簡易數(shù)字電壓表設(shè)計畢業(yè)論文（含外文翻譯）

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計[論文]</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　課題名稱：簡易數(shù)字電壓表設(shè)計原理分析及功能實現(xiàn)</p><p>　　完成期限： 2012 年 月 日至2012 年 月 日</p><p><b>　　一、課題訓(xùn)練內(nèi)容</b&g

2、t;</p><p>　　(1) 培養(yǎng)學(xué)生收集資料、文獻檢索的能力，獲取新知識的能力；</p><p>　　(2) 培養(yǎng)學(xué)生工程開發(fā)的能力，制定工作計劃和協(xié)調(diào)組織的能力；</p><p>　　(3) 培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)知識、理論，解決實際工程問題的能力；</p><p>　　(4) 培養(yǎng)學(xué)生原理設(shè)計、實驗分析或理論推導(dǎo)的能力；</

3、p><p>　　(5) 培養(yǎng)學(xué)生的思想、工作作風(fēng)及實際能力；</p><p>　　(6) 培養(yǎng)學(xué)生撰寫文檔的能力；</p><p>　　(7) 培養(yǎng)學(xué)生閱讀英語文獻的能力和翻譯的能力。</p><p>　　二、設(shè)計（論文）任務(wù)和要求</p><p>　　(1) 利用8051單片機編制一個簡易數(shù)字電壓表。要求測量最小分辨率為

4、0.02V。</p><p>　　(2) 檢測信號的電壓范圍：1mv—2v。</p><p>　　(3) 輸入信號的頻率范圍：10Hz-2000KHz。</p><p>　　(4) 查閱相關(guān)資料，了解交流毫伏表的各種現(xiàn)實發(fā)法極其特點，并著重掌握交流 毫伏表的設(shè)計及顯示等。</p><p>　　(5) 熟悉并掌握個芯片的功能極其管腳分。&

5、lt;/p><p>　　(6) 檢測設(shè)計電路中所需要的各種電子元器件。</p><p>　　(7) 對設(shè)計的交流毫伏表進行裝接與調(diào)試，要求設(shè)計的電路達標(biāo)。</p><p>　　(8) 第四周前上交畢業(yè)設(shè)計開題報告一份。開題報告內(nèi)容與學(xué)校模板要求一致，字?jǐn)?shù)不少于2000字；經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后才能進行后續(xù)工作。</p><p>　　(9) 完成原理

6、設(shè)計，合理選擇模塊，繪制原理圖。完成軟件的編寫與設(shè)計，仿真結(jié)果。</p><p>　　(10) 學(xué)生在此期間應(yīng)定期與指導(dǎo)教師聯(lián)系，匯報設(shè)計進展情況。</p><p>　　(11) 每個學(xué)生必須獨立完成畢業(yè)設(shè)計，字?jǐn)?shù)不少于15000字。</p><p><b>　　四、主要參考資料：</b></p><p>　　[1] 孫

7、肖子.電子設(shè)計指南[M].北京:高等教育出版社，2006. </p><p>　　[2] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社.</p><p>　　[3] 歐陽文.ATMEL89系列單片機的原理與開發(fā)實踐[M].中國電力出版社.</p><p>　　[4] 譚浩強.C程序設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社.</p><p>　　

8、[5] 周責(zé)奎.控制儀表與計算機控制設(shè)置[M].化學(xué)工業(yè)出版社.</p><p>　　[6] 李青.電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].浙江:科學(xué)技術(shù)出版社.</p><p>　　[7] 孫育才.新型AT89S52系列單片機及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版 社.</p><p>　　[8] 蔡美琴.MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].北京:高等教

9、育出版社.</p><p>　　[9] 陳尚松.電子測量與儀器[M].電子工業(yè)出版社.</p><p>　　[10] 苗紅霞.單片機實現(xiàn)數(shù)字電壓表的軟硬件設(shè)計[J].河海大學(xué)常州分校 學(xué)報，2002，16.3.</p><p>　　武漢**大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p><b>　　摘 要<

10、/b></p><p>　　本文是基于單片機的數(shù)字電壓表設(shè)計，將模擬電壓量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，用數(shù)碼管來顯示。首先，介紹了數(shù)字電壓表的特點。其次，介紹了數(shù)字電壓表的兩種設(shè)計方案以及在該設(shè)計中設(shè)計方案和各元器件的選擇，并對各元器件做了簡單的介紹；然后對設(shè)計方案做了整體介紹，其基本原理是，模擬電壓量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入單片機進行處理。最后輸出的數(shù)據(jù)在經(jīng)過線路驅(qū)動器送入數(shù)碼管顯示電壓大小。最后介紹了

11、程序流程，并用KEIL和PROTUES聯(lián)機調(diào)試進行仿真。調(diào)試完成之后進行硬件焊接，測試并進行行改進。</p><p>　　關(guān)鍵字：單片機；A/D轉(zhuǎn)換；數(shù)碼顯示；數(shù)據(jù)處理；硬件焊接 </p><p>　　Abstract </p><p>　　This paper is the digital voltmeter design based on the sin

12、gle chip microcomputer , the simulation of voltage directly converted into digital quantity which is displayed by digital pipe .Firstly，It introduced the characteristics of the digital voltmeter , secondly , it recommend

13、ed two design schemes and how to choice the design scheme and components in the design ,and also it introduced several components ; Fourthly, it is doing a complete design scheme introduction , its basic principle is tha

