2022年机电一体化大学本科方案设计书基于单片机的数字电压表的方案设计书.docx

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1、精品学习资源编号淮安信息职业技术学院毕业论文题 目基于单片机的数字电压表的设计同学姓名学号系部电气工程系专业机电一体化班级指导老师顾问老师二一二年十月欢迎下载精品学习资源摘要本文介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计；该设计主要由三个模块组成： A/D 转换模块，数据处理模块及显示模块；A/D 转换主要由芯片 ADC0809来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块；数据处理就由芯片AT89C51来完成，其负责把 ADC0809传送来的数字量经过肯定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外 , 它仍掌握着 ADC0809芯片工作；该系统的数字电压表电

2、路简洁，所用的元件较少，成本低，且测量精度 和牢靠性较高；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】【A/D 转换】【 AT89C51】 【ADC080】9欢迎下载精品学习资源目 录第一章绪论 3其次章设计背景 42.1 单片机 42.1.1 单片机的简介 42.1.2 单片机的应用领域 52.2 数字电压表 42.2.1 数字电压表的特点 4第三章设计目的与功能要求 53.1 设计目的 53.2 功能要求 5第四章总体设计 64.1 系统设计 64.2 设计方案 64.3 总体设计框图 7第五章设

3、计原理图 75.1 设计原理图 8第六章硬件电路设计 96.1 信号调理模块 96.1.1 电压极性检测电路 96.1.2 电压范畴粗测电路 96.1.3 量程切换电路 96.2 单片机模块 106.2.1 芯片的介绍和挑选 106.3 A/D 转换模块 136.3.1 芯片的介绍和挑选 136.3.2 原理图 156.4 显示模块 156.4.1 LED 数码管 156.4.2 LED 数码管与单片机接口设计 17第七章总体电路设计 197.1 总体电路设计 19第八章软件设计 208.1 汇编流程图 208.2 汇编程序 218.3 程序说明 23第九章总结 24参考文献 25欢迎下载精品

4、学习资源第一章 绪论电子电压表主要用于测量各种高、低频信号电压，它是电子测量中使用最广泛的仪器之一；依据测量结果的显示方式及测量原理不同，电压测量仪器可分为两大类：模拟式电压表 AVM ）和数字式电压表（ DVM ）；模拟式电压表是指针式的，多用磁电式电流表作为指示器，并在表盘上刻以电压刻度；数字式电压表第一将模拟量经模数（A/D ）转换器变成数字量，然后用电子计数器计数，并以十进制数字显示被测电压值；众所周知，模拟电压表精度较高，曾经有很宽阔的市场，现在依旧有不少工程师依旧在使用模拟电压表；的确模拟电压表在显示测量值方面精度校准，然而却也存在问题；模拟电压表采纳用指针式，里面是磁电或电磁式结

5、构，所以其响应速度较慢；然而在高速进展的当今社会，高速信号处理的需求越来越多，由于模拟电压表响应速度较慢已经不适用与高速信号领域，取而代之的将是数字电压表；但数字电压表由于存在采样误差，精度不是很高；不过目前可以通过技术手段来缩小误差；使其精度达到与模拟电压表一样精确甚至更高；可见将来数字电压表必将取代模拟电压表；现在有越来越多的数字测量仪器的显现但原理皆与数字电压表殊途同归，因此讨论数字电压表有着很大现实意义；欢迎下载精品学习资源其次章 设计背景2.1 单片机2.1.1 单片机的简介单片微型运算机简称单片机，是典型的嵌入式 微掌握器（ Microcontroller Unit ），常用英文字

6、母的缩写 MCU 表示单片机，单片机又称单片微掌握器， 它不是完成某一个规律功能的芯片，而是把一个计 算机系统集成到一个芯片上；相当于一个微型的计算机，和运算机相比，单片机只缺少了I/O 设备；概括的讲：一块芯片就成了一台运算机；它的体积小、质量轻、价格廉价、为学习、应用和开发供应了便利条件；同时，学习使用单片机是明白运算机原理与结构的正确挑选；它最早是被用在工业掌握领域；由于单片机在工业掌握领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器进展而来；最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使运算机系统更小，更简洁集成进复杂的而对体积要求严格的掌握设备当中；INT

