简易数字电压表.doc
- 文档编号:2607628
- 上传时间:2022-11-03
- 格式:DOC
- 页数:18
- 大小:667KB
简易数字电压表.doc
《简易数字电压表.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《简易数字电压表.doc(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
单片机课程设计
课题:
简易数字电压表
系别:
电气与电子工程系
专业:
电气工程及其自动化
姓名:
柏海林
学号:
091410107
指导老师:
杨帆李小敏
河南城建学院
2013年01月10日
成绩评定·
一、指导教师评语(根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定)。
课程设计成绩评定
班级姓名学号
综合成绩:
指导教师签字年月日
一、设计目的
1.运用单片机的基础知识,依据课程设计内容,能够完成从硬件电路图设计,到PCB制版,再到软件编程以及系统调试实现系统功能,完成课程设计,加深对单片机基础知识的理解,并灵活运用,将各门知识综合应用。
2.能够上网查询器件资料,培养对新知识,新技术的独立的学习能力和应用能力。
3.能够独立完成一个小的系统设计,从硬件设计到软件设计,增强分析问题、解决问题的能力,为今后的毕业设计及科研工作奠定良好的基础。
二、设计要求
1、利用ADC0809设计一简易数字电压表,要求可以测量0—5V之间8路输入电压值、电压值由四位LED数码管显示,并在数码管上轮流显示或单路选择显示;
2、测量最小分辨率为0.019V,测量误差约为±0.02V。
三、总体设计AT89S51
单片机
复位电路
显示电路
时钟电路
A/D转换电路
3.1工作原理
本题目本质上是以单片机为控制器,ADC0809为ADC器件的AD转换电路,设计要求的电压显示,是对ADC采集所得信号的进一步处理。
为得到可读的电压值,需根据ADC的原理,对采集所得的信号进行计算,并显示在LED上。
本项目中ADC0809的参考电压为+5V,根据定义,采集所得的二进制信号所指代的电压值为:
而若将其显示到小数点后两位,不考虑小数点的存在(将其乘以100),其计算的数值为:
将小数点显示在第二位数码管上,即为实际的电压
3.2主程序框图
初始化中主要对AT89S51,ADC0809的管脚和数码管的位选进行初始化设置。
准备工作做好后便启动ADC0809对IN0脚输入进的0~5V电压模拟信号进行数据采集并转换成相对应的0~255十进制数字量。
主程序就是在A/D转换和显示子程序之间循环执行。
主程序流程图如下所示:
开始
初始化
调用A/D转换子程序
调用显示子程序
图1-1主程序流程图
3.3A/D转换子程序设计
A/D转换子程序的功能是采集数据,在启动ADC0809对模拟量输入信号进行转换时,通过判断EOC(P2.6引脚)来确定转换是否完成,若EOC为0,则继续等待;若EOC为1,则把OE置位,将转换完成的数据读取即P2.7=1时指向下个通道,存储数据。
其流程图如下:
开始
启动测试(TESTART)
EOC=1?
