AT89C52的简易数字电压表资料.pdf
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1、www.yoryu- 出品 目录 绪论 0 第 1 章 系统总体方案选择与说明 2 1.1 项目分析及其设计 2 1.1.1 通道转换方案设计 2 1.1.2 显示部分方案设计 2 第 2 章 系统总体结构与工作原理 3 2.1 系统结构框图 3 2.2 工作原理 3 第 3 章 硬件设计说明及计算方法 4 3.1 单片机的选择及时钟电路.4 3.2 LED 显示电路设计与器件选择 4 3.3 A/D 转换模块及转化电路设计 .6 第 4 章 软件设计与说明 7 4.1 数字电压表系统软件设计方案确定7 4.2 数字电压表应用程序设计10 第 5 章 调试结果及其说明 10 5.1 调试结果及
2、其说明 10 总结 11 参考文献 12 附录 A 系统原理图 . 13 附录 B 系统源程序 . 14 绪论 数字电压表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、 读数准确,采用了先进的数显技术,大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事 件。数字电压表是把连续的模拟量(直流输入电压)转换成不连续、离散的数字形 www.yoryu- 出品 1 式,并加以显示的仪表。数字电压表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与 精密电测量技术密切的结合在一起,成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支, 数字电压表标志着电子仪器领域的一场革命,也开创了现代电子测量技术的先河。 本设计采用了以
3、单片机为开发平台,控制系采用AT89C52 单片机, A/D 转换采用 ADC0809 。系统除能确保实现要求的功能外,还可以方便进行8 路其它 A/D 转换量的 测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处 理、显示控制等组成。 关键词 : 单片机AT89C52 A/D 转换ADC0809 数据处理 模拟式电压表具有电路简单、成本低、测量方便等特点,但测量精度较差,特 别是受表头精度的限制, 即使采用 0.5 级的高灵敏度表头, 读测时的分辨力也只能达 到半格。再者,模拟式电压表的输入阻抗不高,测高内阻源时精度明显下降。数字 电压表作为数字技术的成功应用,发展相
4、当快。数字电压表(Digital VoIt Me-ter, DVM ) ,以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。特 别是以 A/D 转换器为代表的集成电路为支柱,使DVM 向着多功能化、小型化、智 能化方向发展。 DVM 应用单片机控制,组成智能仪表;与计算机接口,组成自动测 试系统。目前,DVM 多组成多功能式的, 因此又称数字多用表 (Digital Multi Meter , DMM ) 。 DVM 是将模拟电压变换为数字显示的测量仪器,这就要求将模拟量变成数字 量。这实质上是个量化过程,即将连续的无穷多个模拟量用有限个数字表示的过程, 完成这种变换的核心部件是
5、A/ D 转换器,最后用电子计数器计数显示,因此DVM 的 基本组成是 A/D 转换器和电子计数器。 DVM 最基本功能是测直流电压,考虑到仪器的多功能化,可将其他物理量,如 电阻、电容、交流电压、电流等,都变成直流电压,因此,还应有一个测量功能选 择变换器,它包含在输入电路中。DVM 对直流电压直接测量时的测量精度最高,其 他物理量在变换成直流电压时,受功能选择变换器精度的限制,测量精度有所下降。 www.yoryu- 出品 2 第 1 章 系统总体方案选择与说明 实现数字电压表的方案很多,目前广泛采用的时基于74 系列逻辑器件,本设计 将介绍基于单片机实现的方案。 1.1 项目分析及其设计
6、 方案设计此设计包含两个模块,通道转换和显示部分方案。 1.1.1 通道转换方案设计 方案一:考虑到 ADC0808 的 8 路模拟量输入本质上也是模拟开关,因此可以利 用其 8 个模拟通道中的3 个作为通道转换器,即根据通道对应的电压测量范围确定 对应的电压方法倍数设计对应的放大电路。 方案二:利用手动开关实现通道转换。该方案可简化控制程序,消减系统开销。 缩短反应时间,不足之处在于操作麻烦。 综上所述:方案二所需元件少、成本低且易于实现,则选此方案。 1.1.2 显示部分方案设计 方案一:单片机的 P0、P2 口分别接 74LS248 和 ULN2003A 芯片来驱动四位数码 管 方案二:
