基于单片机的数字电压表课程设计

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1、 基于单片机的数字电压表设计 摘 要 本论文讲述了基于 AT89C51 单片机的数字电压表的设计及仿真，设计主要由三个 部分组成：单片机（AT89C51） 、LED 显示模块、A/D 转换器。A/D 转换主要由芯片 ADC0808 来完成，作用是把电压的模拟量转换为相应的数字量并传送到数据处理模块。 数据处理则由芯片 AT89C51 来完成，其负责把 ADC0808 传送来的数字量经过一定的处 理， 产生相应的显示代码驱动显示模块进行显示； 另外,它还控制着 ADC0808 芯片工作。 该系统的数字电压表电路简洁明了，所涉及到的元件较少，成本低，而测量精度和可靠 性较高。该数字电压表可以测量

2、0-5V 的 1 路模拟直流输入电压值，并通过一个 4 位一 体的 7 段数码管显示出来。 关键词： AT89C51，ADC0808，LED 数码显示管，数字电压表 1 绪论 1 1.1 课题描述 . 1 1.2 设计需求 1 1.3 设计思路 2 1.4 基本工作原理及框图 2 2 硬件电路 2 2.1 A/D 转换器 . 2 2.1.1 逐次逼近型 A/D 转换器原理 . 3 2.1.2 ADC0808 的主要性能 . 3 2.1.3 ADC0808 的外部脚 . 4 2.1.4 ADC0808 的内部结构、工作原理及时序图 . 4 2.2 单片机最小系统 . 6 2.2.1 单片机的介绍

3、 . 6 2.2.2 AT89C51 的引脚功能 6 2.3 LED 显示系统 8 2.3.1 LED 的基本结构 8 2.3.2 LED 显示器的选择 8 2.3.3 LED 的译码方式 8 2.3.4 LED 与 C51 的接口设计 . 9 2.4 复位电路和时钟电路 . 9 2.4.1 复位电路 9 2.4.2 时钟电路 10 2.5 总电路硬件图 11 3 程序设计 11 3.1 程序设计方案 . 11 3.2 系统子程序设计 12 3.2.1 子程序初始化 12 3.2.2 A/D 转化子程序. 12 3.2.3 程序设计 13 4 仿 真 16 4.1 软件调试 16 4.2 仿真

4、结果 17 总 结 19 致 谢 20 参考文献 21 课程设计说明书 第1页 1 绪论 1.1 课题描述 电压、电流和频率是最基本的三个被测电量，其中电压量的测量最为经常。而且随 着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不 可少的测量仪器。它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数 字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量 速度快等优点而泛应用到实际生活中。 传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能 满足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表，将连续的模拟量转换离散的数字

5、形 式并加以显示。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心，可 以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。目前，由各种 单片机和 A/D 转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。 最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，数字 电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，从而促使了数字电压表的快速发展，并不断 出现新的类型。数字电压表问世以来，经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电 子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化（IC） ，另一方面，精度较以前有所提高 目前，数字电压表的内部核心部件是 A/D 转换器，转换

6、的精度很大程度上影响着数 字电压表的准确度， 因而， 以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面。 本文是以简易数字直流电压表的设计仿真为研究内容，系统主要包括三大模块：转 换模块、数据处理模块、显示模块。其中，A/D 转换采用 ADC0808，对输入的模拟电 压信号进行转换，控制核心 AT89C51 再对转换的结果进行运算处理，最后驱动显示装 置 LED 来显示数字电压信号。 1.2 设计需求 1、以 AT89C51 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。 课程设计说明书 第2页 1.3 设计思路 1、根据设计要求，选择 AT89C51 单片机为核心控制器件。 2、A/D 转换采用 ADC0808 实现，输出端口与单片机的接口为 P1 口，时钟等端口 与 P2 口的低四位引脚相连。 3、数字电压显示采用