简易数字电压表的方案设计书 .docx

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1、精品名师归纳总结基于单片机的简易数字电压表的设计摘要 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ADC0808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ADC0808 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 ADC0808芯片工作。该系统的数字电压表电路简洁，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

2、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。ADC0808Design of Simple Digital Voltmeter Based onSingle-chipMicrocontrollerTianMingmingAbstract This paper which introduces a kind of simple digitalvoltmeter is based可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结on single-chipmicrocontrollerdesign.The circuitof the volta

3、gemeter is mainlyconsisted of three mould pieces: A/Dconvertingmould piece, A/Dconvertingismainly completed bythe ADC0808, itconverts the collectedanalog data into thedigital data and transmits the outcome to the manifestation controlling mould piece.Data processing is mainlycompleted by the AT89C51

4、 chip, it processes the dataproduced by the ADC0808chip and generates the rightmanifestationcodes, alsotransmitsthecodes tothemanifestationcontrollingmouldpiece.Also,theAT89C51 chip controls the ADC0808 chip to work.The voltmeter features in simple electrical circuit, lower use of elements, low cost

5、,moreover,itsmeasuringprecisionand reliability.The voltmeteriscapable ofmeasuring voltage inputs from 1 route ranging from 0 to 5 volt, and displaying themeasurements though a digital code tube of 7 pieces of LED.Keywords Single-chipmicrocontroller。 Digitalvoltmeter 。 A/Dconverter 。AT89C51 。 ADC0808

6、目 录1 引言 12 设计总体方案 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.1设计要求22.2设计思路22.3设计方案23 硬件电路设计 33.1 A/D 转换模块 33.2 单片机系统 73.3 复位电路和时钟电路93.4 LED显示系统设计 103.5 总体电路设计 13 4 程序设计 144.1 程序设计总方案144.2 系统子程序设计15 5 仿真 165.1 软件调试 165.2 显示结果及误差分析17结论 19参考文献 20附录程序代码 22致谢 23可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 引言在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压

7、量的测量最为常常。而且随着电子技术的进展，更是常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行少的测量仪器。数字电压表简称DVM，它是采纳数字化测量技术，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外表。由于数字式仪器具有读数精确便利、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用 1 。传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，简洁引起视差和视觉疲惫，因而不能满意数字化时代的需要。采纳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、抗干扰才能强，可扩展性强、集成便利，仍可与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

8、 。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字外表、专用数字外表及各种非电量的数字化外表。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化的明白是很有必要的。最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC ）和微处理器技术的进展，数字电路和数字化测量技术也有了庞大的进步，从而促使了数字电压表的快速进展，并不断显现新的类型4 。数字电压表从1952 年问世以来，经受了不断改进的过程，从最早采纳继电器、电子管和形式进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

9、表的精确度，因而，以后数字电压表的进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讨论内容，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 转换采纳 ADC0808对输入的模拟信号进行转换，掌握核心AT89C51 再对转换的结果进行运算处理，最终驱动输出装置 LED 显示数字电压信号 11 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 设计总体方案2.1 设计要求以 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

10、示，至少能够显示两位小数。尽量使用较少的元器件。2.2 设计思路依据设计要求，挑选AT89C51 单片机为核心掌握器件。 A/D 转换采纳 ADC0808 实现，与单片机的接口为P1 口和 P2 口的高四位引脚。电压显示采纳 4 位一体的 LED数码管。 LED 数码的段码输入 , 由并行端口P0 产生：位码输入，用并行端口P2 低四位产生。2.3 设计方案硬件电路设计由6 个部分组成。 A/D 转换电路， AT89C51 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。AT89C51时钟电路P1A/D转换电路测量电压输入P2P2显示系统复位

11、电路P0图 1数字电压表系统硬件设计框图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 硬件电路设计3.1 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靠近型，双重积分型等等。双积分式A/D转换器具有抗干扰才能强、转换精度高、价格廉价等优点。与双积分相比，逐次靠近式 A/D 转换的转换速度更快，而且精度更高，比如ADC0809、ADC0808等， 它们通常具有8 路模拟选通开关及的址译码、锁存电路等，它们可以与单片机系统连接，将数

12、字量送到单片机进行分析和显示。一个n 位的逐次靠近型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，逐次靠近型A/D1转换器转换速度快，因而在实际中广泛使用。3.1.1 逐次靠近型 A/D 转换器原理逐次靠近型 A/D 转换器是由一个比较器、A/D 转换器、储备器及掌握电路组成。它利用内部的寄存器从高位到低位一次开头逐位摸索比较。转换过程如下：开头时，寄存器各位清零，转换时，先将最高位置1，把数据送入 A/D 转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，假如转换的模拟量比输入的模拟量小，5就 1 保留，假如转换的模拟量比输入的模拟量大，就1 不保留，然后从其次位依次重复上述过程直至最