14、t</p><p>　　Keywords: microcomputer; A/D conversion; displayed in number; data processing;</p><p>　　hardware weld</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 數(shù)字電壓表

15、 1</p><p>　　1.1 數(shù)字電壓表簡介1</p><p>　　1.2 數(shù)字電壓表的優(yōu)點1</p><p>　　1.3 數(shù)字電壓表發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.4 設(shè)計平臺2</p><p>　　1.4.1 KEIL C51開發(fā)平臺2</p><p>　　1.4.2 P

16、ROTEL DXP 2004設(shè)計軟件3</p><p>　　2 簡易數(shù)字電壓表設(shè)計簡介4</p><p>　　2.1 設(shè)計背景4</p><p>　　2.2 設(shè)計意義5</p><p>　　3 數(shù)字電壓設(shè)計的兩種方案6</p><p>　　3.1 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建6</p><p&g

17、t;　　3.2 由單片機系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建6</p><p>　　4 總體方案設(shè)計7</p><p>　　4.1 設(shè)計要求7</p><p>　　4.2 設(shè)計思路7</p><p>　　4.3 設(shè)計方案8</p><p><b>　　5 硬件簡介8</b></p>

18、<p>　　5.1 本設(shè)計單片機的選擇8</p><p>　　5.1.1常用單片機的特點比較本8</p><p>　　5.1.2 單片機的選擇8</p><p>　　5.1.3 STC89C52單片機介紹9</p><p>　　5.2 本設(shè)計顯示器件選擇13</p><p>　　5.2.1 常用

19、顯示器件簡介13</p><p>　　5.2.2 顯示器件的選擇15</p><p>　　5.2.3 LED 介紹15</p><p>　　5.3 本設(shè)計A/D芯片介紹17</p><p>　　5.3.1 常用的A/D芯片介紹17</p><p>　　5.3.2 ADC0809芯片介紹17</p>

20、;<p><b>　　6 接口電路19</b></p><p>　　6.1 顯示電路19</p><p>　　6.2 ADC0809與單片機接口電路20</p><p>　　7 具體設(shè)計思路21</p><p>　　7.1 技術(shù)要求21</p><p>　　7.2 設(shè)計方案

21、21</p><p>　　8 硬件電路系統(tǒng)模塊設(shè)計22</p><p>　　8.1 總電路模塊22</p><p>　　8.2 硬件系統(tǒng)電路簡介22</p><p>　　9 系統(tǒng)軟件設(shè)計25</p><p>　　9.1 主程序25</p><p>　　9.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序25&

22、lt;/p><p>　　9.3 顯示子程序25</p><p>　　10 調(diào)試及性能分析26</p><p>　　10.1 調(diào)試與測試26</p><p>　　10.2 性能分析27</p><p><b>　　總結(jié)28</b></p><p><b>　　

23、參考文獻29</b></p><p><b>　　程序清單</b></p><p><b>　　英文資料</b></p><p><b>　　中文翻譯</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p&g

24、t;<b>　　1 數(shù)字電壓表</b></p><p>　　1.1 數(shù)字電壓表簡介</p><p>　　在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個被測量，其中電壓量的測量最為經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測量儀器。數(shù)字電壓表（Digital Voltmeter）簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連

25、續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。與此同時，由DVM擴展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。目前，由各種單片A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，示出強大的生命力理。</p><p>　　1.2 數(shù)字電壓表的優(yōu)點</p><p>　　傳統(tǒng)的指針式刻

26、度電壓表功能單一，精度低，容易引起視覺疲勞，因而不能滿足數(shù)字化時代的需要。采用單片機的數(shù)字電壓表，將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示，從而精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便，還可與PC實時通信。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ)。以數(shù)字電壓表為核心，可以擴展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表。目前，由各種單片機和A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。<

27、;/p><p>　　最近的幾十年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路（IC）和微處理器技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路和數(shù)字化測量技術(shù)也有了巨大的進步，從而促使了數(shù)字電壓表的快速發(fā)展，并不斷出現(xiàn)新的類型。數(shù)字電壓表從1952年問世以來，經(jīng)歷了不斷改進的過程，從最早采用繼電器、電子管和形式發(fā)展到了現(xiàn)在的全固態(tài)化、集成化（IC化），另一方面，精度也從0.01%到0.005%。</p><p>　　1.3 數(shù)字電壓表發(fā)

28、展趨勢</p><p>　　目前，數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度，因而，以后數(shù)字電壓表的發(fā)展就著眼在高精度和低成</p><p>　　本這兩個方面。A/D轉(zhuǎn)換器分成四種：計數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　目前最常用的是雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器和

29、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其中雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點是轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾性能好，價格便宜。但是其轉(zhuǎn)換速度慢，因此這種轉(zhuǎn)換器這種轉(zhuǎn)換器主要用于速度要求不高的場合。而逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，但精度相對較差。因此未來的A/D轉(zhuǎn)換器將兼顧精度和速度，成本也會隨著集成電路的發(fā)展而降低。</p><p><b>　　1.4 設(shè)計平臺</b></p><p>　　1

30、.4.1 KEIL C51開發(fā)平臺</p><p>　　KEIL軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持KEIL即可看出。KEIL提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。運行KEIL軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN9

31、8、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，那么KEIL幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機也很可能只支持該軟件），即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。</p><p>　　C51工具包的整體結(jié)構(gòu)較為豐富，其中UVISION與ISHE

32、LL分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使

33、用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨立的KEIL仿真器時，注意事項 ，仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。仿真芯片</p><p>　　的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳

