《直流数字电压表程序设计,沈阳工程学院单片机课设报告模版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流数字电压表程序设计,沈阳工程学院单片机课设报告模版（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划直流数字电压表程序设计,沈阳工程学院单片机课设报告模版南京信息工程大学单片机原理课程设计报告设计题目：直流数字电压表设计专业班级：测控技术与仪器学生姓名：倪阳肖照飞学生学号：指导老师：成绩：二一四年六月二十日一、设计任务、目的与要求设计任务利用单片机AT89S52和ADC0809设计一个数字电压表，能够测量0-5V之间的直流电压值，四位数码管显示，要求使用的元器件数目尽量少。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05V的模拟直流电
2、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ADC0809芯片的工作。设计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
3、、制作与调试的能力。设计要求电路通电或按复位键时，通过改变电位器的阻值改变模拟输入电压，不断的将模拟电压转换成数字量，通过LED显示出所测得的模拟电压。在测试中测试的电压值必须和实际的电压值不超过的电压。在改变电压时，能够准确的侧量出电压的变化值。二、系统总体方案设计系统组成本系统采用STC89C52单片机作为控制核心，对8路8位模数转换芯片ADC0809采集到的模拟电压信号进行分析处理，实现A/D转换，通过数码管显示其数字电压值。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。系统工作原理简易数字电压表测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，A/D转换
4、由集成电路ADC0809完成。ADC0809具有8路模拟输入端口，地址线(第23-25脚)可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。第22脚位地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。第6脚位测试控制，当输入一个2宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。第7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，第7脚输出高电平。第9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从端口输出。第10脚为ADC0809的时钟输入端，利用单片机第30脚嘚分频晶振频率，再通过14024二分频得到1MHz时钟，单片机的P1、端口作为4位LED数码管显示控制，端口用作单路显示/循环显示转换按钮。端口
5、用作单路显示时选择显示的通道。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。这里主要是利用ADC0809模数串口芯片，ADC0809芯片的基准电压脚外接电压为5V，则最大可以测得的电压为5V，ADC0809芯片的模拟输入脚通过电位器接5V电压，进行模拟采样，通过调整电位器的值改变模拟量。输入的模拟量经过ADC0809芯片的内部8位开关电容逐次逼近A/D转换器，转换成8为二进制数，其最小的分辨率为。数字电压表的核心部件就是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的DVM。一般说来，A/D转换的方式可分为两类：积分式和逐次逼近式。积分式A/D转换器
6、是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再将其数字化。根据转化的中间量不同，它又分为U-T式和U-F式两种。逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。本设计以8051单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0809、数码管显示为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够测量1路05V直流电压，最小分辨率。电气工程学院单片机原理及其应用课程设计设计报告题目：数字电压表设计时间：班级：姓名：评定成绩：评定教师：一、
7、任务分析和功能分解本题要求实现具有电压检测、显示、以及报警功能的数字电压表应用系统，功能及指标如下：满足通用要求；电压采集及显示精度至少到2位小数；其中，通用要求为1、人机接口：可选择开关、按键、发光管、LED数码管、点阵字符LCD、图形字符LCD等；2、模拟器件：可选择A/D、D/A、运放、模拟开关等，其中A/D、D/A要求是串行接口类；3、传感器：要求是模拟量输出。经分析，该设计可分为以下部分：一、A/D采样，并满足精确度要求二、单片机与A/D采样芯片通信三、将采集到的信息经处理后进行显示四、报警系统为完成该任务，需要选择A/D芯片，选择显示模块，选择报警系统。本设计产品的适用人群是学生，
