AT89C51单片机的数字电压表设计 电路图 源程序

AT89C51单片机的数字电压表设计 电路图 源程序 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ AT89C51单片机的数字电压表设计+ 电路图+源程序 摘要: 在数字化技术高速发展的时代，很多数字产品应运而生。随着智能化和数字化的发展要求，以及人们对测量结果的直观需要，我们因此设计一款基于单片机的数字电压表。该数字电压表是一种实时测试电压变化的数字化智能产品，具有测量准确，读取结果便捷的特点。该产品主要由六大模块组成,分别是动态数码显示模块、输入模块、报警模块、量程选择模块、A/D转换模块和以AT89C51单片机为核心的主控系统。本设计的研究方法是在Proteus软件上创建原理图，下载源代码进行仿真调试。最后，所设计的电压表能测交直流电压值、直流电流，能手动切换量程，超出量程会报警，并通过数码管能进行实时测量值的显示。该系统由于功能齐全，生产成本低，性能稳定和使用方便等优点，将会受到人们的喜好。10849 关键词:AT89C51单片机数字电压表A/D转换动态 1 / 19 显示Proteus软件 毕业设计说明书,论文,外文摘要 TitleTheDigitalVoltmeterDesignbasedonMicrocontroller Abstract In the era of the rapid development of the digital technology , many digital products emerged. With the development of intelligent and digital requirements, as well as on the measurement results and intuitive needs, we therefore design a microcontroller-based digital voltmeter. The digital voltmeter is a real-time test voltage changed, digital and intelligence product, it contains the features of accurate measurement, read the results conveniently. The products are mainly composed of six modules, namely, dynamic digital display module, input module, the alarm module, range selection module, A / D converter module, and to AT89C51 microcontroller as the core of the master control system. The design approach is to create a schematic in Proteus software, then download source code ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ for simulation debugging. Finally, the voltmeter can measure AC and DC voltage and DC current, can manually switch range, alarm when out of the range, and can show the real-time measured values by digital tube . The system will be subject to the preferences of the people, because of its fully functional, low cost, stable performance and ease of use advantages. 3.2.1 初始化程序15 3.2.2 量程选择程序15 3.2.3 A/D转换子程序15 3.2.4数据处理子程序16 3.2.5显示子程序17 3.2.6 量程报警程序20 3 / 19 第四章、调试和仿真21 第五章、测试结果 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 21 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 24 致谢25 参考文献26 附录A:系统总原理图27 附录B:总程序清单28 引言 在数字化技术高速发展的时代，很多数字产品应运而生。随着智能化和数字化的发展要求，以及人们对测量结果的直观需要，我们因此设计一款基于单片机 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 的数字电压表。