2022年ATC单片机的数字电压表的仿真设计方案论文.docx
《2022年ATC单片机的数字电压表的仿真设计方案论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年ATC单片机的数字电压表的仿真设计方案论文.docx(27页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精品学习资源2021-2021 学年第 2 学期微型运算机把握技术实训报告题 目: 基于单片机的数字电压表的设计系别: 电子与信息工程系班级:电子 1001姓名:鲁秀秀 指导老师:王瑾地点:运算机网络实训室一、 实训目的通过“基于单片机的数字电压表设计”工程实训,对所学微型运算机把握技术课程学问起到融会贯穿作用,并锤炼同学独立设计、制作和调试应用系统的才能,深化领会微型运算机把握系统的软、硬件调试方法及研制过程;同时,把握使用 Proteus 软件进行系统仿真调试,使用 KEIL 软件进行系统软件编程和调试,培养同学实际动手才能,为今后走向工作岗位打下良好基础;二、实训要求本课题主要争论以单片
2、机为核心,通过A/D 转换器完成模拟输入电压的采集、变换及信号调理,并在显示器上显示出测量的电压值;主要内容包括:1. 依据数字电压表的各项性能指标,提出系统的总体设计方案;2. 数字电压表的硬件电路设计,包括:单片机选择、A/D 转换器、显示电路等;3. 数字电压表的软件设计,包括: 主程序、 A/D 转换子程序、显示子程序等设计;4. 硬件电路、软件程序的调试情形,及显现问题的解决方法;5. 设计出系统的硬件电路,并编制相应的软件程序;欢迎下载精品学习资源电源电路P0复位电路P2 MCS-51单片机LED显示电路时钟电路P1A/D转换信号调理电路模拟电压图 1 系统设计总框图三、实训进程序
3、号学时16实训内容指导老师讲解课程设计;同学熟识软件等的使用;keil编程方式讲、练6. 上交“基于单片机的数字电压表设计”的实训报告一份;26指导老师讲解总体设计方案;老师指导同学讲、做36进行硬件电路的设计;老师指导同学进行软件程序设计及编程调讲、做试;46软件程序和硬件电路的联调;讲、做56连续进行调试,书写实训报告讲、做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
4、负责把ADC0808 传送来的数字量经过确定的数据处理,产生相应的显示码送到显示模块进行显示;此外, 它仍把握着 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,且测量精度和可欢迎下载精品学习资源靠性较高;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 on Single-chipMicrocontrollerTianMingmingAbstract Th
5、is paper which introduces a kind of simple digitalvoltmeter is basedon single-chipmicrocontrollerdesign. The circuitof the voltage meter is mainlyconsisted of three mould pieces: A/Dconvertingmould piece, A/Dconvertingismainly completed bythe ADC0808, itconverts the collectedanalog data into thedigi
6、tal data and transmits the outcome to the manifestation controlling mould piece.Data processing is mainlycompleted by the AT89C51 chip, it processes the dataproduced by the ADC0808chip and generates the rightmanifestationcodes, alsotransmitsthecodes tothemanifestationcontrollingmouldpiece.Also,theAT
7、89C51 chip controls the ADC0808 chip to work.The voltmeter features in simple electrical circuit, lower use of elements, low cost,moreover,itsmeasuringprecisionand reliability.The voltmeteriscapable ofmeasuring voltage inputs from 1 route ranging from 0 to 5 volt, and displaying the欢迎下载精品学习资源measure
8、ments though a digital code tube of 7 pieces of LED.KeywordsSingle-chipmicrocontroller; Digitalvoltmeter ; A/Dconverter ;AT89C51 ; ADC0808目 录2 设计总体方案 12.1 设计要求 12.2 设计思路 22.3 设计方案 23 硬件电路设计 23.1 A/D 转换模块 23.2单片机系统 63.3复位电路和时钟电路3.4 LED 显示系统设计 103.5总体电路设计 124 程序设计 134.1程序设计总方案 134.2系统子程序设计 145 仿真 155.
