基于AT89C51單片機的簡易數(shù)字電壓表設計

摘要

本論文給出基于單片機的簡易數(shù)字電壓表設計，控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機,A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809為主要硬件,實現(xiàn)數(shù)字電壓表的硬件電路與軟件設計。數(shù)字電壓表可以測量0～5V的8路輸入電壓值,并在四位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。

關鍵詞：數(shù)字電壓表；單片機；AT89C51；ADC0809；

1引言

數(shù)字電壓表（DigitalVoltmeter）簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片機的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便，還可與PC進行實時通信。目前，由各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領域，示出強大的生命力。與此同時，由DVM擴展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術提高到嶄新水平。

數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎,電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示,這有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤進行讀數(shù)的方法,避免了讀數(shù)的視差和視覺疲勞。目前數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換器的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準確度,本文A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809對輸人模擬信號進行轉(zhuǎn)換,控制核心AT89C51再對轉(zhuǎn)換的結果進行運算和處理,最后驅(qū)動輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號。

數(shù)字式電壓表是由高阻抗電壓表頭與分壓電路組成的。數(shù)字式電壓表頭的等效輸入電阻通常在200M歐以上，滿量程時所流經(jīng)的電流通常在1皮安左右。以上述表頭制成的數(shù)字式電壓表，滿量程時所流經(jīng)的電流與量程有關，通常在1皮安至100微安之間。數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)是當前電子、電工、儀器、儀表和測量領域大量使用的一種基本測量工具有關數(shù)字電壓表的書籍和應用已經(jīng)非常普及了。

數(shù)字電壓表的設計和開發(fā),已經(jīng)有多種類型和款式。傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點,它們適合在現(xiàn)場做手工測量,要完成遠程測量并要對測量數(shù)據(jù)做進一步處理,傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數(shù)字電壓表,既可以完成測量數(shù)據(jù)的傳遞,又可借助PC,做測量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類型的數(shù)字電壓表無論在功能和實際上,都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無法比擬的特點,這使得它的開發(fā)和應用具有良好的前景。

本系統(tǒng)用單片機AT89C51構成數(shù)字電壓表控制系統(tǒng),具有精度高、速度快、性能穩(wěn)定和電路簡單且工作可靠等特點,具有很好的使用價值。

課題需要完成的任務：

簡易數(shù)字電壓表可以測量0～5V的8路輸入電壓值，并在四位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測量最小分辨率為0.019V,測最誤差約為0.02V。課題的具體要求如下：

1、方案總體設計

2、控制系統(tǒng)硬件電路設計（顯示采用四位數(shù)碼管）

3、軟件流程圖設計，匯編程序編寫

4、電氣原理圖的繪制

5、畢業(yè)設計小結。

課題計劃：

2009.2.16~2009.2.28

查閱相關資料，完成文獻綜述；

可行性方案分析，構思初步方案。

2009.3.1~2009.3.13

論述并確定最佳設計方案；

學習硬件開發(fā)軟件、單片機開發(fā)軟件。

2009.3.14~2009.4.10

設計硬件電路，編制軟件程序，聯(lián)機調(diào)試；

撰寫畢業(yè)論文。

2009.4.10~2009.4.16

完善畢業(yè)論文，并做答辯準備。

畢業(yè)設計說明書目錄

摘要

15

1引言

15

2方案論證

15

2.1方案一

15

2.2方案二

16

3各電路設計和論證

16

3.1電源電路設計和論證

16

3.1.1方案一

16

3.1.2方案二

17

3.2A/D轉(zhuǎn)換部分

18

3.3顯示部分

19

3.3.174LS48的介紹

19

3.3.2數(shù)碼管介紹

22

3.3.3數(shù)碼管顯示圖

22

4軟件設計

23

4.1程序流程

23

4.1.1系統(tǒng)主程序流程圖

23

4.1.2顯示子程序流程圖

24

4.1.3A/D轉(zhuǎn)換測量子程序流程圖

26

4.2程序

26

4.2.1主程序

26

4.2.2各子程序

28

5軟硬件系統(tǒng)的調(diào)試

31

5.1硬件調(diào)試

31

5.2軟件調(diào)試

31

5.3軟硬聯(lián)調(diào)

31

6附錄（電路圖）

32

7參考文獻