7、EL 的 Z80 是最早依据这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是8 位或 4 位的；其中最胜利的是 INTEL 的 8031 ，此后在 8031 上进展出了MCS51系列单片机系统；由于简洁牢靠而性能不错获得了很大的好评；尽管 2000 年以后 ARM 已经进展出了 32 位的主频超过 300M 的高端单片机，直到目前基于8031 的单片机仍在广泛的使用；在许多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用；事实上单片机是世界上数量最多处理器，随着单片机家族的进展壮大，单片机和专用处理器的进展便分道扬镳；现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机；

8、手机、电话、运算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件 中都配有 1-2 部单片机； 汽车上一般配备 40 多部单片机，复杂的工业掌握系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他运算的总和，甚至比人类的数量仍要多；欢迎下载精品学习资源2.1.2 单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹；导弹的导航装置，飞机上各种外表的掌握，运算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时掌握和数据处理，广泛使用的各种智能IC 卡，民用豪华轿车的安全保证系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的掌握，以及程控玩具、电子宠物等等，

9、这些都离不开单片机；更不用说自动掌握领域的机器人、智能外表、医疗器械以及各种智能机械了；因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批运算机应用与智能化掌握的科学家、工程 师；单片机广泛应用于仪器外表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化治理及过程掌握等领域，大致可分如下几个范畴：智能仪器单片机具有体积小、功耗低、掌握功能强、扩展敏捷、微型化和使用便利等优点，广泛应用于仪器外表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量；采纳单片机掌握使得仪器外表数字化、智能 化、微型化，且功能比起采纳电子或数字电路更

10、加强大；例如精密的测量设备（电压表、功率计，示波器，各种分析仪）；工业掌握单片机具有体积小、掌握功能强、功耗低、环境适应才能强、扩展敏捷和使用便利等优点，用单片机可以构成形式多样的掌握系统、数据采集系 统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用掌握系统；例如工厂流水线的智能化治理，电梯智能化掌握、各种报警系统， 与运算机联网构成二级掌握系统等；家用电器现在的家用电器广泛采纳了单片机掌握，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备和白色家电等；网络和通信现代的单片机普遍具备通信接口，可以很便利地与运算机进行数据通信，为在运算机网络和通信设备间

11、的应用供应了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机灵能掌握，从手机，电话机、小型程控交换 机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等；医用设备领域单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析欢迎下载精品学习资源仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等；模块化系统某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员明白其内部结构；如音乐集成单片机，看似简洁的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于运算 机的 原理 ； 如： 音 乐 信号 以数 字的

12、形式 存于 储备器中 （ 类 似于ROM ），由微掌握器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）；在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也便利于更换；汽车电子单片机在汽车电子中的应用特别广泛，例如汽车中的发动机掌握器，基于 CAN 总线的汽车发动机灵能电子掌握器、统、制动系统、胎压检测等；GPS 导航系统、 abs 防抱死系此外，单片机在工商、金融、科研、训练、电力、通信、物流和国防航空航天等领域都有着特别广泛的用途；2.2 数字电压表2.2.1 数字电压表的特点数字电压表 DVM是将被测的电压模拟量自动转换成开关量，然后进行数字编码、译码，以数字形式显

13、示出来的一种电测外表，它具有如下主要特 点:(1) 精确度高 :目前可达到 10-6 数量级，因此用它代替直读外表，可大大提高测量精度；(2) 灵敏度高 :一般可做到 10 微伏至 1 微伏，目前已有10-9 伏数量级的外表；(3) 输入阻抗高 :一般可达 1000 兆欧以上，而且工作时零电流很小，一般可达 10-10 安；(4) 测量速度快 :采样速度一般每秒种为几十次到上万次，甚至可达百万次；(5) 读数精确 :因是数字显示，所以读数精确，可以排除人为的读数误差； 6使用便利用途广 : 开机预热预调后即可使用，可配接打印机自动记数.仍可配接相应的转换器，用来测量沟通电压、直流电流、电阻和温

