2022年简易数字电压表的方案设计书..docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 贵 州 大 学课 程 设 计设计题目： 简易数字电压表系别：_ 班级：_ 学号：_ 名师归纳总结 姓名： _ 第 1 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 指导教师：_ 2 0年月日课程设计任务书系专业班 姓名学号课程设计时间： 2022年 7 月 2 日 至 2022年 7 月 13 日课程设计题目 ：简易数字电压表的设计课程设计任务与要求一、设计目的单片机原理及应用是一门实践性很强的课程,通过本次课程设计使同学在把握基础学问的同时,熟识单片机系统的设计方法；二、设计任务利用 MCS-51

2、 单片机及相应元器件设计一台简易数字电压表；三、设计要求1、数字电压表应具有以下功能：（1）、可以测量 0 伏-5 伏的 3 路输入电压值；（2）、在四位 LED 数码管（其中 3 位显示电压,一位显示路）上轮番显示 3 路或单路挑选显示；名师归纳总结 （3）、测量最小辨论率0.019伏；第 2 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2、依据设计要求及参数在规定时间内完成设计任务；要求设计说明书以及电路原理图必需用 Word 和相关的制图软件完成；课程设计进度方案支配2022 年 7月 2 日3 日：查阅文资料,确定设计方案 2022 年

3、7月 4 日6 日：硬件原理图设计 2022 年 7月 9 日11 日：软件编程及调试 2022 年 1月 12 日13 日：编写设计说明书,绘制设计电路原理图指导老师（签名）：日期：年月日目 录名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘要 - 1 - 0引言 - 1 - 1系统概述 - 1 - 2数字电压表硬件电路设计- 2 - 2.1 试验所需元器件： - 2 - 2.2 原理框图 - 2 - 2.3 主要芯片介绍 - 3 - 3. 显示设计 - 8 - 3.1 LED 显示的原理 - 8 - 3.2 LED 显示驱

4、动 - 9 - 4. 设计接线图 - 10 - 5. 程序设计 - 10 - 5.1 主程序设计图 - 10 - 5.2 源程序 - 12 - 6. 心得体会 - 16 - 7. 参考文献 - 16 - 附图- 17 -名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘要随着单片机技术的,单片机广泛的应用于测量技术中；以往的测量技术与之相比,只能将被测量通过指针外表显示测量数据；但是指针外表读数不便利,且不易于实现运算机掌握,本文利用了单片机在测量技术中的应用,采纳80C51 单片机实现模拟电压信号的测量与显示,构成数字式电压表

5、；以便与其它设备进行数据交换,便于实现智能化掌握；0引言在广泛的自动掌握领域中,需要有类似微型运算机功能的支 持,单经常有不能把运算机安装在设备里面,因此,微型掌握器的 一个重要分支（单片机）应运而生；随着单片机技术的进展,单片 机以其稳固牢靠、体积小、功耗低、价格低廉的特点广泛应用于多 重需要运算机掌握功能的现场掌握领域和实时控单片机掌握系统；为了更好的学习和使用单片机,我们利用单片机制作了一数字电压 表；1系统概述数字电压表主要由模数转换电路、单片机掌握电路、显示电路等三部分组成；其中ADC0809等器件组成的转换电路,将输入的模拟量信号进行取样、转换、然后将转换后的数字信号送进单片机；名

6、师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 单片机掌握电路主要对数据进行程序处理,显示电路主要用于将单片机的信号数据转换后显示测量结果；2数字电压表硬件电路设计2.1 试验所需元器件：1.80C51 芯片 1 块2.ADC0809芯片 1 块3.4 位一体数码 1 个4. 按键开关 3 个5. 2.2K 电阻 1 个6. 4.7K 电阻 1 个7.10K 电阻 3 个8. 导线 如干9. 电容 3 个10. 5V 电源 1 块2.2 原理框图电压信号 1三路被测量电压信号 2ADC080980C51数码管模拟电压电压信号 3模

