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1、.1.1数字电压表介绍数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。
2、本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。1.3 本次设计要求本次设计的作品要求制作数字电压表的量程为0到10v，由于用到的模数转换芯片是ADC0809，设计系统给的供电电压为+5v，所以能够测量的电压范围为-0.25v到5.25v之间，但是一般测量的直流电压范围都在这之上，所以采用电阻分压网络，设计的电压测量范围是0到25v之间，满足设计要求的最大量程5v的要求。同时设计的精度为小数点后三位，满足要求的两位小数的精度，在不考虑AD芯片的量化误差的前提下，此次设计的精度能够满足一般测量的要求。 精品.2单片机和AD相
3、关知识2.1 51单片机相关知识51单片机是对目前所有兼容intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是intel的8031单片机，后来随着技术的发展，成为目前广泛应用的为单片机之一。单片机是在一块芯片内集成了CPU、RAM、ROM、定时器计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称为MCU。51系列单片机内包含以下几个部件：一个位CPU；一个片内振荡器及时钟电路；4KB的ROM程序存储器；一个128B的RAM数据存储器；寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路；32条可编程的I/O口线；两个16位定时计数器；一个可编程全双工
4、串行口；个中断源、两个优先级嵌套中断结构。51系列单片机如下图：图1 51单片机引脚图精品.2.2 AD转换器相关知识ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。（1）主要特性： 1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时） 4）单个+5V电源供电 5）模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40+85摄氏
5、度 7）低功耗，约15mW。 （2）内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图1322所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 图2 ADC0909引脚精品.3 数 字电压表系统设计3.1系统设计框图此次设计的是数字电压表，要求的电压范围是05v，而设计扩展的量程为025v。系统设计主要包括四个部分：分别是电源模块、AD模数转换部分、51单片机最小系统部分、1602液晶显示部分。首先由单片机初始化ADC0809模数转换芯片和1602液晶显示，当外接被测电压后，ADC0809将模拟电压信号
6、转换为数字信号输入到单片机的I/O口，通过单片机处理后将电压的大小显示在1602液晶上面。如下是本次设计作品的框图：图3 系统框图 3.2 单片机电路单片机最小系统如下图所示，各个引脚都已经标出，而且四个I/O口都已经用排阵引出，方便外接I/O扩展用。图4 单片机最小系统精品.3.3 ADC采样电路由于ADC0809是带地址锁存的模数转换器件，ADDA、ADDB、ADDC为模拟通道选择，编码为000111分别选中IN0IN7。ALE为地址锁存信号，其上升沿锁存ADDA、ADDB、ADDC的信号，译码后控制模拟开关，接通八路模拟输入中相应的一路。CLK为输入时钟，为AD转换器提供转换的时钟信号，
7、典型工作频率为640KHz。START为AD转换启动信号，正脉冲启动ADDAADDC选中的一路模拟信号开始转换。OE为输出允许信号，高电平时候打开三态输出缓存器，是转换后的数字量从D0D7输出。EOC为转换结束信号，启动转换后EOC变为低电平，转换完成后EOC编程高电平。图5 ADC模数转换3.4显示电路以下是1602液晶引脚的接线图，中间没有接线的为数据控制端口。 1602字符型通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线 VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样： 精品.图6 1602引脚图3.5供电电路和参考电压由于此次系统的芯片
8、工作电压为+5v，所以用常用的三端稳压器LM317和LM337构成的电源系统供电，其中ADC0809要提供一个准确的参考电源才能正常的工作，而LM317正好能够达到要求。图7 系统供电部分3.6 数字电压表系统电路原理图如下是此次数字电压表系统的总原理图，其中的连线用网络标号表示出来，省去了连线的麻烦，而且是总图的可读性增强。精品.图8 数字电压表总原理图4 软件设计4.1 系统总流程图此次设计的数字电压表系统比较简单，就设置了一个量程为025v，所以没有用到按键控制，也没有其他的功能，因此程序比较简单，在输入模拟信号时采用电阻分压，最终的采样输入电压只有实际输入电压的十分之一，所以在编写程序
9、中要编写一段数据调整程序，如下为系统总流程图：开始结束初始化AD采样量化液晶显示图9 系统流程图4.2 程序代码/*电压表*/#include#include/库函数头文件，代码中引用了_nop_()函数/*ADC初始定义*/sbit start=P30; /转换开始控制精品.sbit oe=P32; /输出允许控制sbit eoc=P31; /转换结束信号sbit clock=P33; /转换时钟sbit P0_2=P02; /蜂鸣器sbit P0_5=P05;sbit P0_6=P06;sbit P0_7=P07; /*1602液晶初始定义*/sbit RS=P00; /读控制sbit R
10、W=P03; /写控制sbit E=P01; /使能端unsigned char da0,da1,da2,da3,da4;unsigned int temp;unsigned int d1,d2,d3; unsigned char dat; /数字电压量unsigned char lcdd=0123456789;void lcd_w_cmd(unsigned char com); /写命令函数void lcd_w_dat(unsigned char dat); /写数据函数void display(unsigned char dat); /显示函数unsigned char lcd_r_sta
11、rt(); /读状态函数void int1(); /LCD初始化函数void delay(unsigned char t); /可控延时函数void delay1(); /软件实现延时函数，5个机器周期/*显示函数部分*/void display(unsigned char dat)temp=5*dat; /量程扩大五倍da0=temp/51/10; /十位da1=temp/51%10; /个位精品.d1=temp%51;d1=d1*10; da2=d1/51; /十分位d2=d1%51;d2=d2*10;da3=d2/51; /百分位d3=d2%51;d3=d3*10;da4=d3/51;
12、/千分位lcd_w_cmd(0x0c); /设置光标不显示、不闪烁delay(20);lcd_w_cmd(0xc0); /第二行起始显示地址0x80delay(20);delay(2); lcd_w_dat(V); /显示字符串volatage is lcd_w_dat(o);lcd_w_dat(l); lcd_w_dat(a);lcd_w_dat(t);lcd_w_dat(a);lcd_w_dat(g);lcd_w_dat(e);lcd_w_dat( );/显示电压的大小 lcd_w_dat(lcddda0); /十位lcd_w_dat(lcddda1); /个位lcd_w_dat(.);
13、/小数点 lcd_w_dat(lcddda2); /十分位lcd_w_dat(lcddda3); /百分位 精品.lcd_w_dat(lcddda4);/千分位lcd_w_dat(V); /单位 /*主函数*/void main()P0_2=1; /关蜂鸣器P0_5=P0_6=P0_7=0; /选择000第一通道int1(); /LCD初始化 while(1) start=0; start=1; /获得上升沿复位 start=0; /获得下降沿启动转换，同时ALE开锁存 do clock=clock; /时钟信号 while(eoc=0); /等待转换结束，eoc=1结束 oe=1; /三态锁存缓冲器打开 dat=P1;/数字电压信号输出 oe=0; /三态锁存缓冲器关闭 display(dat); /*延时函数*/void delay(unsigned char t) unsigned char j,i;精品. for(i=0;it;i+) for(j=0;j20;j+); /*延时函数1*/void delay1() _nop_(); _nop_(); _nop_();/*LCD初始化函数*/void int1() lcd_w_cmd(0x3c); / 设置工作方式 lcd_w_cmd(0x0c); / 设置光标 lcd_w