13、低位，最终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：输入电压输入数字量次序脉冲发生逐 次 逼 近电压ADC器寄存器比较器图 2逐次靠近式 A/D 转换器原理图3.1.2 ADC0808主要特性ADC0808是 CMOS单片型逐次靠近式A/D 转换器，带有使能掌握端，与微机可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结直接接口，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 设计时考虑到如干种模 / 数变换技术的特长，所以该芯片特别适应于过程掌握，微掌握器输入通道的接口电路，智能仪器5和机床掌握等领

14、域。ADC0808主要特性 :8路 8 位 A/D 转换器，即辨论率8 位。具有锁存掌握的8 路模拟开关。易与各种微掌握器接口。可锁存三态输出，输出与TTL 兼容。转换时间： 128 s。转换精度： 0.2%。单个 +5V 电源供电。模拟输入电压范畴0-6+5V，无需外部零点和满度调整。低功耗，约15mW 。3.1.3 ADC0808 的外部引脚特点ADC0808 芯片有 28 条引脚，采纳双列直插式封装，其引脚图如图3 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结下面说明各个引脚功能 :图 3 ADC0808引脚图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结IN0-IN7 （

15、8 条）： 8 路模拟量输入线，用于输入和掌握被转换的模拟电压。的址输入掌握（ 4 条）：ALE: 的址锁存答应输入线，高电平有效，当ALE 为高电平常，为的址输入线，用于挑选 IN0-IN7上那一条模拟电压送给比较器进行A/D 转换。ADDA,ADDB,ADDC:3位的址输入线，用于挑选8 路模拟输入中的一路，其对应关系如表 1 所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结表的址码1 ADC0808通道挑选表对应的输入通CBA道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7START： START为“启动脉冲”输入法，该线上正脉冲由

16、CPU送来，宽度应大于 100ns ，上升沿清零SAR,下降沿启动 ADC工作。EOC:EOC为转换终止输出线，该线上高电平表示A/D 转换已终止，数字量已锁入三态输出锁存器。D1-D8：数字量输出端， D1 为高位。OE： OE为输出答应端，高电平能使D1-D8 引脚上输出转换后的数字量。REF+、REF-: 参考电压输入量，给电阻阶梯网络供应标准电压。Vcc、GND:Vcc 为主电源输入端， GND为接的端，一般 REF+与 Vcc 连接在一起， REF-与 GND连接在一起 .CLK: 时钟输入端。3.1.4 ADC0808的内部结构及工作流程ADC0808由 8 路模拟通道挑选开关，的

17、址锁存与译码器，比较器，8 位开关树型 A/D 转换器，逐次靠近型寄存器，定时和掌握电路和三态输出锁存器等组成，其内部结构如图4 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其中：图 4 ADC0808的内部结构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（ 1）8 路模拟通道挑选开关实现从8 路输入模拟量中挑选一路送给后面的比较器进行比较。（2） ）的址锁存与译码器用于当ALE信号有效时，锁存从ADDA、ADDB、ADDC3根的址线上送来的3 位的址，译码后产生通道挑选信号，从8 路模拟通道中挑选当前模拟通道。（3） ）比较器，

18、8 位开关树型 A/D 转换器，逐次靠近型寄存器，定时和掌握电路组成 8 位 A/D 转换器，当START信号有效时，就开头对当前通道的模拟信号进行转换，转换完成后，把转换得到的数字量送到8 位三态锁存器，同时通过引脚送出转换终止信号。（ 4）三态输出锁存器储存当前模拟通道转换得到的数字量，当OE 信号有效时，把转换的结果送出。ADC0808的工作流程为：（1） ）输入 3 位的址，并使 ALE=1, 将的址存入的址锁存器中，经的址译码器从8路模拟通道中选通 1 路模拟量送给比较器。（2） ）送 START一高脉冲， START的上升沿使逐次寄存器复位，下降沿启动A/D转换，并使 EOC信号为

19、低电平。（3） ）当转换终止时，转换的结果送入到输出三态锁存器中，并使EOC信号回到高电平，通知 CPU已转换终止。（4） ）当 CPU 执行一读数据指令时，使OE为高电平，就从输出端D0-D7 读出数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结据。3.2 单片机系统3.2.1 AT89C51 性能AT89C51 是美国 ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内 含有 4KB 的可反复擦写的只读程序储备器和128 字节的随机储备器。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