7、数转换单片机显示显示方式挑选图 1.数字电压原理框图名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.3 主要芯片介绍a ADC0809的内部结构ADC0809的内部规律结构图如图 2 所示；图 2 ADC0809内部规律结构图中多路开关可选通 8 个模拟通道,答应 8 路模拟量分时输入,共用一个 A/D 转换器进行转换,这是一种经济的多路数据采集方法；地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3 个地址位进行锁存和译码,其译码输出用于通道挑选,其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出,因此可以直接与系统数据总线相连；ADC0809对

8、输入模拟量要求：信号单极性,电压范畴是 05V,如信号太小,必需进行放大；输入的模拟量在转换过程中应当保持名师归纳总结 不变,如如模拟量变化太快,就需在输入前增加采样保持电路；IN0第 7 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - IN7：8 条模拟量输入通道地址输入和掌握线：4 条ALE 为地址锁存答应输入线,高电平有效；当 ALE 线为高电平时,地址锁存与译码器将A,B,C 三条地址线的地址信号进行锁存,经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换；A,B 和 C为地址输入线,用于选通IN0IN7 上的一路模拟量输入ADC0809的工作过程

9、是：第一输入 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上升沿将逐次靠近寄存器复位；下降沿启动 AD 转换,之后 EOC输出信号变低,指示转换正在进行；直到 AD转换完成,EOC变为高电平,指示AD 转换终止,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；b 80C51芯片芯片的引脚描述HMOS制造工艺的 MCS-51 单片机都采纳 40 引脚的直插封装（DIP 方式）,制造工艺为 CHMOS的 80C51/80C31 芯片除采纳 DIP封装方式外,仍采纳方型

10、封装工艺,引脚排列如图；其中方型封装的 CHMOS芯片有 44 只引脚,但其中4 只引脚（标有NC的引脚 1、12、23、34）是不使用的；在以后的争论中,除有特别说明以外,所述内容皆适用于 CHMOS芯片；如图 3 所示,是 MCS-51的规律符号图；在单片机的 40 条引脚中有 2 条专用于主电源的引脚,2 条外接晶体的引脚, 4 条掌握或与名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其它电源复用的引脚, 32 条输入 / 输出（ I/O ）引脚；图 3 80C51 引脚图下面按其引脚功能分为四部分表达这 1、 主电源引

11、脚 VCC和 VSS VCC（ 40 脚）接 +5V电压；VSS（ 20 脚）接地；40 条引脚的功能；2、外接晶体引脚 XTAL1和 XTAL2 XTAL1（19 脚）接外部晶体的一个引脚；在单片机内部,它是 一个反相放大器的输入端,这个放大器构成了片内振荡器；当采纳外部振荡器时,对HMOS单片机,此引脚应接地；对CHMOS单片机,此引脚作为驱动端；XTAL2（18 脚）接外晶体的另一端；在单片机内部,接至上述 振荡器的反相放大器的输出端；采纳外部振荡器时,对 HMOS单片 机,该引脚接外部振荡器的信号,即把外部振荡器的信号直接接到名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 21

12、 页精选学习资料 - - - - - - - - - 内部时钟发生器的输入端；对XHMOS,此引脚应悬浮；3、 控 制 或 与 其 它 电 源 复 用 引 脚 RST/VPD、 ALE/PROG、 PSEN和EA/VPP ；RST/VPD（9 脚）当振荡器运行时,在此脚上显现两个机器周期的高电平将使单片机复位；举荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约 8.2k 的下拉电阻,与VCC引脚之间连接一个约10 F 的电容,以保证牢靠地复位；VCC掉电期间,此引脚可接上备用电源,以保证内部 RAM的数 据不丢失；当 VCC主电源下掉到低于规定的电平,而 VPD在其规定 的电压范畴（ 5 0.5V）内,

13、VPD就向内部 RAM供应备用电源；ALE（答应地址 ALE/PROG（30 脚）：当拜访外部存贮器时,锁存）的输出用于锁存地址的低位字节；即使不拜访外部储备器,ALE 端仍以不变的频率周期性地显现正脉冲信号,此频率为振荡器 频率的 1/6 ；因此,它可用作对外输出的时钟,或用于定时目的；然而要留意的是,每当拜访外部数据储备器时,将跳过一个 ALE 脉冲；ALE 端可以驱动（吸取或输出电流）路；8 个 LS 型的 TTL 输入电对于 EPROM单片机（如 8751）,在 EPROM编程期间,此引脚用 于输入编程脉冲（ PROG）； PSEN（29 脚）：此脚的输出是外部程序储备器的读选通信 号

