2022年基于51单片机的简易数字电压表的设计.docx
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1、精品学习资源题目:基于 51 单片机地简易数字电压表地设计系部:专业:班级:同学姓名:学号:指导老师:日期:欢迎下载精品学习资源同学姓名专业班级信息工程技术 08.2指导老师目录毕业设计任务书0开题报告错误!未定义书签;摘要错误!未定义书签;关键词2引 言2第一章 A/D 转换器41 1A/D 转换原理41. 2 ADC 性能参数51 2 1 转换精度51. 2 2. 转换时间错误!未定义书签;1 3 常用 ADC 芯片概述8其次章 8OC51 单片机引脚9第三章 ADC0809103.1 ADC0809 引脚功能103.2 ADC0809 内部结构123.3ADC0809 与 80C51 地
2、接口133.4 ADC0809 地应用指导143.4.1 ADC0809 应用说明143.4.2 ADC0809 转换终止地判定方法143.4.3 ADC0809 编程方法15第四章 硬件设计分析154.1 电源设计154.2 关于 74LS02, 74LS04164.3 74LS373 概述164.3.1 引脚图164.3.2 工作原理164.4 简易数字电压表地硬件设计18结 论18参考文献18附录错误!未定义书签;致谢21毕业设计任务书欢迎下载精品学习资源论文题目基于 51 单片机地简易数字电压表地设计目标:基于 MCS 51 单片机,对设计硬件电路和软件程序应用地设计,使用发光二极管来
3、显示所要测试模拟电压地数字电压值.内容:设计符合要求地原理图,完成硬件电路设计,设计符合要求地软件.方法:分阶段,分模块设计,先自己查找相关资料,熟识设计要达到地目标,然后进行硬件电路地设计,最终实现软件设计,并且书写规范地设计论文.研究地目标、内容及方法分1、2021 年 9 月 1 日之前查阅资料,进行功能分析、完成总体方案设计.阶段2、2021 年 9 月 15 日之前完成各单元电路地设计.完3、2021 年 10 月 1 日之前完成各模块软件地设计.成4、2021 年 10 月 15 日之前完成系统仿真及调试.地5、2021 年 10 月 25 日之前进行排错、改进,完成设计报告地撰写
4、.工作6、离校顶岗实习之前进行设计答辩.系(部) 主 任看法随着我国现代化技术建设地进展,电子检测技术日新月异, 本此设计基于80C51 单片机地一种 8 路输入电压测量电路,该电路采纳ADC0809 A/D 转换元件,实现数字电压表地硬件电路与软件设计.该系统地数字电压表电路简洁 , 可以欢迎下载精品学习资源测量 05V 地电压值 ,并在四位 LED 数码管上轮番显示或单路挑选显示 .所用地元件较少 ,成本低 ,调剂工作可实现自动化 .仍可以便利地进行 8 路 A/D 转换量地测量,远程测量结果传送等功能 .With the construction of modern technology
5、, electronic detection technology advances, the 80C51microcontroller for this design is based on an 8-input voltage measurement circuit that uses ADC0809 A / D conversion components, digital voltage meter hardware and software design . The systems digital voltmeter circuit is simple, can measure the
6、 voltage 0 5V, and the four turns on the LED digital display or a singleselect Show. Fewer components used in low cost, regulation work can be automated. You can also easily 8A / D conversion volume measurement, remote measurement transfer functions.关键词数字电压表 单片机 A/D 转换 AT80C51Digital voltmeter micro
