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1、 单片机技术课程设计说明书 数字电压表 院、 部： 电子与信息工程学院 学生姓名： xxxxx 指导教师： xx 职称： 讲师 专 业： 自动化 班 级： 自本1001班 完成时间： 2012年12月25日 摘 要本文介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计，该电路采用ADC0809 A/D转换元件,实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统的数字电压表电路简单, 可以测量05V的电压值,并在lED数码管上显示该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。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在传送到数据处理模块。数据处理则由单
2、片机AT89C51来完成，其负责把ADC0809传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外,它还控制着ADC0809芯片工作。该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。关键字：单片机；数字电压表；A/D转换；AT89C51；ADC08091ABSTRACTThis paper introduces a kind of chip based on a digital voltage meter design, the circuit u
3、ses ADC0809 A/D converter, digital voltage meter to achieve hardware circuit and software design. The system of the digital voltage meter circuit is simple, can be measured by 0 5V voltage value, and in the LED digital tube displayThis design mainly consists of three modules: A/D module, data proces
4、sing module and display module. Conversion of A/D mainly by the chip ADC0809 to complete, it is responsible for the acquisition of analog quantity is converted into corresponding digital quantity in transmitted to a data processing module. Data processing by the MCU to complete the AT89C51, its resp
5、onsible for the ADC0809 transmission to a digital quantity after a certain amount of data processing, to produce a corresponding display code to the display module for display; in addition, it also controls the operation of the ADC0809 chip.The system of the digital voltage meter circuit is simple,
6、with less elements, low cost, and high measuring precision and reliability. The digital voltage meter can measure 0-5V 1 analog input DC voltage value, and through a four one of the 7 digital tube display. Key words: single-chip microcontroller; digital voltmeter; A/D converter; AT89C51; ADC08081目 录
7、1 设计总体方案1 1.1 设计要求1 1.2 设计思路1 1.3 设计方案12 设计课题硬件系统的设计2 2.1 AT89C51单片机2 2.2 ADC0809引脚功能4 2.3 复位电路设计5 2.4 时钟电路设计5 2.5 LED显示系统设计6 2.5.1 LED的基本结构6 2.5.2 LED显示器的选择7 2.5.3 LED译码方式7 2.5.4 LED显示器与单片机接口设计8 2.6 总体电路设计93 程序设计10 3.1 程序设计总方案10 3.2 系统子程序设计10 3.2.1 初始化程序10 3.2.2 A/D转换子程序10 3.2.3 显示子程序11 3.3 软件程序清单1
8、14 仿真12 4.1 软件调试12 4.2 显示结果及误差分析12 4.2.1 显示结果12 4.2.2 误差分析141结束语15致谢16参考文献17附录A 程序清单18附录B 实物图22附录C PCB图23附录D 电路原理图25附录E 原器件清单2611 设计总体方案1.1 设计要求 设计一个能够测量直流电压的数字电压表。测量电压范围05V，测量精度小数点后两位。该电压表上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入测量准备状态，按测量开始键则开始测量，并将测量值显示在显示器上，按测量结束键则自动返回“P.”状态。 1.2 设计思路（一）根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控
9、制器件。（二）A/D转换采用ADC0809实现，与单片机的接口为P0口和P2口中的高位引脚。（三）电压显示采用4位一体的LED数码管。（四）LED数码的段码输入,由并行端口P1产生：位码输入，用并行端口P3低四位产生。1.3 设计方案 硬件电路设计由6个部分组成，A/D转换电路、AT89C51单片机系统LED显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。硬件电路设计框图如图1所示:图1 数字电压表系统硬件设计框图 2 设计课题硬件系统的设计2.1 AT89C51单片机本设计的核心就是运用了单片机去实现软件控制信号，达到了软件和硬件的结合，下面就是介绍89C51单片机，单片机的引脚图如图2所
10、示: 图2 AT89C51的引脚图AT89C51芯片的各引脚功能为：P0口：这组引脚共有8条，P0.0为最低位。这8个引脚有两种不同的功能，分别适用于不同的情况，第一种情况是89C51不带外存储器，P0口可以为通用I/O口使用，P0.0-P0.7用于传送CPU的输入/输出数据，这时输出数据可以得到锁存，不需要外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲，增加了数据输入的可靠性；第二种情况是89C51带片外存储器，P0.0-P0.7在CPU访问片外存储器时先传送片外存储器的低8位地址，然后传送CPU对片外存储器的读/写数据。P0口为开漏输出，在作为通用I/O使用时，需要在外部用电阻上拉。P1口：这8个引
11、脚和P0口的8个引脚类似，P1.7为最高位，P1.0为最低位，当P1口作为通用I/O口使用时，P1.0-P1.7的功能和P0口的第一功能相同，也用于传送用户的输入和输出数据。P2口：这组引脚的第一功能与上述两组引脚的第一功能相同即它可以作为通用I/O口使用，它的第一功能和P0口引脚的第二功能相配合，用于输出片外存储器的高8位地址，共同选中片外存储器单元，但并不是像P0口那样传送存储器的读/写数据。P3口：这组引脚的第一功能和其余三个端口的第一功能相同，第二功能为控制功能，每个引脚并不完全相同，如下表1所示：表1 P3口各位的第二功能 P3口各位 第二功能 P3.0 RXT（串行口输入） P3.
12、1 TXD（串行口输出） P3.2 /INT0(外部中断0输入） P3.3 /INT1(外部中断1输入) P3.4T0（定时器/计数器0的外部输入） P3.5T1（定时器/计数器1的外部输入） P3.6/WR（片外数据存储器写允许） P3.7/RD（片外数据存储器读允许）Vcc为+5V电源线，Vss接地。ALE：地址锁存允许线，配合P0口的第二功能使用，在访问外部存储器时，89C51的CPU在P0.0-P0.7引脚线去传送随后而来的片外存储器读/写数据。在不访问片外存储器时，89C51自动在ALE线上输出频率为1/6震荡器频率的脉冲序列。该脉冲序列可以作为外部时钟源或定时脉冲使用。/EA:片外
13、存储器访问选择线，可以控制89C51使用片内ROM或使用片外ROM,若/EA=1，则允许使用片内ROM, 若/EA=0，则只使用片外ROM。/PSEN：片外ROM的选通线，在访问片外ROM时，89C51自动在/PSEN线上产生一个负脉冲，作为片外ROM芯片的读选通信号。RST：复位线，可以使89C51处于复位(即初始化)工作状态。通常89C51复位有自动上电复位和人工按键复位两种。XTAL1和XTAL2：片内震荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容，即用来连接89C51片内OSC(震荡器)的定时反馈回路。2.2 ADC0809引脚功能ADC0809的引脚如图3所示，下面对引脚功能做
14、简要说明: 图3 ADC0809引脚IN0IN7：8个模拟量的输入端。D0D7：8位数字量输出端。START：启动A/D转换，加正脉冲后A/D转换开始。EOC：转换结束信号。转换开始时，EOC信号变低电平；转换结束时，EOC信号返回高电平。该信号可以作为CPU查询A/D转换是否完成的信号，也可以作为向CPU发出中断申请的信号。OE：输出允许信号，输入高电平有效。OE端的电平由低变高时，转换结果被送到数据线上。此信号有效时，CPU可以从ADC0809中读取数据，同时也可以作为ADC0809的片选信号。CLK：实时时钟，频率范围为10KHZ1280KHZ，典型值为640KHZ。ALE:通道地址锁存允许信号，输入高电平有效。在ALE=1时，锁存ADDA
