《基于单片机的直流数字电压表(设计)本科学位论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的直流数字电压表(设计)本科学位论文（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河北大学工商学院2012届本科生毕业论文（设计）河北大学工商学院装订线 本科生毕业论文（设计） 题目： 基于单片机的直流数字电压表 学 部 信息科学与工程学部 学科门类 工学 专 业 电气工程及其自动化 学 号 2008480358 姓 名 牛传贝 指导教师 李梅 2012年5月21日基于单片机的直流数字电压表摘要本文介绍一种基于AT89C51单片机为主要控制器件，采用ADC0809高精度、逐次逼近式A/D转换器的8路直流式数字电压表。主要包括硬件电路设计和软件设计两部分。硬件电路主要由四个模块组成：通路选择模块、A/D转换模块、数据处理模块以及显示模块。通路选择模块主要由按键选择电路组成，负
2、责8路模拟通道的选择。A/D转换模块采用ADC0809完成，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。数据处理模块则由AT89C51完成，其对ADC0809传送来的数字量进行一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示，并负责控制ADC0809和读取按键的工作。输出显示模块采用4位一体的7段LED数码管，负责将所选通道数以及该通道电压值显示在数码管上。软件设计部分主要包括主程序以及初始化程序，按键读取程序，中断程序，显示程序等几个子程序模块。通过按键的选择，该数字电压表可以测量8路模拟电压值，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。关键词：单片机；数字电压表
3、；A/D转换；ADC0809Design of DC Digital Voltmeter Based on Single-chip MicrocontrollerAbstractThis paper introduces a kind of new method about DC digital voltmeter which takes the Micro Controller Unit AT89C51 as the primary control component and uses the high-precision, successive approximation A/D conv
4、erter ADC0809. It mainly included hardware circuit design and software design. The hardware circuit is mainly composed by four modules: path selection module, A/D conversion module, data processing module and display module. Channel selection module composed of a key selection circuit, which is used
5、 for the selection of 8 analog channels. A/D conversion module uses ADC0809 to finish. It puts the analog conversion for the digital quantity, and then the result is transmitted to the data processing module. The data processing module is completed by the AT89C51. On one hand, the ADC0809 sends the
6、digital quantity to certain data processing to produce a corresponding display codes which are sent to the display module for the show of voltage. On the other hand the AT89C51 is responsible for the control of ADC0809 and reading the key. Output display module is composed of a LED digital tube, whi
7、ch is used for displaying the selected channel and the voltage value of this channel. While the software system consists of main procedure, initialization procedure, key reading program, interrupt program, display program and subroutine module. This digital voltmeter can measure the voltage value of
8、 8 ways by the choice of a key. It is widely used in the multi-circuit detection and process control, motion control.Key words: Single-chip microcontroller; Digital voltmeter; A/D converter; ADC0809目录1前言12总体设计22.1系统设计任务22.2系统总体设计思路23硬件电路设计33.1A/D转换模块设计33.2数据处理模块简介53.3输出显示模块83.4按键选择电路94系统软件程序设计104.1主
9、程序104.2初始化程序104.3A/D转换子程序104.4LED显示子程序114.5中断按键查询程序125仿真电路设计145.1仿真环境简介145.2仿真设计结构与思路145.3仿真电路测试与性能分析156系统设计的实现186.1开发环境简介186.2原理图设计186.3印刷电路板设计196.4系统的安装与调试216.5实际电路测试与性能分析217结论23参考文献24致谢25附录26河北大学工商学院2012届本科生毕业论文（设计）1前言在现代测量技术中电压测量有着非常重要的意义。不论是在科学研究还是生产生活中，我们都离不开电压测量。电压、电流、功率是电气测量的三个基本参数，而电流和功率的测量
10、通常又需要借助电压测量来转换得到1。即使是很多非电测量，如质量、压力、温度、速度等的测量，往往也需要转换为电压的测量。作为电测量和非电测量的基础，电压测量技术一直备受关注。数字式电压表(Digital Voltmeter)简称DVM，是指把被测电压的数值通过数字技术变换成数字量，然后用数码管以十进制数字显示被测量电压值。数字电压表最早由美国NLS公司研制成功。高速数字信号处理的需求对电压测量提出了更高的要求，传统的模拟电压表已经不能满足其要求。现代数字电压表具有更高的分辨率，更快的响应速度，更精湛的制造工艺，这些往往是模拟电压表所不能比拟的。在抗电磁干扰、可扩展性和可集成性上数字式电压表也有很
11、大的优越性，现代生产生活中，数字式电压表正在不断的取代模拟指针式电压表。目前，数字式电压表已经广泛应用于电力电子测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，并显示出强大的生命力。因此，对于数字电压表的研究具有重要的现实意义。本设计主要研究以51系列单片机为核心的电压测量系统，通过对ADC0809进行控制将模拟量转换为数字量，并加以显示。通过按键的选择可以实现一个电压表测量多路电压的目的，大大节省了资源，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。2总体设计2.1系统设计任务(1) 可以测量8路0-5V范围的直流输入电压值；(2) 通过按键选择模拟量输入通道；(3) 测量结果显示在
12、4位7段LED数码管上，测量结果包括通道数以及该通道测量的电压值，其中1位LED数码管显示通道数，3位LED数码管显示电压值；2.2系统总体设计思路根据设计要求，选择AT89C51单片机作为核心控制器。A/D转换器采用ADC0809完成,ADC0809的数字量输出端与单片机的接口为P0。为了方便布线，本设计采用4位一体7段LED数码管进行显示，高1位显示通道数，低3位显示该通道的电压值。单片机在没有外接存储器的情况下，ALE产生振荡频率为1/6晶振频率的方波。因此，本设计中ADC0809的CLK由单片机的ALE经过7474四分频后得到500kHz的方波。首先通过按键选择8路模拟通道中的一路，将
13、模拟电压送入ADC0809，ADC0809将采集来的模拟信号转换为数字信号，然后传给单片机。单片机将转换后的结果保存到片内存储区，并对数据进行处理转换为LED数码管显示所需要的数据，最后将结果以十进制形式显示在LED数码管上。总体系统框图如图2-1所示。模拟信号ADC0809单片机数码管显示通道选择模块图2-1系统框图硬件电路设计3.1A/D转换模块设计3.1.1ADC0809芯片简介ADC0809是一种典型的8位逐次逼近型A/D转换器，由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成2。其内部结构如图3-1所示。多路开关可以选通8路模拟量通道，允许8路模拟量分
14、时输入。三态输出锁存器用来锁A/D转换完成的数字量，OE为高电平时才能取走转换完的数据。ADC0809需要5V单电源供电，转换时间为100us左右，由于其内部没有时钟电路，需要在外部提供500kHz的时钟信号。图3-1ADC0809内部结构3.1.2ADC0809引脚结构(1) VCC：+5V工作电压。(2) GND：地。(3) IN0-IN7：8路模拟量输入端，通过3根地址译码线A、B、C选通其中的一路。(4) D0-D7：8位数字量输出端口，为三态可控输出，可以直接和微处理器数据线连接。D7为高位，D0为低位。(5) REF(+)、REF(-)：正、负参考电压输入端，为片内ADC电阻网络的基准电压。(6) ALE：地址锁存允许信号输入端，高电平有效。(7) EOC：转换结束信号输出端，当EOC为高电平时表明A/D转换结束，否则，表明正在进行A/D转换。(8) A、B、C：模拟通道选择地址信号输入端，A为低位，C为高位。地址信号与所选择通道的对应关系如表3-1所示。表3-1地址信号与选中通道的对应关系地 址选中通道ADDCADDBADDA0000111100110011010101
