基于单片机的数字变压器.docx

基于单片机的数字电压表设计专业班级学生姓名学生学号指导老师目录设计任务 1 课程设计的性质和目的 1 主要仪器和软件 1 设计要求 1 设计思路 1 设计方案 3 硬件电路设计 4 总体电路设计 16 软件设计 17 心得体会 21 设计的任务: 设计一个基于单片机的数字电压表,其测量范围为 0-5V 直流电压, 并转化为毫伏,要求电压精确到 1 毫伏,测量结果用过显示屏显示。课程设计的性质和目的: 通过课程设计, 巩固在课堂上学到的有关电子技术、单片机、微机原理等课程的基本知识和基本方法, 强化知识的综合运用和技能基本训练, 通过硬件电路的设计和相应软件的编写, 掌握软硬结合的控制程序设计, 达到能独立阅读、编制和调试一定规模的电子产品制作或仿真。主要仪器设备及软件: PC 机、仿真软件 proteus 等。设计要求⑴以 MCS-51 系列单片机为核心器件, 组成一个简单的直流数字电压表。⑵采用 1 路模拟量输入,能够测量 0-5V 之间的直流电压值。⑶电压显示用 4 位一体的 LED 数码管显示,能够显示 1 毫伏。⑷尽量使用较少的元器件。设计思路 A/D 转换:将输入模拟电压转换成数字信号,并将其送给控制、处理电路。控制、处理系统:采集 A/D 转换器传过来的信号进行相应的处理, 送往显示部分; 显示电路:将数字信号显示出来。控制电路:使用 51 单片机程序设计: 该程序由一个主程序及五个子程序所组成, 子程序中包括: 中断程序、显示程序、数据处理程序及延时程序。⑷ LED 数码的段码输入, 由并行端口 P0 产生: 位码输入, 用并行端口 P2 低四位产生。设计方案硬件电路设计由 6 个部分组成; A/D 转换电路, AT89C51 单片机系统, LED 显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。硬件电路设计框图如图 1 所示。时钟电路复位电路 A/D 转换电路测量电压输入显示系统 AT89C51 P1 P2 P2 P0 图1 数字电压表系统硬件设计框图硬件电路设计 A/D 转换模块现实世界的物理量都是模拟量,能把模拟量转化成数字量的器件称为模/ 数转换器( A/D 转换器), A/D 转换器是单片机数据采集系统的关键接口电路,按照各种 A/D 芯片的转化原理可分为逐次逼近型, 双重积分型等等。双积分式 A/D 转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格便宜等优点。与双积分相比, 逐次逼近式 A/D 转换的转换速度更快,而且精度更高,比如 ADC0809 、 ADC0808 等,它们通常具有 8 路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等, 它们可以与单片机系统连接, 将数字量送到单片机进行分析和显示。一个 n 位的逐次逼近型 A/D 转换器只需要比较 n 次,转换时间只取决于位数和时钟周期,逐次逼近型 A/D 转换器转换速度快,因而在实际中广泛使用。逐次逼近型 A/D 转换器原理逐次逼近型 A/D 转换器是由一个比较器、 A/D 转换器、存储器及控制电路组成。它利用内部的寄存器从高位到低位一次开始逐位试探比较。转换过程如下: 开始时,寄存器各位清零,转换时,先将最高位置 1 ,把数据送入 A/D 转换器转换, 转换结果与输入的模拟量比较, 如果转换的模拟量比输入的模拟量小,则1 保留, 如果转换的模拟量比输入的模拟量大,则1 不保留, 然后从第二位依次重复上述过程直至最低位, 最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的二进制数字量[5]。其原理框图如图 2 所示: 顺序脉冲发生器逐次逼近寄存器 ADC 电压比较器输入电压输入数字量图2 逐次逼近式 A/D 转换器原理图 ADC0808 主要特性 ADC0808 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A/D 转换器,带有使能控制端, 与微机直接接口, 片内带有锁存功能的 8 路模拟多路开关, 可以对8路 0-5V 输入模拟电压信号分时进行转换,由于 ADC0808 设计时考虑到若干种模/ 数变换技术的长处,所以该芯片非常适应于过程控制,微控制器输入通道的接口电路,智能仪器和机床控制等领域[5]。 ADC0808 主要特性:8路8位 A/D 转换器, 即分辨率 8位; 具有锁存控制的 8 路模拟开关;易与各种微控制器接口;可锁存三态输出, 输出与 TTL 兼容; 转换时间: 128 μs; 转换精度: % ; 单个+5V 电源供电;模拟输入电压范围 0- +5V ,无需外部零点和满度调整;低功耗,约 15mW 。 ADC0808 的外部引脚特征 ADC0808 芯片有 28 条引脚, 采用双列直插式封装, 其引脚图如图 3 所示。图3 ADC0808 引脚图下面说明各个引脚功能: IN0-IN7 (8条):8 路模拟量输入线,用于输入和控制被转换的模拟电压。地址输入控制( 4