N
指向下个通道
存储数据
图1-2A/D转换流程图
3.3显示子程序设计
设置初始值以后运用标度变换知识,编写算法将0~255十进制数字量转换成0.00~5.00V的数据,公式如下:
开始
接着输出到显示子程序进行显示,其流程图如下所示:
设置初始值
标准变换
调用显示子程序
延时
图1-3显示控制子程序流程图
四、各部分电路设计
4.1AT89S51最小系统设计
AT89S51芯片,如图所示,各引脚功能如下:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
为一个8位漏极开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
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。
图1-4AT89S51设计
P2口:
为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高。
P3口:
管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如所示:
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
4.2时钟电路
AT89S51的时钟电路如图所示,在单片机的XTAL1和XTAL2两个管脚接一个晶振及两个电容构成了时钟电路电路中电容C1和C2对振荡频率有微调作用,在设计时取30uF。
晶振为11.0592MHz,故选择12MHz即可。
图1-5时钟电路图1-6复位电路
4.3复位电路
AT89S51的复位电路如图所示。
当单片机一上电,立即复位;另外,如果在运行中,外界干扰等因素使单片机的程序陷入死循环状态,就可以通过按键手动使其复位。
复位也是使单片机退出低功耗工作方式而进入正常状态的一种操作。
电容C3和电阻R10实现上电自动复位。
增加按键开关S1和电阻R9又可实现按键手动复位功能。
R9的作用是在S1按下的时候,防止电容C3放电电流过大烧坏开关S1的触点。
4.4A/D转换(ADC0809)电路设计
ADC0809芯片有28条引脚,各引脚功能如下:
IN0~IN7:
8路模拟量输入端。
D0~D8:
8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC:
3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路
ALE:
地址锁存允许信号,输入,高电平有效。
START:
A/D转换启动脉冲输入端,输入一个正脉冲(至少100ns宽)使其启动(脉冲上升沿使0809复位,下降沿启动A/D转换)。
EOC:
A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。
OE:
数据输出允许信号,输入,高电平有效。
当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。
CLK:
时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ。
REF(+)、REF(-):
基准电压。
Vcc:
电源,单一+5V。
GND:
地。
ADC0809的工作过程如下:
首先输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。
START上升沿将逐次逼近寄存器复位。
下降沿启动A/D转换,之后EOC输出信号变低,指示转换正在进行。
直到A/D转换完成,EOC变为高电平,指示A/D转换结束,结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断申请。
当OE输入高电平时,输出三态门打开,转换结果的数字量输出到数据总线。
表3-1ADC0809通道选择表
C(ADDC)
B(ADDB)
A(ADDA)
选择的通道
0
0
0
IN0
0
0
1
IN1
0
1
0
IN2
0
1
1
IN3
1
0
0
IN4
1
0
1
IN5
1
1
0
IN6
1
1
1
IN7
图1-7ADC0809设计
4.5LED显示电路硬件设计
最常用的显示器有发光二极管显示器(LED)和液晶显示器(LCD)。
我们设计时主要采用LED数码显示器及其接口电路。
四位LED数码管由8个发光二极管组成,其中7个按“8”型排列,另一个发光二极管为圆点形状,位于右下角,常用于显示小数点,还有四个位选端。
共阴极LED电路连接如图1-8所示,8支发光二极管的阴极共同接到地上,所以叫共阴极LED,在每个发光二极管的阳极接的电阻将起到保护作用。
在输入管脚接高电平时,对应的发光二极管将会发光。
适当编码后,8支发光二极管组合起来就可以显示数据了。
共阳极LED电路连接如图1-9所示,8支发光二极管的阳极共同接到电源上,所以叫共阳极LED,在每个发光二极管的阳极接的电阻将起到保护作用。
在输入管脚接低电平时,对应的发光二极管将会发光。
和共阴极LED一样,适当编码后,8支发光二极管组合起来就可以显示数据了。
3-8共阴极接法原理图3-9共阳极接法原理图
静态显示时,数据是分开送到每一位LED上的;而动态显示时,是数据送到每一个LED上,再根据位选线来确定是哪一位LED显示。
静态显示亮度很高,但口线占用较多;动态显示占用口线数目较少,适合用在显示位数较多的场合,但显示位数的增多,将占用大量的CPU时间。
综上所述,根据共阴极,共阳极和静态显示,动态显示各自的优缺点,我采用的是共阴极,动态显示来完成该显示电路的硬件设计。
图1-10显示电路设计图
六、仿真及调试
图1-11零通道单路显示
调试环境
WAVE6000软件在以前的版本基础上做了增加了许多功能,特别是在窗口管理、项目管理和源文件编辑工具上做了较大改进,在WAVE6000环境下的所有窗口均可以放在窗口的同一块区域,各窗口可以直接切换,节省了窗口的面积,使窗口管理更有效。
WAVE6000还增强了项目管理和源文件编辑方面的功能,使得项目、文件切换更方便,有效地后退、前进功能使得修改程序更方便。
新增加的书签窗口和断点窗口可以有效地管理断点和书签,使得程序员无需在众多的代码和
- 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:
- 简易 数字 电压表