数字式电压表课程设计报告

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1、 单片机课程设计 题 目 数字式电压表 目 录 1 设计目的 1 2 课程设计的任务与要求1 2.1 设计任务1 2.2 设计要求2 3 设计方案与论证 .2 4 设计原理及功能说明 .3 4.1 模数转换原理 3 4.2 数据处理4 4.3 数据显示4 4.4 设计电路和仿真 4 5 芯片简介 6 5.1 ADC0808 芯片 .6 5.2 AT89C51 芯片9 5.3 LED 显示系统 . 11 6 单元电路的设计 . 13 6.1 A/D 转换电路 13 6.2 时钟电路 14 6.3 复位电路 15 6.4 LED 显示电路 . 15 7 硬件的制作与调试 . 16 8 总结 . 1

2、8 参考文献 19 附录 1：电路原理图 20 附录 2：元器件清单 21 附录 3：实物图 . 22 附录 4：源程序.24 1 1 设计目的 随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来 越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成 CPU、存储器、定时 器计数电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合， 组成智能化测量控制系统。 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。与此同时，由 DVM 扩展而成 的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提

3、高到崭新水平。 本章重点介绍单片 A/D 转换器以及由它们构成的 基于单片机的数字电压表的工作原目前， 由各种单片 A/D 转换器 构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化 仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力理。 本设计 AT89C51 单片机的一种电压测量电路,该电路采用 ADC0808 本文介绍一种基于 A/D 转换电路， 测量范围直流 05V 的 4 路输入电压值，并在四 LED 数码管上显示或单路选择显示。 测量最小分辨率为 0.019V，测量误差约为正负 0.02V。 2 课程设计的任务与要求 2.1 设计任务 本设计是利用单片机 AT89C51（可

4、用 STC89C52 替代）与 ADC0808（可用 ADC0809 替代）设计一个数字电压表，测量 0 5V 之间的直流电压值，用四位数码管显示。 2 2.2 设计要求 （1） 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。 （2） 采用 1 路模拟量输入，能够测量 0-5V 之间的直流电压 值。 （3） 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。 （4） 尽量使用较少的元器件。 3 设计方案与论证 主控芯片: 方案 1：选用专用电压转化芯片 INC7107 实现电压的测量和 实现。用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是精度比 较低

5、，且内部电压转换和控制部分不可控制。 方案 2：选用单片机 AT89S51 和 A/D 转换芯片 ADC0808 实 现电压的转换和控制， 用四位数码管显示出最后的转换电压结果。 优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。 基于课程设计的要求，我们优先选用了：方案 2 显示部分: 方案 1：选用 4 个单独的共阳数码管。缺点是焊接时比较麻 烦，容易出错。 方案 2：选用一个四联的共阳数码管，外加四个三极管驱动。 这个电路几乎没有缺点；优点是便于控制，价格低廉，焊接简单。 基于课程设计的要求，我们优先选用了：方案 2 硬件电路设计由 6 个部分组成: A/D 转换电路， AT89C

6、51 单片 3 机系统，LED 显示系统、时钟电路、驱动电路以及测量电压输入 电路。硬件电路设计框图如图 3-1 所示： 图 3-1 数字电压表系统硬件设计框图 4 设计原理及功能说明 4.1 模数转换原理 试验中，我们选用 ADC0808 作为模数转换的芯片，其为逐次 逼近式 AD 转换式芯片，其工作时需要一个稳定的时钟输入，根 据查找资料，得到 ADC0808 的时钟频率在 10KHZ1200KHZ,我 们选择典型值 640KHZ。课题要求测量电压范围是 0 到 5V，又 ADC0808 的要求： V ref+=GND （4-1） 故我们取： V ref+=+5V V ref-=0V （4-2） 由于 ADC0808 有 8 个输入通道可供选择，我们选择 IN0 通道，直 接使 ADC0808 的 A、B、C 接地便可以了，在当 ADC0808 启动 时 ALE 引脚电平正跳变时变可以锁存 A、B、C 上的地址信息。 ADC