到 LM358 的正相端。最高输入电压可到5V ，使输入电压处于 AD 量程范围。LM358 构成一个电压跟随器，起到隔离前后通道的作用，其较低的输出电阻还可以提高带负载能力,输出端 接入 ADC。课程设计说明书5由于该设计精度要达到 0.01mV 左右，所以我们加入了 LM358 的放大器，来放大较小的被测电压，输入到 AD 转换器中，再经过单片机处理从液晶上显示出来。如图所示，是由 LM358 放大器组成的，LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工
10、作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。电容 C5 是阻容滤波，为了使得信号更稳定。3.2.2 LM7805 稳压电源电路介绍用 lm78/lm79 系列三端稳压 IC 来组成稳压电源所需的外围元件很少，电路内部有过流、过热和调整管的保护电路，使用方便、可靠，而且价格低廉。该系列集成稳压 IC 型号中的 lm78 或 lm79 后面的数字代表此三端集成稳压电路的输出电压。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。课程设计说明书6这是一个输出正 5V 直流电压的稳压电源电路。IC 采集成稳压器lm78
11、05，C4 为输出端滤波电容，D1 为输入反向保护。3.2.3 显示模块电路设计显示模块的选择关系到整个系统设计的功能多少，我们只需要显示最后电压的数字值和电压的单位，根据各种显示器件的特点：数码管只能显示数字，不能显示单位字符，不符合本设计的要求。而点阵显示器件驱动显示软件程序编写麻烦，占用的引脚相对也较多。也不是理想的显示器件。所以在本设计中，我们考虑用液晶显示器件，虽然 12864 液晶比 1602 液晶的功能强，不过在价格方面却贵了好多。而 1602 液晶也足够满足本设计的需要。因此，在本设计实验我们选择 1602 液晶显示器件。1602LCD 分为带背光和不带背光两种，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，1602 液晶模块内部的字符发生