14、；在从外部程序储备器取指令（或常数）期间,每个机器周期两 次 PSEN有效；但在此期间,每当拜访外部数据储备器时,这两次有名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 效的 PSEN信号将不显现； PSEN同样可以驱动（吸取或输出）8 个LS型的 TTL输入；EA/VPP（引脚）：当 EA端保持高电平常,拜访内部程序储备器,但在 PC（程序计数器）值超过0FFFH（对 851/8751/80C51）或1FFFH（对 8052）时,将自动转向执行外部程序储备器内的程序；当 EA保持低电平常,就只拜访外部程序储备器,不管是否有内

15、部程序储备器；对于常用的80C51来说,无内部程序储备器,所以EA脚必需常接地,这样才能只挑选外部程序储备器；对于 EPROM型的单片机（如8751）,在 EPROM编程期间,此引脚也用于施加 21V的编程电源（ VPP）；4、输入 / 输出（ I/O ）引脚 P0、P1、P2、P3（共 32 根）P0 口（39 脚至 32 脚）：是双向 8 位三态 I/O 口,在外接存储器时,与地址总线的低8 位及数据总线复用,能以吸取电流的方式驱动 8 个 LS型的 TTL负载；P1 口（1 脚至 8 脚）：是准双向8 位 I/O 口；由于这种接口输出没有高阻状态,输入也不能锁存,故不是真正的双向I/O口

16、；P1 口能驱动（吸取或输出电流）8032,P1.0 引脚的其次功能为4 个 LS 型的 TTL 负载；对 8052、T2 定时/ 计数器的外部输入, P1.1 引脚的其次功能为 T2EX 捕获、重装触发,即 T2 的外部掌握端；对EPROM编程和程序验证时,它接收低 8 位地址；P2 口（21 脚至 28 脚）：是准双向8 位 I/O 口；在拜访外部名师归纳总结 储备器时,它可以作为扩展电路高8 位地址总线送出高8 位地址；第 11 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 在对 EPROM编程和程序验证期间,它接收高8 位地址； P2 可以

17、驱动（吸取或输出电流） 4 个 LS型的 TTL负载；P3 口（10 脚至 17 脚）：是准双向8 位 I/O 口,在 MCS-51中,这 8 个引脚仍用于特地功能,是复用双功能口；P3 能驱动（吸收或输出电流） 4 个 LS型的 TTL负载；作为第一功能使用时,就作为一般I/O口用,功能和操作方法与 P1口相同；作为其次功能使用时,各引脚的定义如表所示；值得强调的是, P3 口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或其次功能；如表 1 所示为 P3 口的其次功能；表 1 P3 口其次功能引脚列表口线引脚其次功能P3.0 10 RXD （串行输入口）P3.1 11 TXD（串行输出口）P

18、3.2 12 INT0 （外部中断 0）P3.3 13 INT1 （外部中断 1）P3.4 14 T0（定时器 0 外部输入）P3.5 15 T1（定时器 1 外部输入）P3.6 16 WR（外部数据储备器写脉冲）P3.7 17 RD（外部数据储备器读脉冲）3. 显示设计3.1 LED 显示的原理本设计中采纳的是四个七段LED 数码管来显示电压值,其中最高位显示通道号,其他三位显示电压值；LED 具有耗电低、亮度高、视角大、线路简洁、耐震及寿命长等优点,数码管是由 8 个发光二极名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - -

