数字电压表设计报告(终结版)

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1、数字电压表摘要在电子器件设计中，以单片机作为控制核心的系统得到了广泛的应用，尤其以MCS-51最为普遍。而数字电压表的基本原理是对直流电压进行模数转换，并将其结果用数字直接显示出来。为以单片机为控制核心实现数字电压表的设计，结合了模数转换技术，段码显示以及液晶显示，并结合ADC0809芯片及74HC573，进而实现了对5V以内的直流电压的准确测量，并在数码管以及液晶显示屏上同时显示。并进一步扩展，实现了最多可以对八路电压同时进行测量。而且对于超出测量范围的电压能够以LED灯的闪烁实现报警。关键词：MSC-51ADC0809数字电压表数模转换LCD16目录1.系统设计31.1方案设计与论

2、证31.1.1方案设计31.1.2方案论证31.2主要部件原理及参数计算31.2.1输入单元电路设计31.2.2A/D转换电路设计41.2.3单片机主控电路设计51.2.4电压显示电路设计61.3系统设计71.3.1硬件设计71.3.2软件设计流程72.系统测试92.1测试方法与结果92.2测试结论92.2.1功能实现92.2.2误差分析103.附录103.1参考文献103.2附图103.3源程序12161.系统设计1.1方案设计与论证数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，目前采用单片机设计的数字电压表，由于精度高、抗干扰能力强、可扩展性强、集成方便，还可以与PC进

3、行实时通信，所以以下方案均采用单片机设计。1.1.1方案设计方案一：基于MSP430F448单片机的数字电压表设计。MSP430F44x系列单片机片内集成了8路12位A／D、串行通信接口、看门狗定时器、比较器、硬件乘法器等外围设备模块，从而降低了应用电路的复杂程度，提高了系统的可靠性。该芯片可以工作于2．5V和3．3V两种电压下，其功耗非常低。方案二：使用AT89C51单片机作为核心控制芯片，并用TLC549串行芯片作模数采样芯片。其占用的单片机的I/O口少且占用电路面积小。其缺点是编程比较复杂。法案三：使用AT89C51单片机作为核心控制芯片，并采用ADC0809数模转换芯片其需要占

4、用一个I/O口，可以循环采样8路模拟通道。占用板子面积大但编程相对更为简单。1.1.2方案论证采用MSP430F44x系列单片机设计具有低功耗、系统稳定、外围电路简单等优点，但是考虑现有资源使用2．5V和3．3V电源供电具有一定难度。对比方案二和方案三，结合实际情况，采用TLC549串行芯片实现电路不具有可行性，所以本设计采用方案三。1.2主要部件原理及参数计算如何实现5V模拟电压转换成数字电压？如何实现数字电压经过控制显示在数码管上和液晶屏上？它们的参数如何设置？下面将回答这些问题。161.2.1输入单元电路设计输入电路的作用是把被测的模拟电压值送到模数转换器的模拟输入端，使用单片机

5、学习板输出5V直流电压，然后经过电位器选择不同的电压，最后将转换后的模拟电压送至ADC0809芯片。图1-2-1输入电压等效电路1.2.2A/D转换电路设计本设计采用ADC0809芯片进行数模转换，ADC0809是具有8通道、8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。A/D转换工作原理：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到

6、A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。其结构原理图和外部引脚图如图1-2-2所示。16图1-2-2ADC0809内部结构框图及引脚图本设计通过输入电路将8路输入电压送入ADC0809。并通过单片机P3端口控制实现模数转换，并将转换后的数字信号送入单片机的P2口。ADC0809芯片的时钟信号由单片机产生，送入芯片clock端口。芯片的基准电压和电源电压均由单片机学习板提供。1.2.3单片机主控电路设计AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（

7、FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种