34、并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。</p><p>　　1.4.2 PROTEL DXP 2004設(shè)計軟件</p><p>　　ALTIUM公司作為EDA領(lǐng)域里的一個領(lǐng)先公司，在原來PROTEL 99SE的基礎(chǔ)上，應(yīng)用最先進的軟件設(shè)計方法，率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP操作系統(tǒng)

35、的EDA設(shè)計軟件PROTEL DXP。</p><p>　　PROTEL DXP在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。新的可定制設(shè)計環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動以及彈出面板，強大的過濾和對象定位功能及增強的用戶界面等。PROTEL DXP是第一個將所有設(shè)計工具集于一身的板級設(shè)計系統(tǒng)，電子設(shè)計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計方式實現(xiàn)。PROTEL DXP運行在優(yōu)化的設(shè)計瀏覽器平臺

36、上，并且具備當(dāng)今所有先進的設(shè)計特點，能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計過程。通過設(shè)計輸入仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣硬季€、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)融合，PROTEL DXP提供了全面的設(shè)計解決方案。</p><p>　　PROTEL DXP2004是ALTIUM公司于2004年推出的最新版本的電路設(shè)計軟件，該軟件能實現(xiàn)從概念設(shè)計，頂層設(shè)計直到輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及這之間的所有分析驗證和設(shè)計數(shù)據(jù)的管理。當(dāng)前比較流行的

37、PROTEL 98、 PROTEL 99 SE，就是它的前期版本。 　　</p><p>　　PROTEL DXP 2004已不是單純的PCB（印制電路板）設(shè)計工具，而是由多個模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是SCH（原理圖）設(shè)計、SCH（原理圖）仿真、PCB（印制電路板）設(shè)計、Auto Router（自動布線器）和FPGA設(shè)計等，覆蓋了以PCB為核心的整個物理設(shè)計。該軟件將項目管理方式、原理圖和PCB圖的雙向同步技術(shù)、

38、多通道設(shè)計、拓樸自動布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計提供了強大的支持。與較早的版本——Protel99相比， PROTEL DXP 2004不僅在外觀上顯得更加豪華、人性化，而且極大地強化了電路設(shè)計的同步化，同時整合了VHDL和FPGA設(shè)計系統(tǒng)，其功能大大加強了。</p><p>　　2 簡易數(shù)字電壓表設(shè)計簡介</p><p>　　數(shù)字電壓表(Digital Voltmeter

39、)簡稱DVM，作為智能儀表的一種，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量(直流輸入電壓)轉(zhuǎn)化成不連續(xù)，離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表，傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一，精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求采用單片機的數(shù)字電壓表，精度高，抗干擾能力強，可擴展性強，集成方便。目前，由各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的說字電壓表，已經(jīng)被廣泛用于電子及電工測量，工業(yè)自動化儀表，自動測量系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，顯示出強大的生命力。</p><p&

40、gt;<b>　　2.1 設(shè)計背景</b></p><p>　　數(shù)字電壓表在1952年由美國NLS公司首次創(chuàng)造，它剛開始是4位，50多年來，數(shù)字電壓表有了不斷的進步和提高。數(shù)字電壓表是從電位差計的自動化過程中研制成 功的。開始是4位數(shù)碼顯示，然后是5位、6位顯示，而現(xiàn)在發(fā)展到7位、8位數(shù)碼顯示；從最初的一兩種類型發(fā)展到原理不同的幾十種類型；從最早的采用繼電器、電子 管發(fā)展到全晶體管、集成電路

41、、微處理器化；從一臺儀器只能測1-2 種參數(shù)到能測幾十種參數(shù)的多用型；顯示器件也從輝光數(shù)碼管發(fā)展到等離子體管、發(fā)光二極管、液晶顯示器等。數(shù)字電壓表的體積和功耗越來越小，重量不斷變輕，價格也逐步下降，可靠性越來越高，量程范圍也逐步擴大。</p><p>　　數(shù)字電壓表出現(xiàn)在50年代初，60 年代末發(fā)起來的電壓測量儀表。簡稱DVM，它采用的是數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量，也就是連續(xù)的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)字量，加以

42、數(shù) 字處理然后再通過顯示器件顯示。這種電子測量的儀表之所以出現(xiàn)，一方面是由于電子計算機的應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動控制信實驗研究的領(lǐng)域，提出了將各種被觀察量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)碼的要求，即為了實時控制及數(shù)據(jù)處理的需要；另一方面，也是電子計算機的發(fā)展，帶動了脈沖數(shù)字電路技術(shù)的進步，為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。所以，數(shù)字化測理儀表的產(chǎn)生與發(fā)展與電子計算機的發(fā)展是密切相關(guān)的；同時，為革新電子測量中的煩鎖和陳舊方式也催促了它的飛速發(fā)展。如今，它又

43、成為向智能化儀表發(fā)展的必要橋梁。</p><p>　　如今，數(shù)字電壓表已絕大部分已取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表。因為傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時候也非常不方便，很容易出錯。而采用單片機的數(shù)字電壓表由于測量精度高，速度快，讀數(shù)時也非常的方便，抗干擾能力強，可擴展性強等優(yōu)點已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測量，工業(yè)自動化儀表，自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，顯示出強大的生命力。</p>&

