最新毕业设计——基于单片机的数字电压表的设计.doc
《最新毕业设计——基于单片机的数字电压表的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《最新毕业设计——基于单片机的数字电压表的设计.doc(27页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、基于单片机的数字电压表的设计【摘要】本设计主要用于测量0-5V的直流电压,把连续的模拟量(直流输入电压)转换成离散的数字形式,并利用数码管进行显示。整个系统主要由控制电路、基准电源、A/D转换电路、测试电路和显示电路等几部分组成。通过AT89C52单片机实现系统控制功能,利用单片机的P1口、P3.0-P3.3口控制4位LED数码管实现动态显示,P3.5端口用作控制单路/循环显示转换按钮,P3.6端口用作单路显示时的通道选择,P0端口用作A/D转换数据读入,P2端口用作ADC0809的A/D转换控制,A/D转换电路主要由ADC0809模/数转器件片完成。此外,设计的数字电压表在实现单路测量的基本
2、功能之外,还可以方便进行多路电压的同时测量,通过按键选择实现单一或多路循环显示。【关键词】:AT89C52、ADC0809、A/D转换、数据处理、控制显示 ABSTRACT The design is mainly used for measuring 0-5V DC voltage, the continuous analog (DC input voltage) into a discrete digital form, and the use of digital control to display. The entire circuit is mainly by the contro
3、l circuit, reference power, A / D converter circuit, the test circuit and display circuit composed of several parts.AT89C52 MCU through the system control functions, the use of the microcontroller port P1, P3.0-P3.3 Port 4-bit LED digital control of dynamic display, P3.5 port as a single display / c
4、ycle through the Convert button, P3.6 displayed as a single port channel selection, P0 port for A / D converter data read, P2 port for the ADC0809 A / D conversion control; A / D converter circuit mainly by the ADC0809 analog / digital switch device to complete piece. In addition, the design of the
5、digital voltmeter single measurement in the realization of the basic functions, it can also facilitate the simultaneous measurement of multiple voltage by selection for a single or multiple buttons to cycle.【KEY WORD】: AT89C52, ADC0809, A / D conversion, data processing, control and display朗读显示对应的拉丁
6、字符的拼音字典 - 查看字典详细内容目录引言1一、方案论证1(一)控制芯片1(二)显示部分2二、总体设计思想2三、硬件电路的设计2(一)硬件设计原理2(二)AT89C52单片机的概述31.AT89C52单片机组成32.AT89C52单片机引脚结构43.AT89C52单片机的最小系统5(1)时钟电路5(2)复位电路6(三)A/D转换电路61.A/D转换器工作过程62.A/D转换电路8(四)数码显示电路9四、系统的程序设计10(一)软件设计思想框图10(二)子程序原理和框图111.显示子程序112.A/D转换子程序12五、调试及性能分析14(一)测量与调试14(二)性能分析14六、总结16附录一数
7、字电压表总原理图17附录二源程序18附录三PCB图23附录四实物图24参考文献25致谢26 引言数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量(直流输入电压)转换成离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度较低,不能满足数字化时代的需求。采用以单片机为平台开发的数字电压表,具有精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便,可与PC进行实时通信等方面的优点,能够在很大程度上优化测量结果,提高使用者的工作效率。数字化电压表的广泛应用,符合和满足了现代化测量技术的需要。目前,由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表,已被广泛用