19、管构成的显示器件,其形状如图4 所示； ag 和 h 为 8 个发光二极管；在数码管中,如将二极管的阳极连在一起,称为共阳极数码管；如将二极管的阴极接在一起,就称为共阴极数码管,如 图 5所示；当发光二极管导通时,它就会发光；每个二极管就是一个笔画,如干个二极管发光时,就构成了一个显示字符；图 4结构图 5共阳接法与共阴接法将单片机的 I/O 口与数码管的 ag 及 h 相连,高电平的位对应的发光二极管亮,这样,由 I/O 口输出不同的代码,就可以掌握数码管显示不同的字符；例如：当 I/O 口输出的代码为 0011 1111时,数码管显示的字符为 代码或段选码；3.2 LED 显示驱动0；这样

20、形成的显示字符的代码称为显示在微型运算机掌握系统中,常用的显示方法有动态显示和静态显示两种；在动态显示的方式下,各数码管的8 个引脚（ a-h ）并联在一起；与单片机的一个 I/O 相连,每个数码管的共阴端（位选信号端）与单片机的另一 I/O 相连,掌握数码管轮番被选中,轮番显示； LED的驱动问题是一个特别重要的问题,由于一般I/O接口芯片的驱动才能是有限的,在LED 显示器接口电路中,输出口所能提名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 供驱动电流是够的,特别在设计中需要用到多位LED,此时就需要增加驱动电路,驱动电

21、路有多种,常用的是 TTL 或 MOS集成电路驱动器,动态显示的一位数据的显示是由段和位选信号共同协作完成,因此必需考虑段和位的驱动才能,而且段的驱动才能打算位的驱动才能；本设计中对于LED的驱动,本设计中使用了单片机的P2 口和数码管相连； P2 口与数码管的 ag 及 dp 相连,高电平的位对应的发光二极管亮, ag 高电平为显示字符,dp 高电平常代表有小数点,这样,由 P2 口输出不同的代码,就可以掌握数码管显示不同的电压值；4. 设计接线图见附图5. 程序设计5.1 主程序设计图整个主程序就是在 整个程序流程框图如图A/D 转换,数据处理及显示程序循环执行；6 所示；启动 ADC08

22、09对模拟量输入信号进行转换,通过查询 P1.6 引脚来确定转换是否完成,如完成就把数据通过 P3端口读入,经过数据处理后在数码管上显示；名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 开 始初始化启动 ADC0809N转换终止YP3口读取转换数据对读取的数据进行处理并储备输出显示结 束图 6 程序流程图名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.2 源程序本设计主程序编写如下：ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H RETI OR

23、G 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI ORG 002B RETI MAIN: MOV A, #FFH ；初始化 MOV P0 , A MOV P1 , A MOV P3 , A CLR A MOV P2 , A MOV R0 , #70H MOV R2 , #06H LOP: MOV R0 , A INC R0 DJNZ R2 , LOP JNB P1.0, TD0 ；挑选通道 JNB P1.1, TD1 JNB P1.2, TD2 TD0 ： CLR A ；A/D 转换子程序通道 0 MOV P2 , A MOV R0 , #70H ；转换值放

24、到 70H 单元中 SETB P2.7 SETB P1.5 CLR P2.4 CLR P2.5 CLR P2.6 JNB P1.6, $ ；检查是否转换完毕 MOV A, P3 MOV R0 , A LCALL BCD0 LCALL DISP 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - JNB P1.0, TD1 JNB P1.1, TD0 JNB P1.2, TD2 TD1 ： CLR A ；A/D 转换子程序通道 1 MOV P2 , A MOV R0 , #70H ；转换值放到 70H 单元中 SETB P2.7 S

25、ETB P1.5 SETB P2.4 CLR P2.5 CLR P2.6 JNB P1.6, $ ；检查是否转换完毕 MOV A, P3 MOV R0 , A LCALL BCD1 LCALL DISP JNB P1.0, TD2 JNB P1.1, TD0 JNB P1.2, TD1 TD2 ： CLR A ；A/D 转换子程序通道 2 MOV P2 , A MOV R0 , #70H ；转换值放到 70H 单元中 SETB P2.7 SETB P1.5 CLR P2.4 SETB P2.5 CLR P2.6 JNB P1.6, $ ；检查是否转换完毕 MOV A, P3 MOV R0 ,