44、lt;p>　　數(shù)字電壓表最初是伺服步進電子管比較式，其優(yōu)點是準(zhǔn)確度比較高，但是采樣速度慢，重量達幾十公斤，體積大，繼之出現(xiàn)了斜波式電壓表，它的速度方面稍有提高，但是準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差，再后來出現(xiàn)了比較式儀表改進逐次漸近式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了比較式準(zhǔn)確度高的優(yōu)點，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素的影響。隨后，在斜波式的基礎(chǔ)上雙引伸出階梯波式，它的唯一的進步是成本降低了，可是準(zhǔn)確寬，速以及抗干

45、擾能力都未能提高。而現(xiàn)在，數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)是非常的成熟，就原理來講，它從原來的一二種已發(fā)展到多種,在功能上講，則從測單一參數(shù)發(fā)展到能測多種參數(shù)；從制作元件來看，發(fā)展到了集成電路，準(zhǔn)確度已經(jīng)有了很大的提高；讀數(shù)每秒幾萬次，而相對以前，它的價格也有了降低了很多。</p><p>　　目前實現(xiàn)電壓數(shù)字化測量的方法仍然模-數(shù) (A/D)轉(zhuǎn)換的方法，而數(shù)字電壓表種類繁多，型號新異，目前國際仍未有統(tǒng)一的分類方法，而常用的

46、分類方法有如下幾種:</p><p>　　(1) 按用途來分：有直流數(shù)字電壓表，交直流數(shù)字電壓表，交直流萬用表等。</p><p>　　(2) 按顯示位數(shù)來分：有4位，5位，6位，7位，8位等。 </p><p>　　(3) 按測量速度來分：有低準(zhǔn)確度，中準(zhǔn)確度，高準(zhǔn)確度等。</p><p>　　(4) 按測量速度來分：有低速,中速，高速，超

47、高速等。 </p><p>　　但在日常生活中，數(shù)字電壓表一般是按照原理不同進行分類的，目前大致分為以下幾類：比較式，電壓—時間變換式，積分式等。</p><p>　　在電量的測量中，壓電流和頻率是最基本的三個被測量。其中，電壓所以數(shù)字電壓表就成 為一種必不可少的測量儀器。另外，由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便，精度高，誤差小，靈敏度高和分辨率高，測量速度快等特點而倍受用戶青睞，數(shù)字式電壓表

48、就是基于這種需求而發(fā)展起來的，是一種必不可少的電子測量儀表。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計意義</b></p><p>　　這個課題的目的和意義在于使自己掌握對數(shù)字電壓表的理解，自己動手設(shè)計數(shù)字電壓表與仿真，它可以廣泛的應(yīng)用于電壓測量外，通過各種變換器還可以測量其他電量和非電量，測量是一種認(rèn)識過程，就是用實驗的方法將被測量和被選用的相同參量進行比較， 從而

49、確定它的大小。 DVM廣泛應(yīng)用于測量領(lǐng)域每期測量的準(zhǔn)確度和可信度取決于它的主要性能和技術(shù)指標(biāo)。所示我們要學(xué)習(xí)和掌握如何設(shè)計DVM就顯得十分重要。</p><p>　　3 數(shù)字電壓設(shè)計的兩種方案</p><p>　　設(shè)計數(shù)字電壓表有多種的設(shè)計方法，方案是多種多樣的，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片的高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導(dǎo)致對模擬數(shù)據(jù)的采集部分的不一致性，進而又使對數(shù)據(jù)的處理及顯示的方式

50、的多樣性。又由于在現(xiàn)實的工作生活中，電壓表的測量測程范圍是比較大的，所以必須要對輸入電壓作分壓處理，而各個數(shù)據(jù)處理芯片的處理電壓范圍不同，則各種方案的分段也不同。下面介紹兩種數(shù)字電壓表的設(shè)計方案。</p><p>　　3.1 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建</p><p>　　這種設(shè)計方案是由模擬電路與數(shù)字電路兩大部分組成，模擬部分包括輸入放大器。A/D 轉(zhuǎn)換器和基準(zhǔn)電壓源；數(shù)字部分包括計數(shù)器，譯碼

51、器，邏輯控制器，振蕩器和顯示器。其中，A/D轉(zhuǎn)換器是它的核心器件，它將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。模擬電路和數(shù)字電路是相互聯(lián)系的，由邏輯控制電路產(chǎn)生控制信號，按規(guī)定的時序?qū)/D轉(zhuǎn)換器中各組模擬開關(guān)接通或斷開，保證A/D轉(zhuǎn)換正常進行。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過計數(shù)譯碼電路變換成段碼，最后驅(qū)動顯示器顯示出相應(yīng)的數(shù)值。此方案設(shè)計其優(yōu)點是，設(shè)計成本低，能夠滿足一般的電壓測量。但設(shè)計不靈活，都是采用純硬件電路，很難將其在原有的基礎(chǔ)上進行擴展。</p

52、><p>　　3.2 由單片機系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建</p><p>　　這種方案是利用單片機系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，顯示模塊等的結(jié)合構(gòu)建數(shù)字電壓表。由于單片機的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出來。此方案的原理是模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓端，被測量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測電壓。模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換芯片將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號

53、，然后通過對單片機系統(tǒng)進行軟件編程，使單片機系統(tǒng)能按規(guī)定的時序來采集這些數(shù)字信號，通過一定的算法計算出被測量電壓的值。最后單片機系統(tǒng)將計算好了的被測電壓值按一定的時序送入顯示電路模塊加以顯示。</p><p>　　此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點，還能改進上一種設(shè)計方案設(shè)計不靈活，難于在原基礎(chǔ)上進行功能擴展等不足。</p><p><b>　　4 總體方案設(shè)計</b&

