基于51单片机的数字电压表设计文档格式.docx
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Thedesignofdigitalvoltagemeterbasedon51singlechipmicrocomputer
Abstract:
thetwenty-firstcentury,intheprocessofapplyingmoderndetectiontechniques,oftenneedtocompletetheappropriatefieldtestingworkbyhavingahighfinesseandscientificdigitalvoltmeter.Centurydetectedbythedatatransferfunctionobtainedbycomputingcenterintothecomputer,thuscompletingtheappropriatestorage,computingandcontrol,real-timedisplayandotherfunctions.Inthisarticle,theauthornumericalvoltmeter51typemicrocontroller(AT89c51),whiletheA/DconverterTLC2543modelisusedinhardware,enablingtheentirevaluevoltmetersoftwareandhardwaredesign.Inthissystem,withasimplecircuitusingasmallnumberofcomponents,designandlowcost,andthewholeadjustmentprocessisfullyautomated.Inaddition,theeightdigitalvoltmetercanbeconvertedamount(A/D)measurementandremotetransmissionofmeasurementresultsandmanyotherfeatures.Thedesignvaluesvoltmetercapableof0V~5Vvoltage8accuratelymeasurevoltage,singleorsimultaneousdisplaymodeturnsonanexternaldigitalcontrol.
Keywords:
AnalogsignalDigitalvoltmeterSCMA/Dconverter;
目录
前言1
1概述1
1.1选题背景1
1.2研究意义1
2设计方案分析1
2.1A/D转化装置1
2.2电源2
3硬件部分设计分析3
3.1单片机3
3.1.1对单片机芯片进行选择3
3.2外围电路与AT89C51接口设计分析5
3.2.1TLC25436
3.2.2TLC2543的特点6
3.2.3TLC2453接口时序6
3.2.4TLC2543A/D芯片与89C51单片机的接口7
4软件部分设计分析9
4.1程序初始化10
4.2A/D转换装置子程序11
4.3显示子程序11
5结论11
参考文献:
13
附录:
14
前言
随着时代的进步,科技不断发展,电压表也在更新换代,由以前的表面指针电压表更替为以数码管或者液晶显示面板显示的电压表。
数字电压表较于传统的指针电压表具有以下优点:
读数更为准确和直观;
能够转入电阻;
扩展能力强;
分辨率高;
有更宽的显示范围;
抗干扰能力强;
高集成度和低功耗。
1概述
1.1选题背景
近年来,电子科学技术获得了较为飞速的发展,在这样的情况下,现代先进的电子产品几乎渗透了国内外的各个行业和各个领域,并且大大地带进了社会生产力的发展以及提高了社会的信息化程度,而且进一步提高了现代电子产品的性能与发展,电子产品的更新换代的速度呈几何倍的增长。
微电子技术的进步主要表现在大规模的集成电路加工技术:
在半导体的工艺技术发展历史上,表征半导体工艺水平的线宽达到了60nm,并且在一点一点的缩小,在硅片的单位面积上可以集成更多的晶体管,所以集成电路设计在不断地向超高速,超大规模,和极低的功耗方向发展,单片机的设计成本在降低,而且在功能上,它的运算速度更快,精度更加的准确。
微电子器件和计算机技术在工程技术中的应用相当的广泛,而在这样的基础上发展起来的智能仪表,无论是在测量上的灵敏度,自动化程度,准确性,可能性,功能运用发面还是在解决控制技术问题的广度以及深度与解决测量技术都有了很大的发展,以一种崭新的面貌展示在人们的面前。
数字电压表就是在这样的基础上发展起来的,并被广泛应用。
数字电压表的英文简称为DVN,它是最常见的智能仪器,是一个采用数字化测量技术,把连续的模拟量转换成离散的,不连续的数字形势并加以显示的仪表。
1.2研究意义
