基于单片机模拟量数字显示课程设计

基于单片机模拟量数字显示课程设计

目录

1.引言 (1)

2.设计方案及原理 (2)

3.模拟量数字仪表设计原理 (3)

4.硬件设计 (4)

4.2 ADC0804的功能介绍 (4)

4.3 LED显示器 (5)

4.3.1 4位数码管的驱动方式 (7)

4.3.2 LED显示器的选择 (8)

4.3.3 LED显示器与单片机接口设计8

5.总体电路设计 (11)

6.软件设计 (12)

7.总结 (13)

8.参考文献 (15)

1.引言

本文介绍了一种基于单片机的简易数字显示仪器仪表的设计，该设计主要由三个模块：A\D模数转换器，数据处理模块及显示模块。A\D模数转换器主要由ADC0804来完成，他负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片8751来完成，其负责把ADC0804传来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外，它还控制着ADC0804芯片的工作。

20世纪50年代初，世界上出现了第一台数字显示仪表。近五十年来，随着现代科学技术的迅猛发展，尤其是数字化测量技术、半导体技术、大规模集成电路技术及计算机技术在仪表中的应用，使数字仪表很快地从电子管式、晶体管式发展到目前集成电路式和带有微处理哭的数字仪表。数字仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确度测量的需要，它具有模拟仪表无法比拟的优点。

该系统的数字显示仪表电路简单，所用原件较少，成本低，测量精度和可靠性较高，最终结果通过四位一体共阴极八段数码显示管显示出来。

2.设计方案及原理

硬件电路设计有3个部分组成：A/D转换电路，8751单片机系统以及LED显示系统。

P0口作为与A/D转换电路的数据口，P3口部分接口作为A/D 转换电路的控制口,P0口作为LED显示系统的段选码输入口，P1口部分接口作为LED显示系统的位选控制端。硬件电路设计框图如图1所示：

被

测

标度模/数 （A/D ）计数

3.模拟量数字仪表设计原理

利用A/D 转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式现实出来。本设计以8751单片机为核心，以逐次比较型A/D 转换器ADC0804、4位一体的共阴极时钟型LED 数码管为主体。

图2 数字显示仪表组成框图

A/D 转换模拟量LED 显示P

P

P

P

8751单

图 1 模拟量数字仪

4.硬件设计

4.1 8751单片机的功能介绍

8751与8051基本一样，但8751片内有4k的EPROM，用户可以将自己编写的程序写入单片机的EPROM中进行现场实验与应用，EPROM的改写同样需要用紫外线灯照射一定时间擦除后再次写入。

单片机应用的早，影响很大， 51系列单片机已成为事实上的工业标准。后来很多芯片厂商以各种方式与Intel公司合作，也推出了同类型的单片机，如同一种单片机的多个版本一样，虽都在不断的改变制造工艺，但内核却一样，也就是说这类单片机指令系统完全兼容，绝大多数管脚也兼容；在使用上基本可以直接互换。人们统称这些与8051内核相同的单片机为“51系列单片机”。

4.2 ADC0804的功能介绍

芯片参数：

工作电压：+5V，即VCC=+5V。

模拟输入电压范围：0～+5V，即0≤Vin≤+5V。

分辨率：8位，即分辨率为1/2=1/256，转换值介于0～255之间。

转换时间：100us（fCK=640KHz时）。

转换误差：±1LSB。

参考电压：2.5V，即Vref=2.5V。

4.3 LED显示器

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显示器供选择。在本设计中，选择4位一体的数码型LED显示器。本系统中前一位显示测量值的整数位，即个位，后两位显示测量值的小数位。

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，所以必须

使用动态扫描方式显示。发光二极管（LED）是一种半导体发光器件．一个LED两端所加的正向电压增加到2V左右时，就出现正向电流并发光。为了限制流过发光管的电流，调整其亮度调整其亮度，一般都串有限流电阻。LED的发光颜色常见的有红、绿、黄等色。

数码显示是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有多种不同类型的产品，广泛应用与多种数字设备中。目前，数码显示器正朝着小型、多位、多彩、平面化的方向发展。

（一）发光二极管

在各种显示器中，LCD的功耗最低，LED的发光响应时间最短，寿命最长。因此，目前的数字仪表大多采用LED或LCD显示器，它们都能由集成电路直接驱动。

发光二极管是采用半导体材料制成的，能将电信号转化成光信号的结型电压发光器件。它的特点是：

①低电压（1.5~2.2V）,小电流（5~30mA）的条件下工作，即可获得足够高的亮度。

②发光响应速度快，高频特性好，能显示脉冲信息，单色性好，寿命长。

③由于LED工作PN结正向导通状态，性能稳定，只要加以必要的先留措施，就可以长期使用。使寿命在10万小时以上，甚至可以达到100万小时。

④小型、防震、抗冲击性能好。

⑤使用灵活、可根据需要制成各种数码管、符号管、电平显示器、矩阵板、固体发光板等

（二）LED显示器

将条状发光二极管按照共阳极（正极）或共阴极（负极）的方式连接，并组成“8”字型发光二极管，另一级做笔画电极，就构成了LED数码显示器。如图2-3(a)所示。

只要按规定使某些笔画的发光二极管，就能组成0～9的一系列数字。它具有重量轻、体积小、耐震动、寿命长、亮度高、单色性好、发光响应速度快、能在低电平条件下与数字集成电路匹配等优点可作为数字仪表，数控装置，计算机等的数字显示器件。LED显示器一般采用七段，既把七只LED共阳极（或共阴极）

（