基于单片机的数字电压表设计(1)—-毕业论文设计

单片机数字电压表-------------------------------------------------------------------西南科技大学城市学院

2 设计总体方案

2.1 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,至少能够显示两位小数。 ⑷尽量使用较少的元器件。

2.2 设计思路

⑴根据设计要求,选择AT89C51单片机为核心控制器件。

⑵A/D转换采用ADC0808实现,与单片机的接口为P1口和P2口的高四位引脚。 ⑶电压显示采用4位一体的LED数码管。

⑷LED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。

2.3 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2.1所示。

AT89C51 时钟电路 P1 P2 P2 复位电路 P0 显示系统 A/D转换电路 测量电压输入 图2.1

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3 硬件电路设计

3.1 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。 3.1.1 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。其原理框图如图3.1所示:

输入数字量输入电压顺序脉冲发生器主次逼近寄存器ADC电压比较器图3.1 逐次逼近式A/D转换器原理图

3.1.2 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

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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]。 <

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