南京信息工程大学
单片机原理课程设计报告
设计题目： 直流数字电压表设计 专业班级： 测控技术与仪器 学生姓名： 倪阳 肖照飞 学生学号： 20112341905 20112341910 指导老师： 葛化敏 成 绩：
二○一四年 六 月 二十 日
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一、设计任务、目的与要求
1.1 设计任务
利用单片机AT89S52和ADC0809设计一个数字电压表，能够测量0-5V之间的直流电压值，四位数码管显示，要求使用的元器件数目尽量少。本电路主要采用AT89S51芯片和ADC0809芯片来完成一个简易的数字电压表，能够对输入的0～5 V的模拟直流电压进行测量，并通过一个4位一体的7段LED数码管进行显示。该电压表的测量电路主要由三个模块组成：A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块。A/D转换主要由芯片ADC0809来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89S51来完成，其负责把ADC0809传送来的数字量经一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；另外它还控制ADC0809芯片的工作。 1.2 设计目的
通过制作简易数字电压表，加深对所学专业知识的认识，提高分析、解决工程实际问题的能力，提高对单片机的应用能力，提高收集文献、资料的能力，从而达到综合运用所学的专业知识进行电子产品设计、制作与调试的能力。 1.3 设计要求
电路通电或按复位键时，通过改变电位器的阻值改变模拟输入电压，不断的将模拟电压转换成数字量，通过LED显示出所测得的模拟电压。在测试中测试的电压值必须和实际的电压值不超过0.5V的电压。在改变电压时，能够准确的侧量出电压的变化值。
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二、系统总体方案设计
2.1 系统组成
本系统采用STC89C52单片机作为控制核心，对8路8位模数转换芯片ADC0809采集到的模拟电压信号进行分析处理，实现A/D转换，通过数码管显示其数字电压值。电压表的测量电路主要由三个模块组成：A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块。
2.2 系统工作原理
简易数字电压表测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，A/D转换由集成电路ADC0809完成。ADC0809具有8路模拟输入端口，地址线(第23-25脚)可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。第22脚位地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。第6脚位测试控制，当输入一个2μｓ宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。第7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，第7脚输出高电平。第9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从端口输出。第10脚为ADC0809的时钟输入端，利用单片机第30脚嘚分频晶振频率，再通过14024二分频得到1MHz时钟，单片机的P1、P3.0-P3.3端口作为4位LED数码管显示控制，P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮。P3.6端口用作单路显示时选择显示的通道。P0端口用作A/D转换数据读入，P2端口用作ADC0809的A/D转换控制。这里主要是利用ADC0809模数串口芯片，ADC0809芯片的基准电压脚外接电压为5V，则最大可以测得的电压为5V，ADC0809芯片的模拟输入脚通过电位器接5V电压，进行模拟采样，通过调整电位器的值改变模拟量。输入的模拟量经过ADC0809芯片的内部8位开关电容逐次逼近A/D转换器，转换成8为二进制数，其最小的分辨率为0.0196（VREF=0.0196V)，D为转化的数字量，再通过 可以求得模拟电压，最后通过LED就可将所测得电压显示出来。
三、系统硬件设计
3.1 电源部分
电路主要是要求能提供稳定可靠的电压，使整个系统能正常的工作。采用
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220V的工频交流电压，而单片机的工作电压是直流+5V，为此，先通过一个普通的变压器降低电压，再通过桥式整流，然后再通过7805芯片的进一步稳压，确保+5V电源的稳定、可靠。而且7805集成稳压器是常用的固定输出+5V电压的集成稳压器。它的内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳定可靠。1脚为输入端，2脚为接地端，3脚为输出端，使用十分方便，可以在任何有交流电压的地方使用，不需另带电池。通过整流滤波以后输出直流电压，为了确保整个电路能正常工作，考虑到不接负载或电源电压有波动时电容能承受的耐压，必须加电容。发光二极管D2点亮表示电源电路正常工作，其电源电路如图所示：
J1321POWER42C4C6104470UF/25VC510411U5VINGND7805VOUT3VCCC8D121O4R142KBRIDGE13C7470UF/16VD2LED
3.2 A/D转换电路
A/D转换器是模拟量输入通道中的一个环节，单片机通过A/D转换器把输入模拟量变成数字量再处理。随着大规模集成电路的发展，目前不同厂家已经生产出了多种型号的A/D转换器，以满足不同应用场合的需要。如果按照工作原理划分，ADC主要有4种类型，即双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行式A/D转换器和计数比较式A/D转换器。目前最常用的是双积分和逐次逼近式。
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，比如ICL71XX系列等，它们通常带有自动较零、七段码输出等功能。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ADC0808、ADC0809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，将数字量送单片机进行分析和显示。本设计中采用具有逐次逼近式A/D转换器的ADC0809芯片。ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器。它可以和微型计算机直接接口。ADC0809转换器的系列芯片是ADC0808，可
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以相互替换。
ADC0809的内部结构包括8路模拟选通开关、通道地址锁存器与译码器、8位A/D转换器和三态输出锁存器。多路开关接8路模拟量输入，可对8路0～5V的输入模拟电压信号分时进行转换,输出具有TTL三态锁存器,可直接连到单片机数据总线上。多路模拟开关可选通8路模拟通道，允许8路模拟量分时输入，并共用一个A/D转换器进行转换。地址锁存与译码电路完成对A、B、C三个地址位进行锁存与译码，如表3.2所示。
表3.2 ADC0809通道选择表
C(ADDC) 0 0 0 0 1 1 1 1
B(ADDB) 0 0 1 1 0 0 1 1 A(ADDA) 0 1 0 1 0 1 0 1 选择的通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
各引脚功能如下：
1)IN7～IN0——模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量的要求主要有：信号单极性，电压范围0～5V，若信号过小，还需进行放大。另外，模拟量输入在A/D转换的过程中，其值应保持不变，因此，对变化速度快的模拟输入量，在输入前应增加采样保持电路。
2)A、B、C——地址线。A为低位地址，C为高位地址，用于对8路模拟通道进行选择。
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