20、组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微掌握器，它为很多嵌入式掌握系统供应了一种敏捷性高且价廉的方案。6AT89C51 功能性能 : 与 MCS-51 成品指令系统完全兼容。4KB 可编程闪速储备器。 寿命： 1000 次写/ 擦循环 。 数据保留时间： 10 年。全静态工作： 0-24MHz。三级程序储备器锁定。 128*8B 内部 RAM。 32 个可编程 I/O口线。 2 个 16 位定时 / 计数器。 5 个中断源。可编程串行UART通道。片内震荡器和掉电模式。3.2.2 AT89C51 各引脚功能AT89C51供应以下标准功能： 4KB 的 Flash闪速储备器

21、， 128B 内部 RAM，32个 I/O口线，两个 16 位定时 / 计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器准时钟电路，同时，AT89C51 可降至 0Hz 静态规律操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。闲暇方式停止CPU 的工作，但答应RAM，定时 / 计数器，串行通信口及中断系统连续工作，掉电方式储存RAM 中的内容，但震荡器停止工作并禁止其他全部工作直到下一个硬件复位。AT89C51 采纳 PDIP 封装形式，引脚配置如图5 所示 7 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结AT89C51 芯片的各引脚功能为：图 5 AT89C51的引脚图可编

22、辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结P0 口：这组引脚共有8 条， P0.0为最低位。这8 个引脚有两种不同的功能，分别适用于不同的情形，第一种情形是89C51 不带外储备器， P0 口可以为通用 I/O口使用， P0.0-P0.7用于传送 CPU的输入 / 输出数据，这时输出数据可以得到锁存，不需要外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲，增加了数据输入的牢靠性。其次种情形是89C51 带片外储备器， P0.0-P0.7在 CPU 拜访片外储备器时先传送片外储备器的低8 位的址，然后传送CPU对片外储备器的读 / 写数据。 P0 口为开漏输出，在作为通用I/O 使用时，需要在外部用电阻上

23、拉。P1 口：这 8 个引脚和 P0 口的 8 个引脚类似， P1.7 为最高位， P1.0 为最低位，当 P1 口作为通用 I/O口使用时， P1.0-P1.7的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于传送用户的输入和输出数据。P2 口：这组引脚的第一功能与上述两组引脚的第一功能相同即它可以作为通用 I/O口使用，它的第一功能和P0 口引脚的其次功能相协作，用于输出片外储备器的高8 位的址，共同选中片外储备器单元，但并不是像P0 口那样传送储备器的读 / 写数据。P3 口：这组引脚的第一功能和其余三个端口的第一功能相同，其次功能为掌握功能，每个引脚并不完全相同，如下表2 所示：表 2 P3口各

24、位的其次功能P3 口各位P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4P3.5P3.6 P3.7其次功能RXT（串行口输入） TXD（串行口输出）/INT0 （外部中断 0 输入）/INT1 外部中断 1 输入 T0（定时器 / 计数器 0 的外部输入）T1（定时器 / 计数器 1 的外部输入）/WR（片外数据储备器写答应）/RD（片外数据储备器读答应）Vcc 为+5V 电源线， Vss 接的。ALE：的址锁存答应线，协作P0 口的其次功能使用，在拜访外部储备器时， 89C51 的 CPU 在 P0.0-P0.7引脚线去传送随后而来的片外储备器读/ 写数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名

25、师归纳总结据。在不拜访片外储备器时，89C51 自动在 ALE线上输出频率为 1/6 震荡器频率的脉冲序列。该脉冲序列可以作为外部时钟源或定时脉冲使用。/EA: 片外储备器拜访挑选线，可以掌握89C51 使用片内 ROM或使用片外ROM,如/EA=1 ，就答应使用片内 ROM, 如/EA=0 ，就只使用片外 ROM。/PSEN：片外 ROM的选通线，在拜访片外ROM时， 89C51 自动在 /PSEN 线上产生一个负脉冲，作为片外ROM芯片的读选通信号。RST：复位线，可以使 89C51 处于复位 即初始化 工作状态。通常 89C51 复位有自动上电复位和人工按键复位两种。XTAL1 和 XT