7、controller A / D conversionAT80C51欢迎下载精品学习资源引 言数字电压表简称 DVM ,它是采纳了数字化测量技术,把连续模拟量(直流输入电压)转换成不连续,离散地数字形式加以现实地外表.传统地指针是电压表功能单一,精度低,不能满意数字化时代地需求,采纳单片机地数字电压表,由精度高,抗干扰才能强,可扩展性强,集成便利,不行与PC 进行实时通信.目前由各种单片机A/D 转换器构成地数字电压表,已被广泛地应用为电子及其电工地测量,工业自动化外表,自动测试系统等智能化测量领域,显示出 强大地生命力 .数字电压表是诸多数字化外表地核心与基础,电压表地数字化是将连续地模拟量
8、如直流电压转换成不连续地离散地数字形式,并加以显示,这 有别于传统地指针加刻度盘进行读数地方法,防止了读数地视差和视觉地疲劳,目前数字电压表地核心部件是A/D 转换器,转换器地精度很大程度上影响着数字电压表地精确度 .本设计主要分为两部分:硬件电路及软件程序.而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D 转换电路、 LED 显示电路,各部分电路地设计及原理将会在硬件电路设计部分具体介绍;程序地设计使用汇编语言编程,利用纬福软件对其编译,具体地设运算法将会在程序设计部分具体介绍.欢迎下载精品学习资源第一章 A/D 转换器1.1 1A/D 转换原理模拟量可以是电压、电流等电信号,也可以是压力、温
9、度、湿度、位移、声音等非电信号 .但在 A/D 转换前,输入到 A/D 转换器地输入信号必需经各种传感器把各种物理量转换成电压信号 .A/D 转换器地工作原理主要介绍以下三种方法: 1. 逐次靠近法逐次靠近式 A/D 是比较常见地一种 A/D 转换电路,转换地时间为微秒级.图 1.1 逐次靠近法原理逐次靠近法转换过程是:初始化时将逐次靠近寄存器各位清零;转换开头时,先将逐次逼 近寄存器最高位置1,送入 D/A 转换器,经 D/A 转换后生成地模拟量送入比较器,称为 o,与送入比较器地待转换地模拟量i 进行比较,如 oi ,该位 1 被保留,否就被清除.然后再置逐次靠近寄存器次高位为1,将寄存器
10、中新地数字量送D/A 转换器,输出地 o 再与 i 比较,如 oi ,该位 1 被保留,否就被清除 .(2) 双积分法采纳双积分法地 A/D 转换器由电子开关、积分器、比较器和掌握规律等部件组成.如图 1.2 所示.基本原理是将输入电压变换成与其平均值成正比地时间间隔,再把此时间间隔转换成数字量,属于间接转换 .欢迎下载精品学习资源双积分法图 1.2 双积分式 A/D 转换地原理框双积分法 A/D 转换地过程是:先将开关接通待转换地模拟量i, i 采样输入到积分器, 积分器从零开头进行固定时间地正向积分,时间到后,开关再接通与i 极性相反地基准电压 F,将 F 输入到积分器,进行反向积分,直到
11、输出为0V 时停止积分 .i 越大,积分器输出电压越大,反向积分时间也越长.计数器在反向积分时间内所计地数值,就是输入模拟电压 i 所对应地数字量,实现了A/D 转换 .(3) 电压频率转换法采纳电压频率转换法地A/D 转换器,由计数器、掌握门及一个具有恒定地时钟门掌握信号组成,如图 1.3 所示:图 1.3 电压频率转换法原理电压频率转换法地工作过程是:当模拟电压V/I 加到 V/F 地输入端,便产生频率 F 与 Vi 成正比地脉冲,在肯定地时间内对该脉冲信号计数,时间到,统计到计数器地计数值正比于输入电压Vi,从而完成 A/D 转换.1.2 ADC 性能参数目前地实时信号处理机要求 ADC
12、尽量靠近视频、中频甚至射频,以猎取尽可能多地目标信息 . 因而, ADC地性能好坏直接影响整个系统指标地高低和性能欢迎下载精品学习资源好坏,从而使得 ADC地性能测试变得非常重要,表征ADC性能地参数,由于尚无统一地标准,各主要器件生产厂家在其产品参数特性表中给出地也不完全一 致. 一般来说,可以分为静态特性和动态特性参数.121 ADC静态特性ADC地静态特性是指其与时间特性无关地特性,主要包括以下几类:1) 辨论率ADC地辨论率定位为二进制末位变化 1 所需地最小输入电压与参考电压地比值,即 ADC能够辨论地最小地模拟量地变化.2) 量化误差量化电平定义为满量程电压(或满度信号值)UFSR
13、与 2 地 N次幂地比值,其中N位被数字化地数字信号地二进制位数 . 量化电平一般用 Q表示.3) 全输入范畴和动态范畴全输入范畴是指答应输入模拟信号地最大值与最小值之差;动态范畴是指全输入范畴与 ADC最小可辨论地量值之比 .4) 偏置误差和增益误差ADC地偏置误差定义为使最低位被置成“ 1”状态时 ADC地输入电压与理论上使最低位被置成“ 1”状态时地输入电压之差 . 当偏置误差高速为零之后,输出为全 1 时对应地实际输入电压与抱负输入电压之差.1.2.2 ADC 动态特性欢迎下载精品学习资源高速 ADC地动态特性是指输入为交变简谐信号时地性能技术指标,它是与ADC地操作速度有关地特性 .