14、度等参量；欢迎下载精品学习资源第三章 设计目的与功能要求3.1 设计目的通过制作简易的数字电压表，加深对所学专业学问的熟悉，提高分析， 解决工程实际问题的才能，提高对单片机的应用才能，提高收集文献，资料的才能，从而达到综合运用所学的专业学问进行电子产品设计，制作与调试的才能；3.2 功能要求以 MCS-51 系列单片机为核心器件，组成一个简洁的直流数字电压表；采纳 1 路模拟量输入，能够测量0-5V 之间的直流电压值；电压显示用 4 位一体的 LED 数码管显示，至少能够显示两位小数；尽量使用较少的元器件；欢迎下载精品学习资源第四章 总体设计4.1 系统设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序；

15、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，各部分电路的连接；软件的程序可采纳C 语言或汇编，这里采纳汇编语言，具体的设计思路在后面介绍；4.2 设计方案数字电压表的设计方案许多，但采纳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，对它的挑选一般有两种挑选方案：1. 采纳双积分 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，采纳动态扫描显示

16、，便于实现自动掌握；但芯片只能完成A/D 转换功能，要实现显示功能仍需协作其它驱动芯片等，使得整部分硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作；2. 逐次靠近式 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； 这样电路设计简洁，电路板布线不复杂，便于焊接、调试；这里采纳这种方 案；显示部分可以采纳各类数码管或用LCD 显示器显示；在此简化采纳 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；欢迎下载精品学习资源4.3 总

17、体设计框图图 4-31 总体设计框图欢迎下载精品学习资源第五章 设计原理图5.1 设计原理图图 5-11 设计原理图欢迎下载精品学习资源第六章 硬件电路设计6.1 信号调理模块该部分主要实现的功能是自动量程切换和电压变换，模块主要由电压极性 检 测 电 路 、 电 压 范 围 粗 测 电 路 、 电 压 变 换 电 路 三 部 分 组 成 ；6.1.1 电压极性检测电路 电压极性检测电路采纳过零比较器检测负电压的方式实现的，运算放大器 LM324 的反向端接地，同向端通过 100K 电阻接输入信号；图 6-116.1.2 电压范畴粗测电路 为了粗略地得到被测量的电压范畴我们采纳多组比较器的方式

18、，通过阶梯式比较的方法确定输入电压的范畴；图 6-126.1.3 量程切换电路电路由衰减电阻、切换继电器和运算放大器组成，欢迎下载精品学习资源对应的是衰减 1/2、1/3、1/4 和无零漂放大 50 倍，切换电路如下列图；电压变换到 0-5V 标准信号后，再由A/D 转换进行采样，最终由单片机算法仍原；6.2 单片机模块6.2.1 芯片的介绍和挑选单片机 AT89C51 介绍AT89C51 是 一 种 带 4K字 节 FLASH存 储 器 （ FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理

19、器，俗称单片机； AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读储备器的单片机；单片机的可擦除只读储备器可以反复擦除1000 次；该器件采纳ATMEL高密度非易失储备器制造技术制造，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 和闪耀储备器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微掌握器， AT89C2051 是它的一种精简版本； AT89C51 单片机为许多嵌入式掌握系统供应了一种敏捷性高且价廉的方案；形状及引脚排列如图6-21 所示图 6-21 芯片引脚图(1) 主要特性与 MCS-51 兼容4K 字节可编程闪耀储备器寿命

20、： 1000 写/擦循环数据保留时间： 10 年全静态工作： 0Hz-24MHz欢迎下载精品学习资源三级程序储备器锁定1288 位内部 RAM32 可编程 I/O 线两个 16 位定时器计数器5 个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路(2) 引脚描述VCC ：电源电压GND ： 地P0 口： P0 口是一组 8 位漏极开路双向 I/O 口，即地址 /数据总线复用口；作为输出口时，每一个管脚都能够驱动8 个 TTL 电路；当 “1被”写入 P0 口时，每个管脚都能够作为高阻抗输入端；P0 口仍能够在拜访外部数据储备器或程序储备器时，转换地址和数据总线复用，并在这时激活内

