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单片机原理及系统课程设计
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专 业： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 班 级： XXXXXXXXXXXXX 姓 名： XXXXXXXXXXXX 学 号： XXXXXXXXXXX 指导教师： XXXXXXXXXXXX
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2013 年 3 月 14 日
单片机原理及系统课程设计报告
基于单片机的简易数字电压表的设计
摘 要
本文介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计。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ADC0808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ADC0808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ADC0808芯片工作。
该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。
关键词:单片机；数字电压表；A/D转换
Design of Simple Digital Voltmeter Based on Single-chip
Microcontroller
Abstract
This paper which introduces a kind of simple digital voltmeter is based on single-chip microcontroller design. The circuit of the voltage meter is mainly consisted of three mould pieces: A/D converting mould piece, A/D converting is mainly completed by the ADC0808, it converts the collected analog data into the digital data and transmits the outcome to the manifestation controlling mould piece. Data processing is mainly completed by the AT89C51 chip, it processes the data produced by the ADC0808 chip and generates the right manifestation codes, also transmits the codes to the manifestation controlling mould piece. Also, the AT89C51 chip controls the ADC0808 chip to work.
The voltmeter features in simple electrical circuit, lower use of elements, low cost, moreover, its measuring precision and reliability. The voltmeter is capable of measuring voltage inputs from 1 route ranging from 0 to 5 volt, and displaying the measurements though a digital code tube of 7 pieces of LED.
Keywords :Single-chip microcontroller,Digital voltmeter,A/D converter
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单片机原理及系统课程设计报告
1、引言
数字电压表，简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、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到了一个更高的水平。本设计主要用A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。目前，由各种单片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。
本设计采用AT89C51单片机的一种电压测量电路，该电路采用ADC0808。本文介绍一种基于A/D转换电路，测量范围直流 0-5V的4路输入电压值，并在四位LED数码管上显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019V，测量误差约为正负0.02V。
本设计以AT89C51系列单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压。ADC0808采用1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。电压显示屏采用4位一体的LED数码管显示，能够显示三位小数。设计尽量使用较少的元器件。
2、设计方案及原理
2.1、设计方案
硬件电路设计由4个部分组成：A/D转换电路、AT89C51单片机系统、LED显示系统以及测量电压输入电路。硬件电路设计框图如图1所示。
P3 P2 AT89C51 P0 P1 A/D转换电路 显示系统 图1 数字电压表系统硬件设计框图
测量电压输入
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2.2、数字电压表设计原理
利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来。在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。本设计以AT89C51单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0808、LED四位数码管为主体。
3、硬件设计
3.1、AT89C51的功能介绍
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CMOS8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。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。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。外形及引脚排如图2所示。
U119XTAL1
18XTAL29RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617293031PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51 图2 AT89C51芯片模型
3.1.1、AT89C51芯片的各引脚功能
P0口：这组引脚共有8条，P0.0为最低位。这8个引脚有两种不同的功能，分别适用于不同的情况，第一种情况是AT89C51不带外存储器，P0口可以为通用I/O口使用，P0.0-P0.7用于传送CPU的输入/输出数据，这时输出数据可以得到锁存，不需要外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲，增加了数据输入的可靠性。
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