26、AL2：片内震荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容，即用来连接89C51 片内 OSC震荡器 的定时反馈回路。3.3 复位电路和时钟电路3.3.1 复位电路设计11单片机在启动运行时都需要复位，使CPU 和系统中的其他部件都处于一个 确定的初始状态，并从这个状态开头工作。MCS-51 单片机有一个复位引脚RST, 采纳施密特触发输入。当震荡器起振后，只要该引脚上显现2 个机器周期以上的高电平即可确保时器件复位。复位完成后，假如RST 端连续保持高电平， MCS-51 就始终处于复位状态，只要RST 复原低电平后，单片机才能进入其他工 作状态。单片机的复位方式有上电自动复位和手动复

27、位两种，图6 是 51 系列单片机统常用的上电复位和手动复位组合电路，只要Vcc 上升时间不超过 1ms，它们都能很好的工作。图 6复位电路3.3.2 时钟电路设计单片机中 CPU 每执行一条指令，都必需在统一的时钟脉冲的掌握下严格按时间节拍进行，而这个时钟脉冲是单片机掌握中的时序电路发出的。CPU执行一可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结条指令的各个微操作所对应时间次序称为单片机的时序。MCS-51 单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成震荡器，XTAL1 为该放大器的输入端， XTAL2 为该放大器输出端，但形成时钟电路仍需附加其他电路1 。本设计系统采纳内部时钟方式，

28、利用单片机内部的高增益反相放大器，外部电路简，只需要一个晶振和2 个电容即可，如图 7 所示。图 7时钟电路电路中的器件挑选可以通过运算和试验确定，也可以参考一些典型电路的 参数，电路中，电容器C1 和 C2 对震荡频率有微调作用，通常的取值范畴是30 10pF，在这个系统中挑选了33pF。石英晶振挑选范畴最高可选24MHz，它打算了单片机电路产生的时钟信号震荡频率，在本系统中挑选的是12MHz， 因而时钟信号的震荡频率为12MHz。3.4 LED显示系统设计3.4.1 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。LE

29、D 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 8 所示:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 8 LED 引脚排列3.4.2 LED 显示器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，

30、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 显示器引脚如图 9 所示，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， dp 是小数点引出端， 4 位一体 LED 数码显示管的内部结构是由 4 个单独的 LED 组成，每个LED 的段输出引脚在内部都并联后，引出到器件的外部。图 94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

31、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。3.4.3 LED 译码方式译码方式是指由显示字符转换得到对应的字段码的方式，对于LED 数码管可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结显示器，通常的译码方式有硬件译码和软件译码方式两种。硬件译码是指利用特的的硬件电路来实现显示字符码的转换。3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。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3.3 所示。表 3.3共阴极字段码表显示字符0123456

32、789共 阴 极 字 段码3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH3.4.4 LED 显示器与单片机接口设计由于单片机的并行口不能直接驱动LED显示器，所以，在一般情形下，必 须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

33、 口与上拉电阻之间，这样，就可以加大P0 口作为输可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结出口德驱动才能，使得LED 能依据正常的亮度显示出数字，如图10 所示。图 10 LED 与单片机接口间的设计3.5 总体电路设计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 11 所示。图 11简易数字电压表电路图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3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 ADC08008 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，

34、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LED，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 ADC0808 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ADC0808 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。简易数字直流

35、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，并认真的检查修改，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。4 程序设计4.1 程序设计总方案依据模块的划分原就，将该程序划分初始化模块，A/D 转换子程序和显示子程序，这三个程序模块构成了整个系统软件的主程序，如图12 所示。开头初始化调用 A/D 转换子程序调 用 显 示 子 程终止图 12数字式直流电压表主程序框图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.2 系统子程序设计4.2.1 初始化程序9所谓初始化

36、，是对将要用到的MCS_51 系列单片机内部部件或扩展芯片进行初始工作状态设定，初始化子程序的主要工作是设置定时器的工作模式，初值预置，开中断和打开定时器等。4.2.2 A/D 转换子程序A/D 转换子程序用来掌握对输入的模块电压信号的采集测量，并将对应的数值存入相应的内存单元，其转换流程图如图13 所示。开头启动转换A/D转 换 结输出转换结果数值转换显示终止图 13 A/D转换流程图4.2.3 显示子程序显示子程序采纳动态扫描实现四位数码管的数值显示，在采纳动态扫描显示 方式时，要使得LED 显示的比较匀称，又有足够的亮度，需要设置适当的扫描频率，当扫描频率在70HZ 左右时，能够产生比较