21、部的上拉电阻；P0 口在闪耀编程时， P0 口接收指令，在程序校验时，输出指令，需要接电阻；P1 口： P1 口一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动 4 个 TTL 电路；对端口写 “1，”通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口；由于内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流；闪耀编程时和程序校验时， P1口接收低 8 位地址；P2 口： P2 口是一个内部带有上拉电阻的8 位双向 I/O 口， P2 的输出缓冲级可驱动 4 个 TTL 电路；对端口写 “1，”通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时，可作为输入口；由于内部有电阻，某个引脚被外部

22、信号拉低时会输出一个电流；在拜访外部程序储备器或16 位地址的外部数据储备器时， P2口送出高 8 位地址数据；在拜访 8 位地址的外部数据储备器时， P2 口线上的内容在整个运行期间不变；闪耀编程或校验时，P2 口接收高位地址和其它掌握信号；P3 口： P3 口是一组带有内部电阻的 8 位双向 I/O 口， P3 口输出缓冲故可驱动 4 个 TTL 电路；对 P3 口写如“1时”，它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时，被外部拉低的 P3 口将用电阻输出电流；P3 口除了作为一般的 I/O 口外，更重要的用途是它的其次功能，如下表所示：欢迎下载精品学习资源端口引脚P3.0其次功能RXDP3

23、.1TXDP3.2INT0P3.3INT1P3.4T0P3.5T1P3.6WRP3.7RDP3 口仍接收一些用于闪耀储备器编程和程序校验的掌握信号；RST ：复位输入；当震荡器工作时， RET 引脚显现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位；ALE/ PROG：当拜访外部程序储备器或数据储备器时，ALE 输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节；即使不拜访外部储备器， ALE 以时钟震荡频率的 1/16 输出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟或用于定时目的；要留意的是：每当拜访外部数据储备器时将跳过一个ALE 脉冲时，闪耀储备器编程时，这个引脚仍用于输入编程脉冲；假如必要，可对特别寄存器区中的8E

24、H 单元的 D0 位置禁止 ALE 操作；这个位置后只有一条MOVX 和 MOVC指令 ALE 才会被应用；此外，这个引脚会柔弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 无效；PSEN ： 程序 储存 答应 输出 是外部程 序储备器 的读 选通 信号 ， 当AT89C51 由外部程序储备器读取指令时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲；在此期间，当拜访外部数据储备器时，这两次有效的 PSEN 信号不显现；EA/VPP ： 外部拜访答应；欲使中心处理器仅拜访外部程序储备器，EA 端必需保持低电平；需要留意的是：假如加密位LBI 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态；如 EA 端

25、为高电平， CPU 就执行内部程序储备器中的指令；闪耀储备器编程时，该引脚加上+12V 的编程答应电压 VPP，当然这必需是该器件是使用 12V 编程电压 VPP；欢迎下载精品学习资源XTAL1 ：震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端；XTAL2 ：震荡器反相放大器的输出端；时钟震荡器 :AT89C51 中有一个用于构成内部震荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端；这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自然震荡器；外接石英晶体及电容 C1，C2 接在放大器的反馈回路中构成并联震荡电路；对外接电容 C1，C2 虽然没有特别

26、严格的要求，但电容容量的大小会稍微影响震荡频率的高低、震荡器工作的稳固性、起振的难易程序及温度稳固性；假如使用石英晶体，我们举荐电容使用30PF10PF，而假如使用陶瓷振荡器建议挑选 40PF10PF；用户也可以采纳外部时钟；采纳外部时钟的电路如图示；这种情形下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端， XTAL2 就悬空；由于外部时钟信号是通过一个2 分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特别要求，但最小高电平连续时间和最大的低电平连续时间应符合产品技术条件的要求；电路内部振荡外部振荡电路图 6-226.3 A/D 转换模块6.3.1 芯片的介绍和挑选