8、供学生进行课外训练、实验，所以，本产品要留出足够的资源便于今后功能扩展。用户可自行对产品部分功能更改、调试，选材方面要选用较为通用、易于操作的器件。一、整体方案论证方案一：以8086作为主控芯片，自行搭建外围电路，接定时器8253、并行口8255，中断控制器8259。8086市场价8元，8255市场价元，8253市场价元，8259市场价5元。而除去外围电路。51最小系统板大概8元，且性能更为稳定齐全，所以，相比之下，本方案经济性较差。方案二：以51单片机作为主控芯片。AT89C51有8位CPU，128BRAM，4KB程序存储器，4个8位可编程并行I/O口，一个全双工的异步串行口，两个可编程的1
9、6位定时器/计数器，一个看门狗定时器。中断系统具有5个中断源、5个中断向量，低功耗节电模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式下的中断恢复模式。这些硬件资源，足够做一个电压表，并可以方便的扩展外部功能，供用户自由发挥。此外，我们现已有功能较为齐全的51开发板，无需搭建复杂的外围电路，取材十分方便。根据现有开发板电路，可以采用按键的方式选择电压的档位。显示单元和A/D采样单元大约占用15个人I/O端口，51单片机有足够多的端口供选用。在keil开发环境下，我们可以采用较为简单的C语言编程，大大缩短了开发时间。二、器件选用论证一、A/D芯片选用方案一：用AD0809进行电压采集，这是逐次比较性8路
10、模拟输入、8位数字量输出A/D转换器，占用I/O口较多。市场价11元左右。方案二：用AD1674进行电压采集。AD1674是12位逐次比较性A/D转换器，精度高，价格也相对较高。市场价20元左右。方案三：用PCF8591进行电压采集，PCF8591是单片、单电源低功耗8位CMOS数据采集器件，具有4个模拟输入，一个输出和一个串行I2C接口，市场价6元左右。综上：PCF价格便宜，能满足既定要求，占用I/O口少，并且学校发放的开发板带有PCF8591芯片，取材方便，所以采用PCF8591二、显示方式选用方案一：用LED灯显示电压的二进制数值。取材方便，价格便宜，但是显示结果不直观。方案二：用数码管
11、显示电压的数值，取材方便，价格较便宜，本次需采用4只数码管，共元。数码管虽然能直观显示十进制数，但有很多字符不能显示，若后续想充分利用A/D芯片资源，多通道同时采集电压，同时显示电压，需要用到的数码管个数较多，不经济。方案三：用LCD1602显示电压，1602能显示16*2个字符，多通道采集电压时显示方便，除电源线外占用11个I/O口资源，市场价5元左右，产品成熟，适用范围广，可参考借鉴的资源多，经济可靠。方案四：用LCD12864显示电压，12864由128*64个点构成，市场价23元左右。能完成既定功能，但占用I/O口较多，造成资源浪费，相比之下，费用昂贵。综上：1602价格便宜，可完成既
12、定要求，可靠性好，可借鉴的资源多，能在较短的时间内完成产品研发，所以采用1602显示。三、报警电路选用方案一：LED亮红灯表示电压值超过限额，报警信号不明显。方案二：LED亮红灯表示电压值超过限额，同时蜂鸣器响，有较好的提示功能，价格便宜，实现简单。综上：选用方案二。四、报警电路驱动方案选用方案一：用ULNXX驱动蜂鸣器，该芯片内部为达林顿结构，可增大驱动电流，保证蜂鸣器正常工作，且现有开发板已集成该模块，取材方便，方便验证实验效果。芯片价格：元。方案二：用BJT驱动三极管，通过配置参数，使BJT工作在放大区，可增大驱动电流。开发板中无现有模块，需外接电路，实现起来较困难。综上：采用方案一，用
13、ULNXX驱动蜂鸣器五、蜂鸣器选用方案一：选用松藤|5V有源蜂鸣器，元/20个，软件实现简单。方案二：选用松藤通用无源蜂鸣器，电磁式，阻抗16欧，交流/2KHz，3V、5V、12V通用元/50个。软件实现较复杂，需占用定时器。综上：无源蜂鸣器较便宜，采用方案二。三、整体方案论证基于上述器件方案论证二、硬件总体设计为使程序有通用性，尽量采用与开发板同样的硬件连接方式。P0口接上拉电阻作I/O口。P3口是复用口，尽量保留，以便扩展其他功能。由于STC89C51无I2C模块，需要软件模拟，选用、作模拟I2C接口。二极管驱动电流一般在3mA10mA，所以，接1K的限流电阻。LCD1602芯片工作电压在，工作电流2mA，为保证能直接驱动，采用驱动能力较强的P0口进行驱动。为增添实用功能，仿真时设置两个档位，一个5V档和一个10V档，考虑到A/D芯片是8位的，分辨率较低，所以不再设置更大的档位。按下档位按键，相应指示灯亮，所测电压值超过量程之后会声光报警，总体设计如图所示：目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