37、好的显示成效，一般可以采纳可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结10间隔 10ms 对 LED进行动态扫描一次，每一位LED的显示时间为1ms。在本设计中，为了简化硬件设计，主要采纳软件定时的方式，即用定时器0溢出中断功能实现 11 s 定时，通过软件延时程序来实现5ms 的延时。5 仿真5.1 软件调试软件调试的主要任务是排查错误，错误主要包括规律和功能错误，这些错误有些是显性的，而有些是隐形的，可以通过仿真开发系统发觉逐步改正。Proteus软件可以对基于微掌握器的设计连同全部的四周电子器件一起仿真，用户甚至可以实时采纳诸如 LED/LCD、键盘、 RS232 终端等动态外设模型

38、来对设计进行交互仿8真。 Proteus支持的微处理芯片包括8051 系列、 AVR系列、 PIC 系列、 HC11 系列及 Z80 等等。 Proteus可以完成单片机系统原理图电路绘制、PCB设计，更为显著点的特点是可以与u Visions3 IDE工具软件结合进行编程仿真调试。本系统的调试主要以软件为主，其中，系统电路图的绘制和仿真我采纳的是Proteus 软件，而程序方面，采纳的是汇编语言，用Keil软件将程序写入单片机。5.2 显示结果及误差分析5.2.1 显示结果1. 当 IN0 口输入电压值为 0V 时，显示结果如图 14 所示，测量误差为 0V。可编辑资料 - - - 欢迎下载

39、精品名师归纳总结图 14输入电压为 0V 时， LED 的显示结果2. 当 IN0输入电压值为1.50V时，显示结果如图15 所示。测量误差为0.01V 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 15输入电压为 1.50V时， LED 的显示结果3. 当 IN0 口输入电压值为 3.50V 时，显示结果如图 16 。测量误差为 0.01V 。图 16输入电压为 3.50V时， LED 的显示结果5.2.2 误差分析通过以上仿真测量结果可得到简易数字电压表与“标准”数字电压表对比测试表，如下表 4 所示：表 4简易数字电压表与“标准”数字电压表对比测试表标准电简易电压表肯定误差压值

40、/V测量值 /V/V0.000.000.000.500.510.011.001.000.001.501.510.012.002.000.002.502.500.003.003.000.003.503.500.004.004.000.004.995.000.01由于单片机 AT89C51 为 8 位处理器，当输入电压为5.00V 时， ADC0808 输出数据值为 255（FFH），因此单片机最高的数值辨论率为0.0196V5/255。这可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结就打算了电压表的最高辨论率只能到0.0196V ，从上表可看到，测试电压一般以0.01V 的幅度变化。从上表可以

41、看出，简易数字电压表测得的值基本上比标准电压值偏大0-0.01V ，这可以通过校正ADC0808 的基准电压来解决。由于该电压表设计时直接用 5V 的供电电源作为电压，所以电压可能有偏差。当要测量大于5V 的电压时，可在输入口使用分压电阻，而程序中只要将运算程序的除数进行调整就可以了。结论经过一段时间的努力，毕业论文- 基于单片机的简易数字电压表基本完成。 但设计中的不足之处仍旧存在。这次设计是我第一次设计电路，并用Proteus 实现了仿真。在这过程中，我对电路设计，单片机的使用等都有了新的熟悉。通过这次设计学会了Proteus和 Keil软件的使用方法，把握了从系统的需要、方案的设计、功能

42、模块的划分、原理图的设计和电路图的仿真的设计流程，积存了不少体会。基于单片机的数字电压表使用性强、结构简洁、成本低、外接元件少。在实际应用工作应能好，测量电压精确，精度高。系统功能、指标达到了课题的预期要求、系统在硬件设计上充分考虑了可扩展性，经过肯定的改造，可以增加功 能。本文设计主要实现了简易数字电压表测量一路电压的功能，具体说明白从原理图的设计、电路图的仿真再到软件的调试。通过本次设计，我对单片机这门课有了进一步的明白。无论是在硬件连接方面仍是在软件编程方面。本次设计采纳了AT89C51 单片机芯片，与以往的单片机相比增加了很多新的功能，使其功能更为完善，应用领域也更为广泛。设计中仍用到了模 / 数转换芯片 ADC0808，以前在学单片机课程时只是对其理论学问有了初步的懂得。通过这次设计，对它的工作原理有了更深的懂得。在调试过程中 遇到很多问题，硬件上的理论学问学得不够扎实，对电路的仿真方面也不够熟练。总之这次电路的设计和仿真，基本上达到了设计的功能要求。在以后的实践中，我将连续努力学习电路设计方面的理论学问，并理论联系实际，争取在电路设计方面能有所提升。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结