27、ADC0809 芯片ADC0809 是美国国家半导体公司生产的CMOS 工艺 8 通道， 8 位逐次靠近式 A/D 模数转换器；其内部有一个 8 通道多路开关，它可以依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；是目前欢迎下载精品学习资源国内应用最广泛的 8 位通用 A/D 芯片；欢迎下载精品学习资源(1) 主要特性图 6-31 引脚图欢迎下载精品学习资源1）8 路输入通道， 8 位 AD 转换器，即辨论率为 8 位；2） 具有转换起停掌握端；欢迎下载精品学习资源3） 转换时间为 100s时4） 单个 5V 电源供电钟为 640kHz 时，130s（时钟为 5

28、00kHz）欢迎下载精品学习资源5） 模拟输入电压范畴 0 5V ，不需零点和满刻度校准；6） 工作温度范畴为 -40 85 摄氏度7） 低功耗，约 15mW；(2) 外部特性（引脚功能）IN0 IN7 ：8 路模拟量输入端；DB0-DB7 ：8 位数字量输出端；ADDA 、ADDB 、ADDC ： 3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一路ALE ：地址锁存答应信号，输入，高电平有效；START ： A D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使 0809 复位，下降沿启动 A/D 转换）；EOC ： AD 转换终止信号，输出，当A D 转换终止

29、时，此端输出一个高电平（转换期间始终为低电平）；OE ： 数据输出答应信号，输入，高电平有效；当AD 转换终止时，此欢迎下载精品学习资源端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量；CLK ： 时钟脉冲输入端；要求时钟频率不高于REF （+）、REF （ -）： 基准电压；Vcc：电源，单一 5V；GND ： 接地；640KHZ ；6.3.2 原理图图 6-326.4 显示模块6.4.1 LED 数码管LED基本结构LED 是发光二极管显示器的缩写； LED 由于结构简洁、价格廉价、与单片机接口便利等优点而得到广泛应用；LED 显示器是由如干个发光二极管组成显示字段的显示器件 6 ；在单片

30、机中使用最多的是七段数码显示器；LED 七段数码显示器由8 个发光二极管组成显示字段，其中7 个长条形的发光二极管排列成“日”字形，另一个圆点形的发光二极管在显示器的右下角作为显示小数点用，其通过不同的组合可用来显示各种数字；LED 引脚排列如下图 6-41 所示:欢迎下载精品学习资源图 6-41LED 引脚排列LED数码管的挑选在应用系统中，设计要求不同，使用的LED 显示器的位数也不同，因此就生产了位数，尺寸，型号不同的LED 显示器供挑选，在本设计中，挑选4位一体的数码型 LED 显示器，简称“ 4-LED ”；本系统中前一位显示电压的整数位，即个位，后两位显示电压的小数位；4-LED

31、显示器引脚如下列图，是一个共阴极接法的4 位 LED 数码显示管，其中 a， b，c，e， f，g 为 4 位 LED 各段的公共输出端， 1、2、3、4 分别是每一位的位数选端，部结构是由 4 个单独的后，引出到器件的外部；dp 是小数点引出端， 4 位一体 LED 数码显示管的内LED 组成，每个LED 的段输出引脚在内部都并联图 6-42 4位 LED引脚对于这种结构的 LED 显示器，它的体积和结构都符合设计要求，由于4位 LED 阴极的各段已经在内部连接在一起，所以必需使用动态扫描方式（将全部数码管的段选线并联在一起，用一个I/O 接口掌握）显示；LED译码方式译码方式是指由显示字符

32、转换得到对应的字段码的方式，对于LED 数码管显示器，通常的译码方式有硬件译码和软件译码方式两种；欢迎下载精品学习资源显示字符共阴极字段码03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FH硬件译码是指利用特地的硬件电路来实现显示字符码的转换；软件译码就是编写软件译码程序，通过译码程序来得到要显示的字符的字段码，译码程序通常为查表程序3；本设计系统中为了简化硬件线路设计，LED 译码采纳软件编程来实现；由于本设计采纳的是共阴极 LED ，其对应的字符和字段码如下表所示；共阴极字段码表6.4.2 LED 数码管与单片机接口设计由于单片机的并行口不能直接驱动LED 显示