8、于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等多智能化测量领域,并且显示出强大的作用和生命力。与此同时,由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表,也把电子测量以及相关联的非电子测量技术提高到了一个崭新的水平。新型数字电压表以及由电压表扩展而成的各种通用及专用仪表以其高准确度、高可靠性、高性能分析、高分辨率、高性价比等优良特性,给使用者带来了轻松便捷的操作和高效良好的性能分析能力,赢得了广大使用者的青睐。在新兴科学技术不断涌现的今天和未来,随着数字化时代的进程,随着测试需求的多样化和复杂化,电子测试测量的仪器系统也朝着以软件为核心的模块化方向发展,并且必将得到广泛的应用。 本设计的硬件是通
9、过51系列单片机控制ADC0809 A/D转换器进行信号接收和转换,并将转换后的信号输送至单片机,通过单片机进行处理,并控制数码管显示,是关于单片机内部定时器、并行I/O口、中断系统等相关功能,以及LED显示、A/D转换器、译码器、驱动器、基准电源等的综合性研究。软件设计包括显示扫描子程序、1ms延时子程序、通道选择子程序、ADC0809转换子程序。经过测量设计原理和显示方式的深度变革,使测量结果通过数码形式的直观显示,有效避免了因使用传统测量仪表时的视差和视觉疲劳等一些不良因素造成的测量误差,在极大的程度上提高了使用者的工作效率和作业的精确性,进而对提高工程项目的质量有非常大的帮助。一、方案
10、论证(一)控制芯片方案一:选用专用电压转换芯片INC7107实现电压的测量和显示。缺点是测量的精度比较低,信号的转换在芯片内部完成,不可控制,灵活性差。优点是价格低廉。方案二:选用单片机AT89C52和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制,用4位数码管显示出最后的转换结果。测量转换的精度高,通过控制转换和显示电路,实现单路或多路电压同时测量。基于设计功能方面考虑,方案二为较佳选择。(二)显示部分方案一:选用4位8段LED共阳数码管,与单片机口的I/O连接进行控制,动态显示测量结果。优点是价格比较便宜,并且可以满足测量精度的要求。方案二:通过LCD1602显示测量结果。虽然1602可
11、以显示数字和字符的内容丰富,但是器件引脚较多,并且价格比较昂贵。基于综合考虑,选择方案一。经过控制芯片和显示器件的综合类比分析,设计的数字电压表认定通过ATC89C52单片机控制ADC0809模/数转换器件,利用4位数码管显示测量结果的方案为最佳方案。二、总体设计思想设计的数字电压表由模拟电路和数字电路两部分组成,数字电路部分主要包括系统控制和运算显示模块,模拟电路部分主要由基础电源、信号采集和测量等部分构成。总体设计思想为:AT89C52单片机是数字电压表系统的控制核心。将需要测量的模拟信号(直流电压)直接输送到A/D转换电路进行A/D转换,由单片机对转换后的信号进行数据处理,最终将处理后的
12、数字信号经过显示驱动电路和数码管显示进行测量结果的直观显示。设计的数字电压表除了可以同时进行多路模拟信号的测量外,也可以通过通道选择电路对单片机进行控制,用来实现信号的单路测量和多路测量的切换。数字电压表的系统框图如图2.1所示。单片机AT89C52模数转换器通道选择模拟信号显示驱动数码管显示 图2.1 系统框图三、硬件电路的设计(一)硬件设计原理设计的数字电压表主要用于测量0-5V的直流电压,通过单片机控制A/D转换器将连续的模拟信号转换成离散的数字信号,并对转换后的信号进行运算比较,最终通过数码管显示测量结果。整个电路主要由控制电路、A/D转换电路、数码显示电路、复位电路、选择电路、基准电
13、源、测试电路等几部分组成。设计的数字电压表是基于AT89C52单片机和A/D转换器件的应用基础之上,AT89C52单片机和A/D转换模块是本次设计的核心,通过单片机控制A/D转换器,实现对模拟信号的接收和转换:P0口连接A/D转换器的数字端口,作A/D转换器数据读入端,接收转化后的数字信号并进行处理;单片机的P1口、P3.0-P3.3口作为4位7段LED数码管显示控制端,P3.5端口用作单路/循环显示转换控制按钮,P3.6端口用作单路显示时选择显示的通道。数字电压表硬件设计方案框图如3.1所示。图3.1 数字电压表硬件逻辑框图单片机是制作在一块集成电路芯片上的计算机,它包括中央处理器(CPU)
14、、用RAM构成的数据存储器、用ROM构成的程序存储器、定时器/计数器、各种I/O接口、时钟电路和中断系统等,它们通过地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB)连接起来,通过I/O口线与外部设备及外围芯片连接,以及单片机系统中的系统操作软件和用户应用软件,实现对整个电路系统的控制作用。(二)AT89C52单片机概述1.AT89C52单片机组成图3.2 AT89C52单片机组成结构图设计采用的AT89C52单片机是MCS-51系列单片机的一个型号,它是由ATMEL公司生产的。 AT89C52单片机内包含有1个8位的CPU、1个片内振荡器及时钟电路、8KB的ROM程序存储器、256B的RA