现在有各种的单片A/D转换器构成的数字电压表被广泛地运用到电工测量和自动测试系统,电子,工业自动化仪表灯领域,表现出来非常强大的生命力。
单片机是随着大规模集成电路技术的发展诞生的,因为它具有功能强,体积小,性价比高等特点,所以被广泛地运用于家用电器,技能装置,电子仪表,机器人,工业控制,军事装置等诸多领域,是产品变得更加智能化和小型化,不仅提高了产品的质量和功能,同时又降低了生产成本,大大地简化了设计,本设计的主要实现是利用51单片机对电压表进行操控。
2设计方案分析
2.1A/D转化装置
众所周知,电压只是一种模拟量,但是通过数码管后所显示出的为数字量,所以必须通过A/D转化装置使得电压模拟信号转换成为数字信号,以供能够被数码管识别以及显示,而目前可供我们选择的芯片只有TLC2543以及ADC0809两种类型。
因为整个电压测量过程中,精度必须保证在±
5%以内,所以选择的A/D转换装置精度规格需为12位,同时满足LED显示装置工作驱动的性能要求,上述芯片中,0809本身的精度只为8位,所以在本次设计中不予考虑。
并且结合芯片的性价比,所以在本次数字电压表设计过程中,选择TLC2543作为设计用芯片,但是因为2543本身测量范围在0V到+5V之间,所以我们必须为其设计单独的稳压降压电路。
当受到测量的模拟量经过转换变成数字量时,还无法直接通过数码管显示在LED显示屏上,此时必须经过单片机进行处理,并且形成段码后才能进行显示。
与此同时,A/D电路对应的输入、输出以及时钟都必须单片机对整个电路进行相应的控制。
所以在进行单片机的选择过程中,必须选择具有内部闪存功能的89C51型单片机完成本项工作。
同时,该类型号的单片机芯片从性价比而言,也是整个设计过程中最为合适的芯片。
数字信号需要经过一定的转换才能最终成为段码并显示在相应的显示设备上,但是其转换以及显示都需要对应的设备以及接口电路相互配合。
从整个设备程序而言,A/D转换程序通过多重求值并取其中的平均值的方式得出实际的双字节数据,其次经过BCD与双字节相互转换程序得到最终的BCD码。
当硬件显示过程中,通过动态扫描法进行显示,其主要内容为数码管在单片机某I/O接口,而在另一组I/O接口连接片选端,与显示子程序相互配合进行显示。
除了上述内容,主程序也将与其他程序通过中断合作方式相互配合。
本设计共选择4段数码管(共阳极数码管)对所需要的数码管进行有效的显示,也是满足本设计设计要求的精度误差(±
5%)。
对于单片机而言,其每一个I/O接口具有有限的驱动能力,所以必须对驱动电路进行单独的设计。
而在本设计中,主要的驱动电路也与整个数码电压表的现实部分存在关系。
在数码管一端(片选端)需要对三极管以及上拉电阻进行连接,从而使得驱动能力得到增强,同时在位选端也应该进行上拉电阻的连接,同理也为使得驱动能力得到增强。
2.2电源
在本设计中,各个数码管、芯片以及单片机相应的外围电路必须是直流电源,电源大小为5V,所以我们必须保证设计使用的电源足够的稳定。
按照模拟电子相关基础知识要求,在本次数码电压表设计过程中,选择包含三端集成稳压装置(7805)的电源电路。
同时,在电路当中,选择的整流装置为二极管流桥,对电容进行相应的滤波处理,同时选择的变压装置为220-9v的变压设备。
结合上面的内容,所以在本次设计中,选择的核心为AT89C51单片机,同时A/D转换芯片选择使用TLC2543,显示器选择数码管,主要的直流稳压电源为7805型号的稳压器,结合转换以及采集,最终设计出来的数字电压表能够对0V到10V范围内直流电压进行准确测量。
下图2.2-1为本数字电压表系统设计框架示意图。
图2.1-1本数字电压表系统设计框架示意图
3硬件部分设计分析
3.1单片机
3.1.1对单片机芯片进行选择
本设计中选用的89C51,其本身是一种具有可擦除、可编程、带4k字节只读型储存器的cmos微处理器(8位处理器),同时具有极高的性能,以及基地的电压,一般情况下,我们称其为单片机。
因为在该当个芯片中植入了8位多功能CPU以及闪存组合,所以C51具有极高效率,是高效微控装置的一种。
因为89C51的出现,使得给越来越多的嵌入类型控制系统多出了一套廉价并且灵活高性能的方案。
3.1.1.1AT89C51的主要特征
AT89C51能够与MCS51相互兼容使用,并且具有可擦除、可编程、带4k字节只读型储存器,使用寿命高达1000次擦写循环,存储数据能够有效保留的时间长达10年,工作模式为全静态工作,内部的ram为128乘8位,I/O线(可编程)共32个,计数器共2个,规格为16位,中断电源为5个,串行通道可进行编程,本身带有掉电模式以及闲置(低电耗)模式。
3.1.1.2管脚
VCG:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2
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- 关 键 词:
- 基于 51 单片机 数字 电压表 设计