33、器，所以，在一般情形下， 必需采纳专用的驱动电路芯片，使之产生足够大的电流，显示器才能正常工 作 7 ；假如驱动电路才能差，即负载才能不够时，显示器亮度就低，而且驱动电路长期在超负荷下运行简洁损坏，因此，LED 显示器的驱动电路设计是一个特别重要的问题；为了简化数字式直流电压表的电路设计，在LED 驱动电路的设计上，可以利用单片机 P0 口上外接的上拉电阻来实现，即将LED 的 A-G 段显示引脚和 DP 小数点显示引脚并联到 P0 口与上拉电阻之间，这样，就可以加大P0 口作为输出口德驱动才能，使得LED 能依据正常的亮度显示出数字，如图6-43所示；欢迎下载精品学习资源图 6-43 LED

34、 与单片机接口间的设计欢迎下载精品学习资源第七章 总体电路7.1 总体电路经过以上的设计过程，可设计出基于单片机的简易数字直流电压表硬件电路原理图如图 7-11 所示；图 7-11简易数字电压表电路图此电路的工作原理是：+5V 模拟电压信号通过变阻器VR1 分压后由ADC0809的 IN0通 道 进 入 （ 由 于 使 用 的 IN0通 道 ， 所 以ADDA,ADDB,ADDC均接低电平），经过模 /数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道 D0-D7 传送给 AT89C51 芯片的 P1 口， AT89C51 负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7 段数码管的显示段码传送给四位LE

35、D，同时它仍通过其四位 I/O 口 P2.0、P2.1、P2.2、P2.3产生位选信号掌握数码管的亮灭；此外， AT89C51 仍掌握 ADC0809 的工作；其中，单片机AT89C51 通过定时器中断从 P2.4 输出方波，接到ADC0809 的 CLOCK,P2.6 发正脉冲启动 A/D 转换， P2.5检测 A/D 转换是否完成，转换完成后， P2.7置高从 P1 口读取转换结果送给 LED 显示出来 3 ；简易数字直流电压表的硬件电路已经设计完成，就可以选取相应的芯片和元器件，利用 Proteus 软件绘制出硬件的原理，并认真地检查修改，直至形成完善的硬件原理图；但要真正实现电路对电压

36、的测量和显示的功能，仍需要有相应的软件协作，才能达到设计要求；欢迎下载精品学习资源第八章 软件设计8.1 汇编流程图开头系统初始化启动 A/D 转换采集 A/D 转换值数据转换N转换终止？Y调用显示YN三位是否显示完？ 完？Y读电压值END程序流程图欢迎下载精品学习资源8.2 汇编程序；初始化定义LED1 EQU 30H LED2 EQU 31HLED3 EQU 32H ；存放三个数码管的段码ADC EQU 35H ；存放转换后的数据ST BIT P3.2OE BIT P3.0EOC BIT P3.1；定义 ADC0809 的功能掌握引脚ORG 0000HLJMP MAIN ；跳转到主程序执行

37、ORG 0030H；主程序，各寄存器初始化，ADC0809 采集数据和调用显示主程序； MAIN: MOV LED1,#00HMOV LED2,#00HMOV LED3,#00H ；寄存器初始化CLR P3.4 SETB P3.5CLR P3.6；挑选 ADC0809 的通道 2 WAIT: CLR STSETB STCLR ST；在脉冲下降沿启动转换JNB EOC,$；等待转换终止SETB OE；答应输出信号MOV ADC,P1 ；暂存 A/D 转换结果CLR OE；关闭输出MOV A,ADC ；将转换结果放入 A 中，预备个位数据转换MOV B,#50 ；变换个位调整值 50 送 B DI

38、V ABMOV LED1,A ；将变换后的个位值送显示缓冲区LED1 MOV A,B ；将变换结果的余数放入 A 中，预备特别位变换MOV B,#5 ；变换特别位调整值 5 送 BDIV AB欢迎下载精品学习资源MOV LED2,A ；将变换后的特别位值送 LED2 MOV LED3,B ；最终的余数作百分位值送 LED3 LCALL DISP ；调用显示程序AJMP WAIT；显示子程序：DISP:MOV R1,#LED1CJNE R1,#5,GO；R1=5V.是往下执行，否，就到 GO MOV LED2,#0H ；是 5V，即最高值，将小数的特别位清零MOV LED3,#0H ；将小数的百

