1、课程设计报告 题题 目目：数字电压表数字电压表 1 1 设计总体方案设计总体方案 1.11.1 设计要求设计要求 以 MCS-51 系列单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表。 采用 1 路模拟量输入，能够测量 0-5V 之间的直流电压值。 电压显示用 4 位一体的 LED 数码管显示，至少能够显示两位小数。 尽量使用较少的元器件。 1.2 1.2 设计思路设计思路 根据设计要求，选择 AT89C51 单片机为核心控制器件。 A/D 转换采用 ADC0808 实现， 与单片机的接口为 P1 口和 P2 口的高四位引脚。 电压显示采用 4 位一体的 LED 数码管。 LED 数码的段码输
2、入,由并行端口 P0 产生：位码输入，用并行端口 P2 低四 位产生。 1.3 1.3 设计方案设计方案 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。 图图 1 1 数字电压表系统硬件设计框图数字电压表系统硬件设计框图 时钟电路 复位电路 A/D 转换电路 测量电压输入 显示系统 A T89C51 P1 P2 P2 P0 2 2 硬件电路设计硬件电路设计 2.1 A/D2.1 A/D 转换模块转换模块 现实世界的物理量都是模拟量，能把模拟量转化成数字量的器件称为模/数
3、转换器（A/D 转换器） ，A/D 转换器是单片机数据采集系统的关键接口电路，按照 各种 A/D 芯片的转化原理可分为逐次逼近型，双重积分型等等。双积分式 A/D 转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格便宜等优点。与双积分相比，逐次 逼近式 A/D 转换的转换速度更快，而且精度更高，比如 ADC0809、ADC0808 等， 它们通常具有 8 路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等，它们可以与单片机系 统连接，将数字量送到单片机进行分析和显示。一个 n 位的逐次逼近型 A/D 转换 器只需要比较 n 次，转换时间只取决于位数和时钟周期，逐次逼近型 A/D 转换器 转换速度快，因而在实际中广泛使
4、用 1。 2.1.1 2.1.1 逐次逼近型逐次逼近型 A/DA/D 转换器原理转换器原理 逐次逼近型 A/D 转换器是由一个比较器、A/D 转换器、存储器及控制电路组 成。它利用内部的寄存器从高位到低位一次开始逐位试探比较。 转换过程如下： 开始时，寄存器各位清零，转换时，先将最高位置 1，把数据送入 A/D 转换 器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小， 则 1 保留，如果转换的模拟量比输入的模拟量大，则 1 不保留，然后从第二位依 次重复上述过程直至最低位， 最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的二进制 数字量 5。其原理框图如图 2 所示： 图图 2 2
5、逐次逼近式逐次逼近式 A/DA/D 转换器原理图转换器原理图 2.1.2 ADC0808 2.1.2 ADC0808 主要特性主要特性 ADC0808 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A/D 转换器，带有使能控制端，与微机 直接接口，片内带有锁存功能的 8 路模拟多路开关，可以对 8 路 0-5V 输入模拟 电压信号分时进行转换，由于 ADC0808 设计时考虑到若干种模/数变换技术的长 处，所以该芯片非常适应于过程控制，微控制器输入通道的接口电路，智能仪器 和机床控制等领域 5。 ADC0808 主要特性:8 路 8 位 A/D 转换器，即分辨率 8 位；具有锁存控制的 8 顺序脉冲发生器
6、逐 次 逼 近 寄存器 ADC 电压 比较器 输入电压 输入数字量 路模拟开关；易与各种微控制器接口；可锁存三态输出，输出与 TTL 兼容；转换 时间：128s；转换精度：0.2%；单个+5V 电源供电；模拟输入电压范围 0- +5V， 无需外部零点和满度调整；低功耗，约 15mW 6。 2.1.3 ADC08082.1.3 ADC0808 的外部引脚特征的外部引脚特征 ADC0808 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装，其引脚图如图 3 所示。 图图 3 ADC08083 ADC0808 引脚图引脚图 下面说明各个引脚功能: IN0-IN7（8 条） ：8 路模拟量输入线，用于输入和控制被转换的模拟电压。 地址输入控制（4 条） ： ALE:地址锁存允许输入线， 高电平有效， 当 ALE 为高电平时， 为地址输入线， 用于选择 IN0-IN7 上那一条模拟电压送给比较器进行 A/D 转换。 ADDA,ADDB,ADDC:3 位地址输入线，用于选择 8 路模拟输入中的一路，其对 应关系