54、gt;</p><p><b>　　4.1 設(shè)計要求 </b></p><p>　?、?以單片機為核心器件，組成一個簡單的直流數(shù)字電壓表。</p><p>　　⑵ 能夠測量0-5V之間的直流電壓值。</p><p>　?、?要求能在4位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測量的最小分辨率為 1.019v，測量誤差

55、為±0.02v。 </p><p>　?、?盡量使用較少的元器件。 </p><p><b>　　4.2 設(shè)計思路 </b></p><p>　　由上述可知，由單片機和A/D轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建的的方案優(yōu)勢明顯，本次設(shè)計也是選擇了該方案。</p><p>　　根據(jù)單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點本次設(shè)計以單片機為核心的電壓測量系

56、統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機和A/D轉(zhuǎn)換器核心內(nèi)件，能夠在單片機的控制下監(jiān)測八路的輸入電壓值，用8位串行A/D轉(zhuǎn)換器進行0-5V量程自動轉(zhuǎn)換，并且測量的電壓值可通過三位數(shù)碼管顯示，同時用一位數(shù)碼管顯示選擇通道。</p><p>　　圖4-1 數(shù)字電壓表總體設(shè)計方框圖</p><p><b>　　4.3 設(shè)計方案</b></p><p>　　硬件電路設(shè)計由

57、6個部分組成: A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機、顯示系統(tǒng)、時鐘電路、復(fù)位電路以及測量電壓輸入電路。硬件電路設(shè)計框圖如圖4-1所示。</p><p><b>　　5 硬件簡介</b></p><p>　　5.1 本設(shè)計單片機的選擇</p><p>　　5.1.1常用單片機的特點比較本</p><p>　　在這一設(shè)計中，我們涉及到了

58、一個關(guān)鍵系統(tǒng)模塊—單片機系統(tǒng)模塊，而目前單片機的種類是很繁多的，主要有主流的8位單片機和高性能的32位單片機，結(jié)合本設(shè)計各方面因素，8位單片機對于本設(shè)計已經(jīng)是綽綽有余了，但將用哪一種類8的單片機呢？在這里，不得不先簡單的介紹一下幾種常用的8位單片機。</p><p>　　單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)，具有一個完整計算機51 系列單片機，AVR單片機，PIC單片機。</p><

59、p>　　應(yīng)用最廣的8位單片機還是INTEL的51系列單片機。51系列單片機的特點是：硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史悠久，世界有許多芯片公司都買了51的芯片核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴充其性能，使得芯片的運行速度變得更快，性價比更高。 </p><p>　　AVR 單片機是ATMEL公司推出較新的單片機，它的顯著特點是：高性能，低功能，高速度，指令單周期為主，但性格方面比51單片機要高。有專門的I/

60、O方向寄存器。雖然有轉(zhuǎn)強的驅(qū)動電壓，但I/O口使用不比51單片機方便。PIC單片機系列是美國微芯公司的產(chǎn)品，也是市面上增長最快的單片機之一，屬精簡指令集單片機，其特點是：高速度，高性能，但在性格方面比51單片機要高，也有專門的,I/O方向寄存器，I/O 口使用不比 51單片機方便。 </p><p>　　5.1.2 單片機的選擇</p><p>　　本設(shè)計中選用是51系列的AT89C52，

61、它是低電壓，低功耗，高性能的CMOS8 位單片機，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和256B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，2個 I/O 口線, 3 個 16 位定時/計數(shù)器，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路，并與 MCS-51系列單片機兼容。在設(shè)計中，單片機起著連接硬件電路與程序運行及存儲數(shù)據(jù)的任務(wù)，一方面，它將 A/D 轉(zhuǎn)換器。顯示器和語音芯片等通過I/O口地址線和數(shù)據(jù)線連接起來；另一方面， 它將用戶下載的程序通過控制總線控制數(shù)據(jù)的輸入輸出，從而

62、實現(xiàn)冊電壓的功能。</p><p>　　圖5-1單片機總控制電路</p><p>　　5.1.3 STC89C52單片機介紹</p><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機

63、。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。</p><p>　　單片機總控制電路如圖5-1所示。</p><p><b>　　(1) 時鐘電路</b></p><p>　　STC89C52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘

64、可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖5-2 (a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。</p><p>　　外部方式的時鐘電路如圖5-2（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要

65、求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。</p><p>　　RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。</p><p>　?。╝）內(nèi)部方式時鐘電路

66、 （b）外部方式時鐘電路</p><p><b>　　圖5-2 時鐘電路</b></p><p>　　RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。</p><p>

67、　　(2) 復(fù)位及復(fù)位電路</p><p><b>　　a、復(fù)位操作</b></p><p>　　復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。</p><p>　　除PC之外

68、，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表5-1所示。</p><p>　　b、復(fù)位信號及其產(chǎn)生</p><p>　　RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。</p><p>　　產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯如圖5-3所

69、示。 </p><p>　　表5-1一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)</p><p>　　圖5-3復(fù)位信號的電路邏輯圖</p><p>　　整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。</p><p>　

70、　復(fù)位操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。</p><p>　　上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖 5-4（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。</p><p>　　按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖5-4

71、（b）所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的，其電路如圖5-4（c）所示。</p><p>　　（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位</p><p><b>　　圖5-4復(fù)位電路</b></p><p>　　上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間

72、大于2個機器周期。</p><p>　　本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖5-4（b）上電復(fù)位方式。</p><p>　　STC89C52具體介紹如下：</p><p>　　① 主電源引腳（2根）</p><p>　　VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源</p><p>　　GND(Pin20)：接地線</p>