39、分位清零GO:MOV R2,#3 ；显示位数赋初值，用到 3 位数码管MOV R3,#0FDH ；扫描初值送 R3DISP1:MOV P2,#0FFH；关闭显示 ,目的防止乱码MOV A,R1 ；显示值送 AMOV DPTR,#TAB ；送表首地址给 DPTR MOVC A,A+DPTR ；查表取段码CJNE R2,#3,GO1；判定是否个位数码管？否就跳到GO1 ORL A,#80H ；将整数的数码管显示小数点GO1:MOV P0,A ；送段码给 P0 口MOV A,R3MOV P2,A ；送位码给 P2 口LCALL DELAY；调用延时MOV R3,ARL A ；转变位码MOV R3,A

40、INC R1 ；转变段码DJNZ R2,DISP1；三位是否显示完？否就调到DISP1 RET；延时 5S 程序： DELAY:MOV R6,#10 D1:MOV R7,#250 DJNZ R7,$DJNZ R6,D1 RET欢迎下载精品学习资源；显示数据表：TAB: DB 3FH, 06H,5BH,4FH,66H ；共阴极数码管显示 0-4 DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH ；显示 5-9END8.3 程序说明程序先定义了ADC0809 的掌握线，对其掌握端口要留意的是操作时序；要将 A/D 转换来的数据变换成对应的 BCD 码，这是由于 ADC0809 是 8 位 A/D 转换

41、，对 05V 的模拟量转换成 00HFFH 的数字量，即 0255；这要变换成对应十进制的BCD 码才能显示；最高255/50=5.0（ 5V ）， BCD 码取 0101B，只精确到特别位；例如 A/D 转换来的数据为 235，变换对应的 BCD 码为： 235/50=4（是个位）余 35/5=6（特别位）余 5，余数 5 直接作百分位（此位不精确），即为4.65V， BCD 码为 0100 0110 0101.然后查表，缓存，调显示程序显示；欢迎下载精品学习资源总结在 A/D 转换部分软件的设计中，第一要考虑到 A、B、C 分别接地址锁存器供应的低三位地址，只要把三位地址写入 ADC080

42、9 中的地址锁存器， 就实现了模拟通道挑选 IN0 ；在本次设计中只用到了一路输入；单片机为 8 位处理器，当输入电压为 5.00 时，输出数据值为 255（FFH），打算了该电压表的最大辨论率（精度）只能达到0.0196V；测试时电压数值的变化一般以0.02 的电压幅度变化；在 200MV 档中，电压值的变化是由 0-200MV 变化，而模拟开关的变化为0-5V 变化，所以在此档位中电压表的肯定精度是 0.784MV （200/255）；在 2V 档中，电压值的变化是由200-2000MV 变化，模拟开关的变化为 0-5V 变化，所以在此档位中电压表的肯定精度是 7.06MV （ 1800/

43、255）；在 20V 档中，电压值的变化是由2-2MV 变化，模拟开关的变化也为0-5V 变化，所以在此档位中电压表的肯定精度是 70.58MV （18/255）；本次设计胜利的完成了基于AT89C51 单片机的数字电压表设计任务，输入 0-20V 直流电压，单片机转化为模拟量进行初始判定后，利用模拟开关实现了 200MV 、2V 、20V 自动换挡，能够在 LCD 液晶屏上显示相应的数字量电压值， 20V 档精确到小数点后两位； 2V 档时作为 2000MV 的量程显示 4 位有效数字； 200MV 档时精确到小数点后一位；基于本设计中的电路，仍可以扩展许多其它方面的功能如：1） 本次设计在采集模拟电压量时只用到了ADC0809 的 IN0 通道，完全可以通过编程实现多通道输入，并在LCD 液晶显示屏上显示相对应的通道值；2） 可采纳高精度的 A/D 转换器，实现更大的量程和更高的精度；3 可