14、 其主要技术指标如下:1) 转换时间、采集时间转换时间是指从信号开头转换到可获得完整地信号输出所用地时间,它是高速ADC地一项重要指标 .采集时间是指采样保持电路在采样模式下能够保证其在随之到来地保持模式输出在采样保持转换时,相对该时刻存在地输入电平之间地误差将会限制在肯定地误差范畴内所需地时间 .2) 频率响应它是冲击响应地傅立叶变换,其正确表达方式是幅频与相频曲线,从系统辨识地角度看这是在频域对 ADC动态线性特性地非参数模型描述 .3) 动态积分非线性误差和动态微分非线性误差动态积分非线性误差( INL)定义为在动态情形下(一般输入信号为正弦信号), ADC实际转换特性曲线之间地最大偏差
15、 . 每个数码地偏差都是由那个数码地中心值来度量地 .动态微分非线性误差( DNL)定义为在动态情形下(一般输入信号为正弦信号), ADC实际转换特性地码宽( 1LSB)与抱负代码宽度之间地最大偏差,单位为 LSB.为了保证 ADC不失码,通常规定在 25oC时最大 DNL为 1/2LSB.4) 信噪比、信噪失真比和有效位数信噪比( SNR)是信号电平地有效值与各种噪声(包括量化噪声、热噪声、白噪声等)有效值之比地分贝数 . 其中信号是指基波重量地有效值,噪声指奈奎斯特频率以下地全部非基波重量地有效值(除谐波重量和直流重量外).欢迎下载精品学习资源5) 小信号带宽和全功率带宽ADC地模拟带宽是
16、指输入扫描频率基波在ADC输出端用 FFT分析得到地基波频谱下降到 3dB处地带宽(不考虑谐波失真和噪声影响). 依据输入信号幅值不同,模拟带宽又可以分为小信号带宽(SSBW,一般指 1/10 满量程)和全功率带宽( FPBW,指满量程) .1.2.3 ADC 性能测试ADC测试方法主要有两种:模拟方法和数字方法. 前者是将 A/D 采集地数字信号经 D/A 转换位模拟信号再用传统地测试方法对其进行测试,优点是易于懂得,缺点是很多 A/D 采集卡本身不带 D/A,即或有, D/A 地性能也将影响 A/D 指标地测试;1.3 3 常用 ADC 芯片概述A/D 转换器是用来通过肯定地电路将模拟量转
17、变为数字量.模拟量可以是电压、电流等电信号,也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号.但在 A/D 转换前,输入到 A/D 转换器地输入信号必需经各种传感器把各种物理量转换成电压信号 .欢迎下载精品学习资源其次章 8OC51 单片机引脚图 2.1 80C51 引脚总线型 DIP40 引脚封装电源引脚( 2 个) VCC:接+5V 电源.GND:接地端 .外接晶体引脚( 2 个)XTAL1 :外接晶振输入端(采纳外部振荡器时,此引脚接地).XTAL2 :外接晶振输入端(采纳外部振荡器时,此引脚作为外部振荡信号输入端) .并行输入 /输出引脚( 32 个) P0.0P0.7:通用 I/O 引
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