73、<p>　?、?外接晶振引腳（2根）</p><p>　　XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端</p><p>　　XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端</p><p>　　③ 控制引腳（4根）</p><p>　　RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù) 位。&l

74、t;/p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號</p><p>　　PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號</p><p>　　EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指 令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。</p><p>　?、?可編程輸入/輸出引腳（32根）<

75、;/p><p>　　表5-2 STC89C52主要功能</p><p>　　STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每 個口有8位（8根引腳），共32根。</p><p>　　PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）

76、：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7 </p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7 </p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7</p><p>　　STC89C52主要功能如表5-2所示。</p><p>　　(3

77、) 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　單片機最小系統(tǒng)由一個單片機、一個晶振和2 個磁片電容組成，是單片機外圍核心電路，如圖5-5所示。</p><p>　　5.2 本設(shè)計顯示器件選擇</p><p>　　5.2.1 常用顯示器件簡介</p><p>　　本次設(shè)計中有顯示模塊，而常用的顯示器件比較多，有數(shù)碼管，LED點陣，1602液晶，128

78、64液晶等。 </p><p>　　數(shù)碼管是最常用的一種顯示器件，它是由幾個發(fā)光二極管組成的8字段顯示器件，其特點是價格非常的便宜，用也非常的方便，顯示效果非常的清楚。小電流下可以驅(qū)動發(fā)光，發(fā)光響應(yīng)時間極短，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長。但數(shù)碼管只能是顯示0—9的數(shù)據(jù)。不能夠顯示字符，這也是數(shù)碼管的不足之處。</p><p>　　圖5-5 單片機最小系統(tǒng)圖</p>&

79、lt;p>　　LED陣顯示器件是由好多個發(fā)光二極管組成的。具有高亮度，功耗低，視角大，壽命長，耐濕，冷，熱等特點，LED點陣顯示器件可以顯示數(shù)字，英文字符，中文字符等。但用LED點陣顯示的軟件程序設(shè)計比較麻煩32個字符。1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字，英文字母的大小寫，常用的符號，和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。使用時直接編寫軟件程序按一定的時序

80、驅(qū)動即可。它的特點是顯示字跡清楚，價格相對便宜。</p><p>　　12864液晶也是一種工業(yè)字符型液晶，它不僅能夠顯示1602液晶所可以顯示的字符，數(shù)字等信息，而且還可以顯示8*4個中文漢字和一些簡單的圖片，顯示信息也非常的清楚。使用時也直接編寫軟件程序按一定的時序驅(qū)動即可。不過它的價格比1602液晶貴了很多。</p><p>　　5.2.2 顯示器件的選擇</p>&l

81、t;p>　　數(shù)碼管是最常用的一種顯示器件，它是由幾個發(fā)光二極管組成的8字段顯示器件，其特點是價格非常的便宜，用也非常的方便，顯示效果非常的清楚。小電流下可以驅(qū)動發(fā)光，發(fā)光響應(yīng)時間極短，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長。因此本次設(shè)計選用了數(shù)碼管作為顯示器件。</p><p>　　5.2.3 LED 介紹</p><p>　　LED顯示是用發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)碼管

82、，其外形結(jié)構(gòu)如圖所示，由圖5-6可見它由8個發(fā)光二極管構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示0～9、A～F及小數(shù)點。</p><p>　?。╝）管腳配置 (b) 共陰極 (c) 共陽極</p><p><b>　　圖 5-6 數(shù)碼管</b></p><p>　　LED顯示器分為共陰極和共陽極，共陰極是將8個發(fā)光

83、二極管陰極連接在一起作為公共端，而共陽極是將8個發(fā)光二極管的陽極連接在一起作為公共端。LED顯示器有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方式，靜態(tài)顯示是將共陰極聯(lián)到一起接地，每位的顯示段（a-dp）分別與一個8位的鎖存器輸出相連。由于顯示的各位可以相互獨立，各位可以互相顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。并且由于各位由一個8位鎖存器控制段選線，故在同一時間內(nèi)每一位顯示的字符可以不同。這種方式占用鎖存器較多。動態(tài)顯示是將所

84、有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個8位的I/O口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的陰極分別由相應(yīng)的I/O口控制，實現(xiàn)各位的分時選通。要LED能夠顯示相應(yīng)的字符，就必須采用動態(tài)掃描方式，只要每位顯示的時間足夠短，則可造成多位同時顯示的假象，達成顯示的目的。在數(shù)字電路中常常要把數(shù)據(jù)或運算結(jié)果通過半導(dǎo)體數(shù)碼管、液晶數(shù)碼和熒光數(shù)碼管，用十進制數(shù)顯示出來。</p><p>　　發(fā)光二極管的工作電壓為1.5V-3.0V，

85、工作電流為己毫安到幾十毫安，壽命很長。半導(dǎo)體數(shù)碼管將十位數(shù)分成七個字段，每段為一個發(fā)光二極管，其字形結(jié)構(gòu)，選擇不同的字段發(fā)光，可顯示出不同的字型。共陽極：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成共陽極。使用時公共端接Vcc，當(dāng)某陽極為低電平時，該發(fā)光二極管就導(dǎo)通發(fā)光。輸出一個段碼就可以控制LED顯示器的字型，表5-3給出了段碼與字型的關(guān)系，假定a、b、c、d、e、f、g、DP分別對應(yīng)D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7。</p&g