9、1软件调试 155.2显示结果及误差分析171 引言 18欢迎下载精品学习资源结论 18参考文献 18附录程序代码 22致谢21欢迎下载精品学习资源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,其中电压量的测量最为经常;而且随着电子技术的进展,更是经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,它是接受数字化测量技术,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1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;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乏,因而不能中意数字
10、化时代的需要;接受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2表的核心与基础;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;4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巨大的进步,从而促使了数字电压表的快速进展,并不断显现新的类型;数字电压表从1952 年问世以来,经受了不断改进的过
11、程,从最早接受继电器、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% ;3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;本文是以简易数字直流电压表的设计为争论内容,本系统主要包括三大模11块:转换模块、数据处理模块及显示模块;其中,A/D 转换接受 ADC0808对输入的模拟信号进行转换,把握核心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;2 设计总体方案2.1 设计要求以 MCS-51 系
12、列单片机为核心器件,组成一个简洁的直流数字电压表;欢迎下载精品学习资源接受 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,选择AT89C51 单片机为核心把握器件; A/D 转换接受 ADC0808 实现,与单片机的接口为P1 口和 P2 口的高四位引脚;电压显示接受 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
13、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显示系统复位电路P0图 1数字电压表系统硬件设计框图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欢迎下载精品学习资源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
14、快,而且精度更高,比如 ADC0809、ADC0808等, 它们通常具有 8 路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等,它们可以与单片机1系统连接,将数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/D 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、储备器及把握电路组成;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,
15、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,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器寄存器比较器依次重复上述过程直至最低位,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 5 ;其原理框图如图 2 所示: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,带有使能把握端,与微机直接接口,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
16、到如干种模 / 数变换技术的特长,所以该芯片特殊适应于过程把握,微把握器输入通道的接口电路,智能仪器和机床把握等领域 5 ;ADC0808主要特性 :8路 8 位 A/D 转换器,即辨论率8 位;具有锁存把握的8 路模拟开关;易与各种微把握器接口;可锁存三态输出,输出与TTL 兼容;转欢迎下载精品学习资源换时间: 128 s;转换精度: 0.2%;单个 +5V 电源供电;模拟输入电压范畴0-+5V,无需外部零点和满度调整;低功耗,约15mW6 ;3.1.3 ADC0808 的外部引脚特点ADC0808 芯片有 28 条引脚,接受双列直插式封装,其引脚图如图3 所示;欢迎下载精品学习资源下面说明
17、各个引脚功能 :图 3 ADC0808引脚图欢迎下载精品学习资源IN0-IN7 ( 8 条): 8 路模拟量输入线,用于输入和把握被转换的模拟电压;地址输入把握( 4 条):ALE: 地址锁存答应输入线,高电平有效,当ALE 为高电平常,为地址输入线,用于选择 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位地址输入线,用于选择8 路模拟输入中的一路,其对应关系如表 1 所示:表地址码1 ADC0808通道选择表对应的输入通CBA道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7START: START
18、为“启动脉冲”输入法,该线上正脉冲由CPU送来,宽度应大于 100ns ,上升沿清零SAR,下降沿启动 ADC工作;欢迎下载精品学习资源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为接地端,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
19、部结构及工作流程ADC0808由 8 路模拟通道选择开关,地址锁存与译码器,比较器,8 位开关树型 A/D 转换器,逐次靠近型寄存器,定时和把握电路和三态输出锁存器等组成,其内部结构如图4 所示;欢迎下载精品学习资源其中:图 4 ADC0808的内部结构欢迎下载精品学习资源( 1)8 路模拟通道选择开关实现从8 路输入模拟量中选择一路送给后面的比较器进行比较;(2) )地址锁存与译码器用于当ALE 信号有效时,锁存从ADDA、ADDB、ADDC 3根地址线上送来的3 位地址,译码后产生通道选择信号,从8 路模拟通道中选择当前模拟通道;(3) )比较器, 8 位开关树型 A/D 转换器,逐次靠近
20、型寄存器,定时和把握电路欢迎下载精品学习资源组成 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 位地址,并使 ALE=1, 将地址存入地址锁存器中,经地址译码器从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信号为低电平;(3) )当
21、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;该器件接受 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和闪烁储备器组合在单个芯片中,ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微把握器
- 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:
- 2022 ATC 单片机 数字 电压表 仿真 设计方案 论文
限制150内