基于单片机的电压表设计

基于单片机的电压表设计

目录

1 引言 (2)

2设计原理及要求 (1)

2.1数字电压表的实现原理 (1)

2.2数字电压表的设计指标.............. 错误！未定义书签。3软件仿真电路设计. (2)

3.1设计思路 (2)

3.2硬件电路设计图 (2)

3.3 AT89C51的功能介绍 (3)

3.3.1简单概述 (3)

3.3.2主要功能特性 (3)

3.3.3 AT89C51的引脚介绍 (4)

3.4 ADC0804的引脚及功能介绍 (6)

3.4.1芯片概述 (6)

3.4.2 引脚简介 (7)

3.4.3 ADC0804的转换原理 (8)

3.5 74HC373芯片的引脚及功能 (8)

3.5.1芯片概述 (8)

3.5.2引脚介绍 (10)

3.6 LED数码管的控制显示 (10)

4系统软件程序的设计 (11)

5测试及性能分析 ........................ 错误！未定义书签。

5.1 测试............................ 错误！未定义书签。5

5.2 性能分析......................... 错误！未定义书签。

6 设计总结 (17)

参考文献 (17)

附录原理电路........................... 错误！未定义书签。

1 引言

随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器／计数电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。

数字电压表（DigitalVoltmeter）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）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本设计重点介绍单片机、A/D 转换器以及由它们构成的数字电压表的工作原理。目前，由各种单片机、A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力理。

2设计原理及要求

本设计是利用单片机AT89C51、ADC0804以及74HC573设计一个数字电压表，可以测量0-5V、0-50V之间的直流电压值，并且用四位数码管显示。

2.1数字电压表的实现原理

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ADC0804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。数据处理则由芯片AT89C51来完成，其负责把ADC0804传送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74HC373芯片工作。

2.2数字电压表的设计指标

(1)以AT89C51单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表。

(2)采用1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。

(3) 在测量0-5V的基础上，换档实现0-50V的测量。

(4)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。

(5) PCB制板，电路整洁大方。

(6)尽量使用较少的元器件。

3软件仿真电路设计

3.1设计思路

(1)根据设计指标，选择AT89C51单片机为核心控制器件。

(2)A/D转换采用ADC0804实现，与单片机的接口为P1口和P3口的高三位引脚。

(3)电压显示采用4位一体的LED数码管。

(4)LED数码的段码输入,由并行端口P0产生，并经过74HC573锁存后，连接到数码管的ABCDEFG DP管脚；LED数码的位码输入，由并行端口P2产生，并经过74HC573锁存后，连接到数码管的12

3.2硬件电路设计图

硬件电路设计由5个部分组成:A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED显示系统、时钟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。

图1 数字电压表系统硬件设计框图

3.3 AT89C51的功能介绍

3.3.1简单概述

AT89C51是一种带4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C51是一种带2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图3-2所示。

3.3.2主要功能特性

(1) 4K 字节可编程闪烁存储器。

(2) 32个双向I/O 口；128×8位内部RAM 。

(3) 2个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz 。

(4) 可编程串行通道。

(5) 5个中断源。

(6) 2个读写中断口线。

(7) 低功耗的闲置和掉电模式。

(8) 片内振荡器和时钟电路。

时钟电路 A/D 转换电路 测量电压输入 显示系统

AT89C51 P1

P3

P0

P2

图3-2

3.3.3 AT89C51的引脚介绍

89C51单片机多采用40只引脚的双列直插封装(DIP)方式，下面分别简单介绍。

(1)电源引脚

电源引脚接入单片机的工作电源。

Vcc(40引脚）：+5V电源。

GND(20引脚)：接地。

(2)时钟引脚

XTAL1(19引脚)：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。

XTAL2(20引脚)：片内振荡器反相放大器的输出端。