15、M数据存储器、3个16位的定时器/计数器、可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路、4个8位并行I/O端口、2个可编程全双工串行口、6个中断源、两个优先级嵌套中断结构。AT89C52单片机组成结构如图3.2所示。2.AT89C52单片机引脚结构(1)电源引脚Vcc(40脚):接+5V电源。Vss(20脚):接地。(2)时钟引脚XTAL1(19脚):内部振荡电路反向放大电路的输入端,外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时,此引脚接地。 XTAL2(18脚):内部振荡电路反向放大电路的输出端,外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时,此引脚接外部电源。 (3)I/O口引脚P0口
16、(P0.0-P0.7):P0.7是最高位,P0.0是最低位,有两种功能如下。通用I/O口:无片外存储器时,P0口可以做为通用I/O口使用;地址/数据口:在访问外部存储器时,用作地址总线的低8位和数据总线。P1口(P1.0-P1.7):P1.7是最高位,P1.0是最低位,仅用作I/O口。P2口(P2.0-P2.7):P2.7是最高位,P2.0是最低位,有两种功能如下。通用I/O口:无片外存储器时,P2口可以做为通用I/O口使用;地址口:在访问外部存储器时,用作地址总线的高8位。P3口(P3.0-P3.7):P3.7是最高位,P3.0是最低位,有两种功能如下。通用I/O口:用于串行口、中断源输入、
17、计数器、片外RAM选通。(4)控制引脚 引脚图如图3.3所示。图3.3 AT89C52的引脚图 RST/VPD(9脚)RST为RESET,VPD为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平,将使单片机复位。当VCC发生故障,该引脚可接上备用电源为内部RAM供电,以保证RAM中的数据不丢失。ALE/PROG(30脚)地址锁存有效信号输出端。ALE在每个机器周期内输出两个脉冲。在访问片外程序存储器期间,下降沿由于控制P0输出的低8位地址;在不访问片外程序存储器期间,可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。PSEN(29脚)片外程序存储器选通
18、信号输入端,低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间,该信号在每个机器周期两次有效,以通过数据总线P0口读回指令或常数。在访问片外程序存储器期间,PSEN信号将不再出现。EA/VPP(31脚) 外部程序存储器地址允许输入端/编程电压输入端。当EA接高电平时,CPU执行片内ROM指令,但当PC值超过0FFFH时,将自动转去执行片外ROM指令;当EA接低电平时,CPU只执行片外ROM指令。3. AT89C52单片机的最小系统图3.4 AT89C52最小系统(1)时钟电路单片机的时钟信号用来提供单片机内部各种操作的时间基准,时钟电路用来产生单片机工作所需要的时钟信号。单片机内部有一个高增益的
19、反相放大器,其输入端XTAL1和XTAL2用于外接晶体和电容,以构成自激振荡器,其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路,内接电路如图3.5所示。外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内,如图3.6所示。本设计的数字电压表采用的是内部时钟电路。 图3.5 内部方式时钟电路 图3.6 外部方式时钟电路(2)复位电路单片机复位时,使CPU和系统中的其他功能部件恢复为初始状态,就像计算机的重启,并从这个状态开始工作。要实现复位操作,必须是RES引脚至少保持两个机器周期(24个振荡器周期)的高电平。CPU在第二个机器周期内执行内部复位操作,以后每一个机器周期重复一次,直至RES端电平变低。复位期间不
20、产生ALE及PSEN(非)信号,即ALE=1和PSEN(非)=1。这表明单片机复位期间不会有任何取指操作。当RES引脚返回低电平后,CPU从0000H地址开始执行程序。 图3.7 上电复位 图3.8 按键复位单片机常见的复位电路主要有上电复位电路和按键复位电路。上电复位电路如图3.7所示,由RC构成微分电路,在上电瞬间,产生一个微分脉冲,其宽度若大于两个机器周期,单片机将复位。为了保证微分脉冲宽度足够大,RC时间常数应大于两个机器周期,一般取22uF电容、1K电阻。按键复位电路如图3.8所示,该电路除具有上电复位功能外,若要复位,必须按下图中的REST键,R1、C2仍构成微分电路,使RST端产
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 最新 毕业设计 基于 单片机 数字 电压表 设计
限制150内