7、直接用单片机的P1、P2 口驱动数码管,此处把ADC0808 的输出端接 P1 口 ,因为 P1 口能够驱动数码管。 综上所述,两个方案都可行,但方案二所需元件少、成本低,则选择此方案。 www.yoryu- 出品 3 第 2 章 系统总体结构与工作原理 2.1 系统结构框图 根据项目要求,确定该系统的设计方案,图3-1 为该系统设计方案的结构框图。 硬件电路由 6 各部分组成,即单片机、时钟电路、复位电路、LED 显示电路、 A/D 装唤器和测量电压输入电路。 时钟电路 复位电路 LED显示电路 A/D转化测量电压输入电路 单 片 机 图 2-1系统结构框图 2.2 工作原理 系统采用 12
8、M 晶振产生脉冲做AT89C51的内部时钟信号,通过软件设置单片机 的内部定时器T0 产生中断信号。利用中断设置单片机的P2.4 口取反产生脉冲做 AT89C51 的时钟信号。通过键盘选择八路通道中的一路,将该路电压送入ADC0808 相应通道,单片机软件设置ADC0808 开始 A/D 转换,转换结束ADC0808 的 EOC 端口产生高电平,同时将ADC0808 的 EO 端口置为高电平,单片机将转换后结果存 到片内 RAM 。系统调出显示子程序,将保存结果转化为0.00-5.00V 分别保存在片内 RAM ; 系统调出显示子程序,将转化后数据查表,输出到LED 显示电路,将相应电 压显示
9、出来,程序进入下一个循环。 www.yoryu- 出品 4 第 3 章 硬件设计说明及计算方法 根据设计要求与思路,确定该系统的设计方案。硬件电路由5 个部分组成,即 单片机时钟电路、复位电路、4 位显示器电路、 A/D 转换电路和键盘及测量电路。 3.1 单片机的选择及时钟电路 根据初步设计方案的分析,设计这样一个简单的应用系统,可以选择带有 EPROM 的单片机,应用程序直接存储在片内,不用在外部扩展程序存储器,电路可 以简化。此电路选择Atmel 公司生产的 AT89C51。AT89 系列与 MCS-51 系列单片机 相比有两大优势:第一,片内程序存储器采用闪速存储器,使程序的写入更加方
10、便; 第二,提供了更小尺寸的芯片,使整个电路体积更小。它以较小的体积、良好的性 价比倍受青睐。 单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。在单片机的XTAL1 和 XTAL2 两 个管脚,接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路。 电路中,电容 C1 和 C2 对震荡电路有微调的作用,通常的取值范围位(30+10) pF。石英晶体选择 6MHz 或 12MHz 都可以,其结果只是机器周期时间不同,影响计 数器的计数初值,此设计取12MHz。本设计使用的是CLOCK 时钟脉冲触发。 3.2 LED 显示电路设计与器件选择 单片机应用系统中,通常都需要进行人机对话。这包括人对应用系统的状态干 预
11、与数据输入,以及应用系统向人们显示运行状态与运行结果。显示器、键盘电路 就是用来完成人机对话活动的人机通道。 图 3-2-1 LED 显示管脚 www.yoryu- 出品 5 LED 显示器的驱动是一个非常重要的问题,由图3-2-1 可知,显示电路由LED 显示器、段驱动电路和位驱动电路组成。此设计不采用段驱动芯片和位驱动芯片, 直接由单片机的P0,P2口驱动,实验证明可行。 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,因此生产厂 家就生产了多种位数、尺寸、型号不同的LED 显示器。在我们的设计中,选择4 位 一体的共阴极时钟型LED 显示器,采用动态显示方式。 图 3-2-
12、2 LED 显示器接口电路原理 采用 P0口作为 LED 的段码输出信号,P2 口的低四位作为LED 位码的输出控制 信号。硬件电路的连接如图3-2-2 所示。 该电路的工作原理:当P0 口输出段码信号的BCD 码后,输出具有一定驱动能 力的七段字形码, 由于 4-LED 的段码输入管脚是并联在一起的,所以每一位 LED 的 段码输入管脚都能获得这个段码信号。若要控制在每一时刻只有一位LED 被点亮, 必须靠位码信号控制。 P2 口低四位输出位码信号后接到LED 的位码控制端,因此 P2 口的低四位的位码信号在每一时刻只有一位是“1” ,其他位全为“ 0” ,然后按时 www.yoryu- 出
13、品 6 间顺序改变输出“ 1”的位置,控制在每一时刻只有一位LED 被点亮,达到动态显 示的目的。 说明: 1 位显示转换通道, 2、3 和 4 位显示电压表数值。 3.3 A/D 转换模块及转化电路设计 A/D 转换器的功能是将模拟量转换为与其大小成正比的数字量信号。能实现这种 转换的原理和方法很多,此设计采用ADC0808 转换器。 ADC0808 是一种逐次逼近 型的 8 位 A/D 转换器件,片内有8 路模拟开关,可输入8 个模拟量,单极性,量程 为 0+5V。 3.3.1 ADC0808 简介 1. ADC0808 引脚功能 2 -1MSB 21 ADD B 24 ADD A 25
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