数字电压表的设计

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1、目录一、设计总体方案2二、硬件设计总的方框图2三、硬件电路各部分的设计3(一)A/D转换模块31、逐次逼近型A/D转换器原理32、ADC0808主要特性33、ADC0808的外部引脚特征4(二)单片机系统61、STC89C51的性能62、STC89C51各引脚功能6(三)复位电路和时钟电路81、复位电路的设计82、时钟电路设计9(四)LED显示系统设计91、LED基本结构92、LED显示器的选择103、LED显示器与单片机接口设计10(五)总体电路设计11四、软件程序设计12(一)程序设计总方案12(二)系统子程序设计121、初始化程序

2、122、A/D转换子程序123、显示子程序13(三)软件程序13五、Proteus软件仿真16(一)软件调试16(二)显示结果16六、小结17参考文献18数字电压表的设计(应用电子技术专业应电(10)1班,李缓缓)摘要: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。数字电压表从1952年问世以来,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化),另一方面,精度也从0.01%-0.005%。本文

3、介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计。该系统的数字电压表电路简单,所用的元件较少,成本低,且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值,并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。关键词:单片机;数字电压表;7段数码管一、设计总体方案本次实训是以简易数字直流电压表的设计为内容,本系统主要包括三大模块:转换模块、数据处理模块及显示模块。其中,A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换,控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理,最后驱动输出装置LED显示数字电压信号。二、硬件设计总的方框图

4、硬件电路设计由6个部分组成;A/D转换电路,STC89C51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1数字电压表系统硬件设计框图三、硬件电路各部分的设计(一)A/D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

5、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用。1、逐次逼近型A/D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

6、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。其原理框图如图2所示:图2逐次逼近式A/D转换器原理图2、ADC0808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

7、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。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:128μs;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。3、ADC0808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3ADC0808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

8、输入和控制被转换的模拟电压。其中地址输入控制(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,AD

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