简易数字电压表设计
目录
前言 ........................................................................................................................................ - 1 - 1．任务设计 .......................................................................................................................... - 2 -
1.1 任务要求 .................................................................................................................. - 2 -
1.1.1 设计任务 ...................................................................................................... - 2 - 1.1.2 功能要求 ...................................................................................................... - 2 - 1.2 方案与论证 .............................................................................................................. - 2 -
1.2.1 A/D转换 ....................................................................................................... - 2 - 1.2.2显示器的选择 ............................................................................................... - 2 - 2．设计原理 .......................................................................................................................... - 2 -
2.1单片机AT89C51简介 .............................................................................................. - 2 - 2.2 ADC0808简介 ........................................................................................................... - 3 - 2.3 LED数码管的简介 ................................................................................................... - 4 - 3．系统硬件设计 .................................................................................................................. - 5 -
3.1硬件系统总框图 ...................................................................................................... - 5 - 3.2原理图设计 .............................................................................................................. - 6 -
3.2.1 复位控制电路 .............................................................................................. - 6 - 3.2.2 时钟电路 ...................................................................................................... - 6 - 3.2.3 单片机电路图 .............................................................................................. - 7 - 4.系统软件设计 .................................................................................................................... - 8 -
4.1 程序框图 .................................................................................................................. - 8 - 4.2 主程序设计 .............................................................................................................. - 8 - 4.3 A/D转换程序 ........................................................................................................... - 9 - 4.4 中断服务程序 ........................................................................................................ - 11 - 5.总结与展望 ...................................................................................................................... - 11 -
5.1 PROTEUS仿真测试检验 ........................................................................................... - 11 - 5.2 总结 ........................................................................................................................ - 11 - 5.3心得 ........................................................................................................................ - 12 - 参考文献 .............................................................................................................................. - 13 - 附录 ...................................................................................................................................... - 14 -
附录1 系统设计原理图 ............................................................................................... - 14 - 附录2 PROTUES仿真图 .................................................................................................. - 15 - 附录3 源代码 ............................................................................................................... - 15 -
简易数字电压表设计
前言
数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化丈量技术，把连续的模拟量（直流输进电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通讯。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丈量、产业自动化仪表、自动测试系统等智能化丈量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量丈量技术进步到崭新水平。
数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，这有别于传统的以指针加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲惫。目前数字电压表的内部核心部件是A/D转换器， 转换器的精度很大程度上影响着数字电压表的正确度，本文A/D转换器采用ADC0809对输人模拟信号进行转换， 控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号。
数字式电压表是由高阻抗电压表头与分压电路组成的。数字式电压表头的等效输进电阻通常在200M欧以上，满量程时所流经的电流通常在1皮安左右。以上述表头制成的数字式电压表，满量程时所流经的电流与量程有关，通常在1皮安至100微安之间。数字电压表(数字面板表)是当前电子、电工、仪器、仪表和丈量领域大量使用的一种基本丈量工具有关数字电压表的书籍和应用已经非常普及了。
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简易数字电压表设计
1．任务设计
1.1 任务要求
1.1.1 设计任务
? 采用AD转换器对外部模拟信号进行测量； ? 使用4位共阳LED对测量结果进行显示；
? 画出完整的电路原理图（包含电源部分）和PCB板图。
1.1.2 功能要求
? 电压测量范围：0~5V； ? 能显示数字电压值； ? 测量精度：0.02V。
1.2 方案与论证
1.2.1 A/D转换
方案1：采用ADC0808 方案2：采用ADC0832 方案3：采用PCF8591 方案4：采用MAX1549
综上所述，最终采用了并行AD转换器ADC0808对外部模拟信号进行测量。
1.2.2显示器的选择
方案1：采用数码管显示器、 方案2：采用LCD显示器 方案3：采用CRT
综上所述，最终选择了四位LED数码管来显示电压值。
2．设计原理
2.1单片机AT89C51简介
AT89C51的引脚如图1所示，功能介绍如下： ? VCC：电源端，接+5V。 ? GND：接地。
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简易数字电压表设计 12? XTAL1：接外部晶体的一个引脚，CHMOS单片机采用外部时钟信号时，时钟信号由此引脚引入。 ? XTAL2：接外部晶体的一个引脚，HMOS采用外部时钟信号时，外部时钟信号由此引脚引入。 ? PSD/VPD:复位信号输入，VCC掉电后，此引脚可接备用电源，低功耗条件下D保持内部RAM中的数据。 ? ALE/PROG：地址锁存允许；对AT89C51单片机内EPROM编程时，编码脉冲由该引脚引入。 ? EA/VPP：EA=0时，单片机只访问外部程序存储器；当EA=1时，单片机访问内部程序存储器；在AT89C51单片机片内EPROM编程期间，此引脚引入21V编程电源VCC。 ? P0口：为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。她的内部缺少一个上拉电阻。 ? P1口：是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出J?4TTL门电流。 ? P2口：为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4C个TTL门电流。P3口：P3口为双功能静态端口。 1234567891011121314151617181920P1.0(T2)P1.1(T2EX)P1.2P1.3P1.4P1.5(MOSI)P1.6(MISO)P1.7(SCK)RSTP3.0(RXD)P3.1(TXD)P3.2(INT0)P3.3(INT1)P3.4(T0)P3.5(T1)P3.6(WR)P3.7(RO)XTAL2XTAL1GNDVCCP0.0(AD0)P0.1(AD1)P0.2(AD2)P0.3(AD3)P0.4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)P0.7(AD7)EA(VPP)ALE(PROG)PSENP2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)P2.4(A12)P2.3(A11)P2.2(A10)P2.1(A9)P2.0(A8)4039383736353433323130292827262524232221B 图1 AT89C51引脚图 2.2 ADC0808简介 89S52- 3 -