26、A LCALL BCD2 LCALL DISP LJMP MAIN BCD0: MOV A, #01H MOV 74H, A ；把通道 0 存入 74H 单元 LJMP BCD BCD1 ：MOV A, #02H MOV 74H, A ；把通道 1 存入 74H 单元 LJMP BCD BCD2 ： MOV A, #03H MOV 74H, A ；把通道 2 存入 74H 单元名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - LJMP BCD BCD: MOV A, R0 ；BCD 码转换子程序 MOV B, #51 ；255/

27、51=5.000V DIV AB MOV 73H, A ；个位数放入 73H 单元 MOV A, B ；余数大于 19H,F0 为 1,乘法溢出,结果加 5 CLR F0 SUBB A, #1AH MOV F0, C MOV A, #10 MUL AB MOV B, #51 DIV AB JB F0, LOOP2 ADD A, #5 LOOP2: MOV 72H, A ；小数点后第一位放入 72H 单元 MOV A, B CLR F0 SUBB A, #1AH MOV F0, C MOV A, #10 MUL AB MOV B, #51 DIV AB JB F0, LOOP3 ADD A, #

28、5 LOOP3: MOV 71H, A ；小数点后的其次位放入 71H 单元 MOV A, B CLR F0 SUBB A, #1AH MOV F0, C MOV A, #10 MUL AB MOV B, #51 DIV AB JB F0, LOOP4 ADD A, #5 LOOP4: MOV 6FH, A ；小数点后的第三位放入 6FH 单元 RET DISP: MOV R1, #71H ；共阴极显示子程序,显示内容在 7174H 单元 MOV R5, #0F1H ；数据在 P0 口输出,列扫描在 P2.0P2.3 PLAY: MOV P0, #0FFH MOV A, R5 名师归纳总结 -

29、 - - - - - -第 18 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - ANL P2 , A MOV A, R1 MOV DPTR, #TAB MOVC A, A+DPTR MOV P0 , A JNB P2.2,PLAY1 ；小数点处理 SETB P0.7 ；小数点显示（显示格式为 XX.XX ）PLAY1: LCALL DL1MS INC R1 MOV A, P2 JB ACC.4, ENDOUT RL A MOV R5 , A MOV P2, #0FFH AJMP PLAY ENDOUT: MOV P2, #0FFH MOV P0, #0FFH RET DL1

30、MS: MOV R7, #2 ；延时 1ms 子程序 DL1: MOV R6, 255 DJNZ R6, $ DJNZ R7, DL1 RET TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7dh,07H,7FH,6FH ；段码表 END 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6.心得体会这次数字电压表的设计让对我们对单片机的有了更深刻的了 解；由于我们的水平有限,手头资料也不是许多,课程设计仍并不特别 完善,文中难免有不妥和疏漏之处,恳请老师批判指正；7.参考文献1 单片机原理及应用 . 北京：中国

31、林业出版社,刘刚, 秦永左 . 2006.9 名师归纳总结 2 单 片机 掌握 实习 与专 题制 作 . 北 京 ：北京 航空航天大学出版 社,蔡朝第 20 页,共 21 页洋.2006.11 3 51系列单片机设计实例 . 北京：北京航空航天高校出版社,楼然苗.2006.24 单片机原理及应用机械工业出版5 单片机应用技术：系西安电子科技高校出版社,刘守义,2007.8 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 6 单片机课程设计指导：北京航空航天高校出版社,楼然苗,李光飞,2007.7 附图+5v2627IN12812IN4345IN718-4 26791

32、0+5v12EF+ VR16REF- VU7计 设 的 表 压 电 字 数 易 简名级号11IN0IN2IN3IN5IN6T STAREOCABLE EN T TPU OUK C CLOVCCADC080925A D ADB D AD23C D ADE AL21B S-1M 2-2 2-3 28-5 2-6 2-7 2B-8LS 2ND G2422201915141713姓班学RP1123 4 56 789212223242526272810111213141516173938373635343332P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15XD P3.0/RP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1R P3.6/WP3.7/RDU3 80C51TAL1 XTAL2 XST RSEN PALEA EP1.1P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0P1.2P1.319189R2 10k29303112345678C110uFR110k名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 21 页