University of South China
单片机课程设计报告
设计课题： 基于单片机的数字电压表设计 专业班级： 电卓103班 学生姓名： 李文帅 指导教师： 朱卫华 设计时间： 2012年1月10日
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内 容 摘 要
电压表是测量仪器中不可缺少的设备，目前广泛应用的是采用专用集成电路实现的数字电压表。本系统以8051单片机为核心，以逐次逼近式A/D转换器ADC0809、数码管显示器为主体，设计了一款简易的数字电压表，能够测量0～5V的直流电压，最小分辨率为0.02V。
该设计大体分为以下几个部分，同时，各部分选择使用的主要元器件确定如下：
1、单片机部分。使用常见的8051单片机，同时根据需要设计单片机电路。 2、测量部分。该部分是实验的重点，要求将外部采集的模拟信号转换成数字信号，通过单片机的处理显示在显示器上，该部分决定了数字电压表的精度等主要技术指标。根据需要本设计采用逐次逼近型A∕D转换器ADC0809进行模数转换。
3、数码管显示部分。其中一位为整数部分，其余位小数部分。
索引关键词：8051 模数转换 数码管显示
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Contents Abstract
The voltmeter is indispensable in measuring instruments and equipment, is widely used digital voltmeter ASIC implementation. 8051, successive approximation type A / D converter ADC0809 digital tube display as the main design of a simple digital voltmeter capable of measuring 0 to 5V DC voltage, minimum resolution of 0.02V . The design is divided into several parts, each part of the main components selected for use are determined as follows:
1, microcontroller part. Using a common 8051, according to the need to design a microcontroller circuit.
2, the measurement section. This part is the focus of the experiment, require external acquisition of the analog signal is converted into a digital signal through the microcontroller of the processing and display on the display, the portion determines the main technical indicators such as the precision of the digital voltmeter. According to the needs of the design using successive approximation type A / D converter ADC0809 analog-to-digital conversion.
3, the digital display section. One for the integer part, the remaining bits of the fractional part.
Index Keywords: 8051 Analog-to-digital Conversion digital display.
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目 录
内容摘要???????????????????????????????????2 Contents Abstract?????????????????????????????? 3 一 概述 ???????????????????????????????????5 1.1概述?????????????????????????????????5 二、设计题目及要求 ??????????????????????????????6 2.1、题目及设计要求????????????????????????????6 2.2、主要技术指标 ?????????????????????????????6 三、方案论证及选择??????????????????????????????7
3.1主要设计方框图如下 ?????????????????????????7
3.2方案论证：??????????????????????????????7 四、电路设计原理???????????????????????????????8 4.1设计原理介绍： ????????????????????????????8 4.2、模数转换???????????????????????????????9 4.3、 数据处理及控制???????????????????????????10 五、主要元器件的介绍?????????????????????????????11 5.1、AT89C51单片机简介??????????????????????????11 5.2、ADC0808模数转换芯片简介??????????????????????12 5.3、四位共阴极数码管简介?????????????????????????13 六、部分电路介绍???????????????????????????????14 6.1、晶振电路???????????????????????????????14 6.2、复位电路???????????????????????????????14 6.3模拟输入电路?????????????????????????????14 6.4、显示电路???????????????????????????????15 6.5总电路如下：??????????????????????15
6.6仿真结果如下：????????????????????????????16 七、程序设计????????????????????????????????17 八、硬件制作与测试??????????????????????????????21 8.1、主要仪器及使用方法：????????????????????????21 8.2、硬件制作步骤：????????????????????????????21 九、设计过程中的问题及解决方案????????????????????????22 十、心得体会?????????????????????????????????23
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一、 概述
1.1概述：
数字电压表的基本工作原理是利用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的一种电压表。较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。
电压表的数字化测量，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字量，完成这种转换的电路叫模数转换器（A/D）。数字电压表的核心部件就是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的DVM。一般说来，A/D转换的方式可分为两类：积分式和逐次逼近式。
积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再将其数字化。根据转化的中间量不同，它又分为U-T（电压-时间）式和U-F（电压-频率）式两种。
逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。
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8051单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0809、数码管显示为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够测量1路0～5V直流电压，最小分辨率0.02V。
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