课程设计-数字电压表

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1、湖南科技大学潇湘学院信息与电气工程系电子信息工程单片机课程设计报告数字电压表院系:专业:姓名:学号:指导老师:-13-单片机课程设计报告0954030208湖南科技大学潇湘学院信息与电气工程系电子信息工程概述在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，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。数字电压表简称DVM，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、测量速度快等特而得到

2、广泛应用[1]。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，将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础[2]。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

3、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[4]。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%。目前，数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换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[3]。本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容，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ADC0809对输入的模

4、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[11]。-13-单片机课程设计报告0954030208湖南科技大学潇湘学院信息与电气工程系电子信息工程一、设计目的§1.1设计目的利用单片机及ADC0809核心元件制作3位数字电压表，更好地学习掌握ADC0809的工作原理及A/D的转换编程方法。二、总体设计任务和要求§2.1系统设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序。硬件电路包括：单片机及外围电路，模拟信号采集电路，A/D转换电路，数码管显示电路，各部分电路的衔接。软件的程序可采用C语言或汇编，这里

5、采用汇编语言，详细的设计思路在后面介绍。§2.2设计方案数字电压表的设计方案很多，但采用集成电路来设计较流行。其设计主要是由模拟电路和数字电路两大部分组成，模拟部分包括A/D转换器，基准电源等;数字部分包括振荡器，数码显示，计数器等。其中，A/D转换器将输入的模拟量转换成数字量，它是数字电压表的一个核心部件，对它的选择一般有两种选择方案：1.采用双积分A/D转换器MC14433，它有多路调制的BCD码输出端和超量程输出端，采用动态扫描显示，便于实现自动控制。但芯片只能完成A/D转换功能，要实现显示功能还需配合其它驱动芯片等，使得整部分硬件电路板布线复杂，

6、加重了电路设计和实际焊接的工作。2.逐次逼近式A/D转换器。它的转换速度更快，而且精度更高，比如ADC0808、ADC0809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，将数字量送单片机进行分析和显示。这样电路设计简单，电路板布线不复杂，便于焊接、调试。这里采用这种方案。显示部分可以采用各类数码管或用LCD显示器显示。在此简化采用4位八段共阴极数码管对A/D转换变换后的结果加以显示。§2.3功能要求利用ADC0809设计实现数字电压表的测量值为0～5V，用电位器模拟ADC0809的输入电压，用3位数码管显示，实时模拟

7、数字电压表。-13-单片机课程设计报告0954030208湖南科技大学潇湘学院信息与电气工程系电子信息工程三、设计原理根据设计要求，选择AT89C51单片机作为核心控制器件。A/D转换采用ADC0809实现。与单片机的接口为P1和P2端口的高四位引脚。电压显示采用4位一体的LED数码管，LED数码管的段码输入，由并行端口P0产生；位码输入，由并行端口P2低四位产生。设计原理图如图二所示。四、硬件资源及其分配，硬件图§4.1核心元器件介绍§4.1.1芯片介绍1.单片机AT89C51介绍a.芯片引脚图：b.描述：AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位

8、单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）。和128字节的存取数