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1、毕业设计(论文) （ 2010 届 ） 题 目 简易数字电压表的设计学 院 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2010年3月 毕业设计（论文）摘 要随着单片机技术的发展，单片机广泛的应用与测量技术中。以往的测量技术与之相比，只能将被测量通过指针式指示仪表显示测量数值，但是指针式仪表读数不方便，且不易于实现计算机控制。本文中数字电压表的控制系统采用AT89S52单片机实现模拟电压信号的检测与显示，A/D转换器采用ADC0809为主要硬件，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，所用的元件较少，成本低，调节工作可实现自动化,还可以方便地进行8路A/D转换
2、的测量，远程测量结果传送等功能。数字电压表可以测量05V的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路显示。设计结果能实现相应的功能。关键词转换器; 单片机; 数码管; 数字电压表 Abstract With SCM technology, a wide range of applications and measurement of micro-controller technology. Compared with the previous measurement techniques can only be measured through the instruction poi
3、nter instrument displays measured values, but the pointer meter readings inconvenient, and not easy to implement computer control. Digital voltage meter in this article uses the control system of AT89S52 microcontroller analog voltage signal detection and display, A / D converter ADC0809 as the main
4、 use of the hardware, the hardware implementation of digital voltage meter circuit and software design. The digital voltmeters circuit is simple,with using fewer components, lower cost, adjusting this system can be automated , be easily carried out 8-way A / D converter measurement, and be remitted
5、the remote metric results and so on. Digital voltage meter can measure the 8-way 0 5V input voltage value, and four rotating LED digital tube display or a single display. Design results to achieve the corresponding functionality.Key words Conversion; SC Computer; Digital tube; Digital Voltmeter目 录1.
6、引言11.1 设计背景11.2 设计目的21.3 作品要求及功能22. 总体设计22.1 各模块方案选择与论证22.2 总体设计框图33.系统硬件电路设计43.1 单片机芯片选择AT89S52介绍43.1.1 主要特性43.1.2 引脚说明53.1.3 振荡器特性73.1.4 芯片擦除73.2 A/D转换模块设计83.2.1 ADC0809A/D功能描述83.2.2 ADC0809A/D工作原理93.2.3 ADC0809应用说明93.3 电压显示电路93.4 时钟电路设计103.5 复位电路设计114.系统程序设计124.1 软件总体框架设计124.2 模/数转换测量子程序124.3 LED
7、显示子程序135.制作与调试145.1 硬件电路的布线与焊接145.2 调试155.2.1 系统硬件调试155.2.2 系统软件调试155.2.3 调试心得165.2.4 测试数据166.结论16参考文献18谢辞19附 件20附件1 实物图20附件2 系统原理图21附件3 系统PCB图22附件4 元器件清单表23附件5 简易数字电压表的源程序24 毕业设计（论文） 1.引言数字电压表（Digital Voltmeter ）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。数字电压表自从一九五二年问世以来，随着电子技术的飞跃发展，特别
8、是目前，作为测量仪表、模拟指示仪表的数字化以及自动测量的系统，而得到了很大的发展。数字电压表是从电位差计的自动化这种想法研制出来的，因此即便是最初的数字电压表，其精度也要比模拟式仪表高，而其成本比电位差计也高。以后，DVM的发展就着眼在高精度和低成本两个方面。单片机可单独的完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以用软件控制来实现，并能够实现智能化1。1.1设计背景数字电压表出现在50年代初，60年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不
9、连续的数字量，加以数字处理，然后再通过显示器件显示。这种电子测量的仪表之所以出现，一方面是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制信实验研究的领域，提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求，即为了实时控制及数据处理的需要；另一方面，也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的进步，为数字化仪表的出现提供了条件。所以，数字化测量仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的；同时，为革新电子测量中的繁琐和陈旧方式也催促了它的飞速发展，如今，它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。如今，数字电压表已绝大部分取代了传统的模拟指针式电压表。因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候
10、也非常不方便，很容易出错。而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量，工业自动化化仪表，自动测试系统等智能化测量领域。显示出强大的生命力2。1.2 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的设计、制作与调试的能力。1.3 作品要求及功能 设计的基本内容是使基于单片机所设计出的数字电压表可以测量0-5V的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路显示。测量最
11、小分辨率为0.019V，测量误差约为0.02V。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其他A/D转换量的测量、远程测量结果传送等功能。所要解决的主要问题是如何更有效地设计出符合设计要求的简易数字电压表，特别是要注意其测量电压的误差，难点是数码管需轮流显示或单路显示所测出的电压值，并且能使软硬件有效的结合起来3。基本功能：1) 电压测量范围0-5V2) 能用数码管显示电压值3) 测量误差0.02V4) 系统具备复位功能5) 系统具备选择显示功能2. 总体设计2.1各模块方案选择与论证 A/D转换模块：方案一：A/D转换器采用ICL7107型三位半显示的芯片，输入信号，流经取样电路取样
12、后送到ICL7107型三位半A/D转换器，只需要很少的简单外围元件，就可组成数字电流表模块，直接驱动三位半LED显示器显示，最后输入电流在显示部分显示。由于本人对此电路布熟悉，而且ICL7107做的LED数字表，最大的确定就是数字乱跳不稳定，特别最后一位。所以不采用此方案。方案二：采用ADC0809转换芯片，其中A/D转换器用于实现模拟量向数字量的转换，单电源供电。它是具有8路模拟量输入、8位数字量输出功能的A/D转换器，转换时间为100us，模拟输入电压范围为0V+5V，不需要零点和满刻度校准，功耗低，约15mW。由于模拟转换电路的种类很多，通过对转换速度，精度和价格方面考虑，所以选择方案二
13、采用ADC0809为本次设计的转换芯片4。接口模块： 方案一：使用数字电路实现，采用译码芯片CD4543作为接口芯片，这种方案能实现功能，但稳定性不高，结构复杂。方案二：采用AT89S52单片机作为系统的控制单元，通过A/D转换将被测值转换为数字量送入单片机，再由单片机来送显。此方案各功能易于实现，成本低、功耗低，显示稳定。通过比较，选择方案二。2.2 总体设计框图总体设计框图如图2-1所示，通过模数转换器ADC0809采集模拟数据并转换为数字信号，在51单片机的控制与74LS74及三极管的驱动下，将采集的数据显示在LED数码管上。两个开关用作选择测量电压的路数，一个控制单路显示，另一个控制循
14、环显示，能够同时测量8路电压值5。电源电路串口通信上电复位LED显示器ADC0809AT89C52 P0 P2 P1 P3图2-1简易数字电压表总体设计框图3.系统硬件电路设计3.1单片机芯片选择AT89S52介绍单片机采用MCS-51系列单片机。由ATMEL公司生产的AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。而且，它还具有一个看门狗（WDT）定时/计数器，如果程序没有正常工作，就会强制整个系统复位，还可以在程序陷入死循环的时候，让单片机复位而不用整个系统