该数字电压表是一种实时测试电压变化的数字化智能产品，具有测量准确，读取结果便捷的特点。该产品主要由六大模块组成,分别是动态数码显示模块、输入模块、报警模块、量程选择模块、A/D转换模块和以AT89C51单片机为核心的主控系统。 第一章、课题 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 选择和论证 1.1、课题设计内容和技术要求 ,1,以51单片机为核心, ,2,设计的电压表能测交、直流电压值，直流电流，直流电阻, ,3,电压测量可实现多极量程的直流电压测量，其量程范围是2V、20V, ,4,实现多极量程的交流电压的测量，其量程范围是2V、20V, 5 / 19 ,5,测量结果可通过数码管显示, ,6,超过量程时具有报警功能。 1.2、基本设计方案 1.2.1 数字电压表的总系统框图 数字电压表系统硬件电路由六大模块组成，分别是动态数码显示模块、输入模块、报警模块、量程选择模块、A/D转换模块和以AT89C51单片机为核心的主控系统。具体 实施方案 关于机房搬迁实施方案高中班级自主管理实施方案公交公司安全生产实施方案成立校园管乐队的实施方案中层管理人员竞聘上岗实施方案 流程图如图1所示: 图2电压表的工作方式流程图 根据电压表工作方式的流程图进行设计，下面逐个地对每个模块电路进行详细分析: ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 2.1 主控模块 该数字电压表的主控模块采用89C51单片机，89C51单片机有128B的RAM，4KB的Flash存储器，4个并行I/O口:P0,P3。其中P0口是双向口，作为地址总线及数据总线的分时复用端口,P1口是可供用户使用的准双向I/O口,P2口是8位准双向口，可作地址总线和数据总线口,P3是双功能口，一般使用它的第二功能[1]。主控模块的电路如图3所示: 图3主控模块电路图 89C51常用的时钟电路设计有两种方式:内部时钟方式和外部时钟方式。89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，输入端为19引脚XTAL1，输出端为18引脚XTAL2[2]。在这两个引脚间跨接石英晶体振荡器和微调振荡器，构成一个稳定的自激振荡器，为内部时钟方式，如图3所示。电路中的电容C1、C2值一般为30pF左右，本电路选用22pF. 7 / 19 89C51的复位电路由外部的复位电路实现，通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。为了实现电压表的智能化，本设计采用上电自动复电方式，如图3所示。通过RC电路组成复位电路，当电源接通时，如果VCC的上升时间不超过1ms，单片机就会自动上电复位。 2.2 A/D转换模块 A/D转换器是一种能把输入模拟电压或电流信息变成与其成正比的数字量信息的芯片，实现模拟量到数字量的转换。本设计使用的是ADC0808转换器。 2.2.1 ADC0808引脚说明 ADC0808芯片为28引脚双列直插式封装，在设计中各引脚接线如图4所示。对主要信号引脚的说明如下: ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 图4ADC0808与单片机的接线图 ,1,IN7,IN0——8路模拟量输入通道。 ,9,VREF(+)、VREF(-)——基准参考电压。 参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。本电路中VREF(+)=5V，VREF(-)=0V。 2.2.2 ADC0808的内部结构 ADC0808的内部逻辑结构如图5所示。 图5ADC0808内部结构 它是有带有8位A/D转换器、8路多路开关、三态 9 / 19 输出锁存器及与微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件[6]。它的工作过程如下: 先确定ADDA、ADDB、ADDC的值，决定选择8路输入信号的哪一路模拟信号, 然后给一正脉冲信号送到ALE引脚，使所选择的那一路模拟信号经选择开关送达比较器的输入端, START接收到一正脉冲信号，信号的上升沿将逐次逼近寄存器复位，信号下降沿将启动A/D转换, 此时EOC信号变低，转换正在进行, 转换结束后，EOC变为高电平，数据保存到8位三态输出锁存器中, 此时CPU可以将OE引脚变为高电平，打开三态输出锁存器，将转换完成的信号送给CPU进行数据处理。 2.2.3 ADC0808时序图 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ ADC0808的时序图如图6所示: 图6ADC0808时序图 2.3 显示模块 数字电压表的显示模块如图7所示。该模块的主要组成部分为四位为一体的7段数码显示器、数码管锁存器74LS374和AT89C51单片机。因为数码管已经内置译码器了，因此没有外置译码器了。数码管的驱动方式有两种，一种是硬件驱动，即外接驱动器,另一种是软件驱动，为了节省硬件成本及空间，本设计使用的是软件驱动方式[7]。 