86、t;<p>　　表5-3 段碼與字型的關(guān)系</p><p>　　5.3 本設(shè)計A/D芯片介紹</p><p>　　5.3.1 常用的A/D芯片介紹</p><p>　　常用的A/D芯片有AD0809，AD0832，LC2543C等幾種。下面簡單介紹一下這三種芯片。</p><p>　　AD0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它

87、是由一個8路的模擬開關(guān)，一個地址鎖存譯碼器，一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。些A/D轉(zhuǎn)換器是的特點是8位精度，屬于并行口，如果輸入的模擬量變化大快，必須在輸入之前增加采樣電路。</p><p>　　AD0832也是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，可支持致命傷個單端輸入通道和一個差分輸 入通道。它易于和微處理器接口或獨立使用；可滿

88、量程工作；可用地址邏輯多路器選通各輸 入通道。</p><p>　　TLC2543C是12位開關(guān)電容逐次逼近 A/D 轉(zhuǎn)換，每個器件有三個控制輸入端，片選， 輸入/輸出時鐘以及地址輸入端。它可以從主機高速傳輸轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。它有高速的轉(zhuǎn)換，通用的控制能力，具有簡化比率轉(zhuǎn)換，刻度以及模擬電路與邏輯電路和電源噪聲隔離，耐高溫等特點。 </p><p>　　綜合上述幾種A/D轉(zhuǎn)換芯片的特點，為了滿足本

89、次設(shè)計需求，本次設(shè)計選用ADC0809芯片</p><p>　　5.3.2 ADC0809芯片介紹</p><p>　　隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前不同廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了多種型號的A/D轉(zhuǎn)換器，以滿足不同應(yīng)用場合的需要。如果按照轉(zhuǎn)換原理劃分，主要有3種類型，即雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器。目前最常用的是雙積分和逐次逼近式。本次設(shè)計采用8位逐次逼近式A/

90、D轉(zhuǎn)換器ADC0809。</p><p><b>　　1）主要特性</b></p><p>　　a、8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 　 b、具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 　 c、轉(zhuǎn)換時間為100μs　 d、單個＋5V電源供電 　 e、模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。 　 f、工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度。　 g、低功耗，約

91、15mW。</p><p><b>　　2）引腳功能</b></p><p>　　ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖5-6 所示。下面說明各引腳功能。 　　IN0～IN7：8路模擬量輸入端?！　?-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用與選通8路模擬輸入中的一路。如表5-4所示。 　<

92、/p><p>　　表5-4 ADDA、ADDB、ADDC真值表</p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 　 　START： A／D轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。 　　 EOC： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 　 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才

93、能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量?！?　CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 　　 REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。 　　 Vcc：電源，單一＋5V。 　 　GND：地。</p><p>　　ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 A／D轉(zhuǎn)換，之后

94、EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。</p><p>　　圖5-6 ADC0809引腳圖</p><p><b>　　6 接口電路</b></p><p><b&

95、gt;　　6.1 顯示電路</b></p><p>　　設(shè)計中采用的是7段LED數(shù)碼管來顯示電壓值。LED具有耗電低、亮度高、視角大、線路簡單、耐震及壽命長等優(yōu)點，它由4個發(fā)光二極管組成。把4個發(fā)光二極管連在一起，公共端接高電平，叫共陽極接法，相反，公共端接低電平的叫共陰極接法，我們采用共陽極接法。 若要顯示多個數(shù)字，只要讓若干個數(shù)碼管的位碼循環(huán)為高電平就可以了。</p><p&g

96、t;　　根據(jù)設(shè)計要求，顯示電路需要4位LED數(shù)碼管來顯示電壓值 。利用單片機的I/O口驅(qū)動LED數(shù)碼管的亮滅，設(shè)計中由P1口驅(qū)動LED的段碼顯示，即顯示字符，由P3口選擇LED位碼，即選擇點亮哪位LED來顯示。</p><p>　　電路如圖6-1所示（本次設(shè)計中在數(shù)碼管和單片機之間加了74HC244芯片）。</p><p>　　圖6-1 LED數(shù)碼管顯示電路</p><

97、p>　　6.2 ADC0809與單片機接口電路</p><p>　　ADC0809具有8路模擬輸入端口，由于ADC0809內(nèi)部含有輸出三態(tài)緩沖鎖存器，所以可以直接將8位數(shù)字量輸出端與單片機P0口相連。</p><p>　　P0端口作A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用，P2端口用作0809的A/D轉(zhuǎn)換控制。地址線（23~25腳）可決定對哪一路模擬輸入作A/D轉(zhuǎn)換。</p><p&

98、gt;　　22腳ALE為地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存。</p><p>　　6腳START為測試控制，當(dāng)輸入一個2us寬高電平時，就開始A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　7腳EOC為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，7腳輸出高電平。</p><p>　　9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當(dāng)OE腳為高電平，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從該端口輸出。<

99、;/p><p>　　10腳為ADC0809的時鐘輸入端，利用單片機30腳的六分頻晶振頻率再通過分頻器二分頻得到1MHz時鐘。 </p><p>　　圖6-2 ADC0809與AT89C52連接圖</p><p><b>　　7 具體設(shè)計思路</b></p><p><b>　　7.1 技術(shù)要求</b>&

100、lt;/p><p>　　簡易數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)主要利用A/D轉(zhuǎn)換器，處理過程如下：先用A/D轉(zhuǎn)換器對各路電壓值進行采樣，得到相應(yīng)的數(shù)字量，再按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運算得到對應(yīng)的模擬電壓值，然后把模擬值通過顯示器顯示出來。設(shè)計時假設(shè)待測的輸入電壓為8路，電壓值的范疇為0~5V，要求能在4位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測量的最小分辨率為0.019V，絕對測量誤差為+0.02V和-0.02V。</p&g