单片机的P2.0引脚作为74LS374的片选信号，片选信号P2.0和WR信号一起经或非门及反相器接到74LS374的CLK端，因此显示器的数字端口地址为0FEFFH。51单片机的P1.4,P1.7引脚作为数码管的 11 / 19 数位选择。为了保证显示的稳定性，显示时先将数据通过数字端口写入74LS374，再通过数位选择点亮相对应的数码管。 直流电流测量 该数字电压表的电流测量输入如图11所示. 图11电流测量输入电路 由于ADC0808是电压转换器件，因此必须把电流转换成电压方能进行测量，这可以通过串接一个很小的电阻RL实现。因为待测电流和RL都很小，RL两端的电压也会很小，所以要将它放大到ADC0808能分辨的范围之内。假设待测电流大小为I，RL两端的电压分别为VA和VB，VA经过反相放大缓冲电路之后VC=-VA。VA和VB经过差分反向放大电路，得到 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ VD=-,VB-VA,×R29/R27=,VA-VB, ×R29/R27=I×RL×R29/R27 再经过同相放大电路，得到 AV=VD×,1+R32/R30, =I×RL×R29/R27×,1+R32/R30, =I×0.1×352 将得到的AV值送给ADC0808进行模数转换，最后 得到数字量为 DAV=AV×255/5=I×0.1×89 760/5 单片机读取A/D转换数据，再经过逆向运算可以得 到 I=,DAV×5,/,0.1×89 760, 这样测得的电流值误差比较大，特别是当输入信号 很小的时候。所以要对数值进行修正，方法是:先计 13 / 19 算DAV×50 000，然后将结果减去102 000，再将得到的结果除以89 760，这样就比较精确[8]。 电压测量 该数字电压表的电压测量输入电路如图12所示。 图12 电压测量输入电路 为了滤除待测电压高频部分的干扰，因此加入了低通滤波器。待测电压通过低通滤波器后，再通过同相放大电路，最后才输入ADC0808. 因为该电压表设计成既能测交流电压也能测直流电压，当测量交流电压时，需要将它转换成直流信号。就AC信号而言，实现AC/DC转换方案最主要的真有效值转换。具体的转换电路如图13所示: ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 图13AC信号转换成DC信号电路图 在进行AC转换时用到真有效值转换器AD736.下面先对AD736进行简要介绍说明: 电压测量的量程转换电路图如图14所示: 图14 量程选择电路 图中SW2是量程选择开关，与图15中SW2是联动开关，控制衰减电压和量程选择，可以实现档位的调换。 图15输入衰减电路 15 / 19 第三章、软件程序设计部分 3.1 系统程序设计总方案 该数字电压表的组成模块有A/D转换模块、51单片机控制系统模块、显示模块、量程选择模块、输入模块和超量程报警模块。数字电压表软件工作的流程为: 首先进行量程的选择，输入信号进入模数转换器ADC0808中，模数转换器启动，然后对输入的信号采样，进行模数转换，转换结束后，模数转换器将输出一个启动信号给单片机，经过转换获得的数据进入AT89C51单片机中数据处理，最后通往数码管将测量结果显示出来。如果测量值超出量程，系统则发出声光报警信号，提醒人们注意量程的选择。 因此，我们可以根据该数字电压表的工作原理和模块化原则可以软件的总方案流程图如设计为如图16所示: 图16系统程序设计总方案流程图 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 3.2系统子程序设计 3.2.1 初始化程序 所谓初始化就是将用到的AT89C51单片机的内部部件和外部宽展芯片器件进行初始化工作设定，设定初值，方便系统接下来的流程能稳定工作。 3.2.2 量程选择程序 该数字电压表能测量电压、电阻和电流，因此在转换之前要对测量功能进行判断。 其中电阻测量的判断子程序如下所示: CR:MOVR7,#00H,电阻测量 LCALLADC,读取A/D转换值 17 / 19 MOVDPTR,#7FFFH MOVX@DPTR,A JBP3.3$ MOVXA,@DPTR,输入转换结果 RET 3.2.4数据处理子程序 本设计的数据处理程序包括电阻测量的数据处理、电压测量的数据处理和电流测量的数据处理。每种测量过程都基本相同，先读取ADC0808的A/D转换数据，然后在AT89C51单片机中进行相应数据的处理，最后将处理过的数据送给LED数码管进行显示。 下面以电阻测量为例进行举例说明。因为模数转换器转换的数据是二进制数，因此，数据进入单片机后，先要做双字节二进制无符号数的乘除法，调用MULD2 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 子程序，具体的数值根据电路设计的要求而定。经过 这样处理得到的是二进制数，不能直接送给数码管显 示。所以，在送往LED数码管之前要把二进制 AT89C51单片机的数字电压表设计+电路图+源程序 (7): 19 / 19