101、t;<p><b>　　7.2 設(shè)計方案</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809。ADC0809是8位的A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)輸入電壓為5.00V時，輸出的數(shù)據(jù)值為255（0FFH），因此最大分辨率為0.0196V（5/255）。ADC0809具有8路模擬量輸入端口，通過3位地址輸入端能從8路中選擇一路進行轉(zhuǎn)換

102、。如每隔一段時間依次輪流改變3位地址輸入端的地址，就能依次對8路輸入電壓進行測量。LED數(shù)碼管顯示采用軟件譯碼動態(tài)顯示。通過按鍵選擇可8路循環(huán)顯示，也可單路顯示，單路顯示可通過按鍵選擇顯示的通道數(shù)。</p><p>　　圖7-1 數(shù)字電壓表系統(tǒng)設(shè)計方案框圖</p><p>　　簡易數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)主要利用A/D轉(zhuǎn)換器，處理過程如下：先用A/D轉(zhuǎn)換器對各路電壓值進行采樣，得到相應(yīng)的數(shù)字量，

103、再按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運算得到對應(yīng)的模擬電壓值，然后把模擬值通過顯示器顯示出來。設(shè)計時假設(shè)待測的輸入電壓為8路，電壓值的范疇為0~5V，要求能在4位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測量的最小分辨率為0.019V，絕對測量誤差為+0.02V和-0.02V。</p><p>　　8 硬件電路系統(tǒng)模塊設(shè)計</p><p><b>　　8.1 總電路模塊</b>&

104、lt;/p><p>　　簡易數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)硬件電路由單片機、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼管顯示電路和按鍵處理電路組成，它的硬件電路如圖8-1。</p><p>　　8.2 硬件系統(tǒng)電路簡介</p><p>　　(1) ADC0809具有8路模擬量輸入通道IN0~IN7，通過3位地址輸入端C、B、A（23~25引腳）進行選擇。22引腳為地址鎖存控制端ALE，當(dāng)輸入為高電平時，C

105、、B、A引腳輸入的地址鎖存于ADC0809內(nèi)部的鎖存器中，經(jīng)內(nèi)部譯碼選中相應(yīng)的模擬通道。6引腳為啟動轉(zhuǎn)換控制端START，當(dāng)輸入一個2us寬的高電平脈沖時，就啟動ADC0809開始對輸入通道的模擬量進行轉(zhuǎn)換。7引腳為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC，ADC0809為逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)開始轉(zhuǎn)換時，EOC信號為低電平，經(jīng)過一定時間，轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC輸出高電平，轉(zhuǎn)換的結(jié)果存放在ADC0809內(nèi)部的輸出數(shù)據(jù)鎖存器中。9引腳為A/D轉(zhuǎn)

106、換數(shù)據(jù)輸出允許控制端OE，當(dāng)OE為高電平時，存放在輸出數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)通過ADC0809的數(shù)據(jù)線D0~D7輸出。10引腳為ADC0809的時鐘信號輸入端CLOCK。在連接時候，ADC0809的數(shù)據(jù)線D0~D7與AT89C51的P0口相連，ADC0809的地址引腳、地址鎖存端ALE、啟動信號START、數(shù)據(jù)輸出允許控制端OE分別與AT89C52的P2口相連，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC與AT89C5</p><p>　?。?/p>

107、2）LED數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式連接，通過AT89C52的P1口控制。P1口為LED數(shù)碼管的字段碼輸出端。 </p><p>　?。?）K1和K2是兩個按鍵開關(guān)，它通過單片機的P3.5和P3.6相連，K1用于單路顯示或多路循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換控制，K2當(dāng)單路顯示時通道選擇。</p><p>　　圖8-1 硬件總電路圖</p><p><b>　　9 系統(tǒng)軟件設(shè)計&

108、lt;/b></p><p>　　多路數(shù)字電壓表系統(tǒng)軟件程序由主程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序組成。</p><p><b>　　9.1 主程序</b></p><p>　　主程序包含初始部分、調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序和調(diào)用顯示程序，如圖9-1所示。初始化部分包含存放通道數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)初始化和顯示緩沖區(qū)初始化。另外，對于單路顯示和循環(huán)顯示，

109、系統(tǒng)設(shè)置一個標(biāo)志位00H控制，初始化時00H位設(shè)置為0，默認(rèn)為循環(huán)顯示，當(dāng)它為1時改變?yōu)閱温凤@示控制，00H位通過單路/循環(huán)按鍵控制。</p><p>　　圖9-1 主程序流程圖</p><p>　　9.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換子程序用于對ADC0809八路輸入模擬電壓進行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的數(shù)值存入8個相應(yīng)的存儲單元中，如圖9-2所示

110、。A/D轉(zhuǎn)換子程序每隔一定時間調(diào)用一次，即隔一段時間對輸入電壓采樣一次。</p><p><b>　　9.3 顯示子程序</b></p><p>　　LED數(shù)碼管采用軟件譯碼動態(tài)掃描方式。在顯示子程序中包含多路循環(huán)顯示程序和單路顯示程序，多路循環(huán)顯示程序把8個存儲單元的數(shù)值依次取出送到4個數(shù)碼管上顯示，每一路顯示1秒。單路顯示程序只對當(dāng)前選中的一路數(shù)據(jù)進行顯示。每路