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《数字电压表设计》 课程设计报告 2010 年 6 月 28 日 目　录 第1章　绪论 3 第2章　设计任务与要求 4 2.1　设计任务 4 2.2　设计要求 4 第3章　方法选择方案设计 4 3.1　方法选择 4 3.2　方案设计 5 第4章　硬件设计 6 4.1　模块设计电路 6 4.1.1　时钟电路 6 4.1.2　复位电路 6 4.2　Protues仿真电路 7 4.2.1　电路仿真图 7 4.2.2　电路工作原理 7 4.3　逐次逼近式A/D转换模块设计 8 4.3.1　ADC0808简介 8 4.3.2　A/D转换电路设计 9 第5章　系统软件设计 10 5.1　主程序设计 10 5.2　源程序编写 11 第6章　系统仿真与调试 14 结　论 15 绪论 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AT89C51单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0808、液晶显示器LCD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。2.1　设计任务 利用单片机AT89C51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，四位数码显示。 2.2　设计要求 测量最小分辨率为0.019V,测最误差约为 0.02V。 方法选择方案设计 3.1　方法选择 实现数字电压表的方案较多，目前广泛采用的是基于74系列逻辑器件方案，本设计将介绍基于单片机实现的方案。 74系列逻辑器件方案采用双积分电路+液晶显示器+逻辑电路+定时采样电路+数据处理实现，被测电压信号由信号输入端加到测量系统，进行预处理后送到后级电路。 单片机系统方案此方案采用输入处理电路+ADC0808+AT89C51+液晶显示实现，被测信号由ADC0808模拟输入端输入，单片机采集转换数据，将转换数据送出显示。 系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。我们做好了现在的电路图，经过仿真，我们达到了预期的结果。 方案设计 ①经过以上方设计，决定采用如图所示方案。 图3-1方案逻辑图 图3-2设计方案原理框图 ②设计模块说明： 本设计方案主要有四大模块： LED显示模块 时钟、复位电路 ADC0808数模转换模块 AT89C51单片机控制模块 第4章　硬件设计 4.1　模块设计电路 单片机控制模块设计 单片机控制模块的作用是为控制各单元电路的运行并完成数据的换算或处理，主要由单片机、时钟电路、复位电路组成。 4.1.1时钟电路单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的，在单片机的XTAL1和XYAL2两个管脚接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，电路中电容器和对振荡频率有微调作用，通常取(30±10)pF石英晶体选择6MH或12MH都可以。时钟电路如图-1所示。.1.2 系统复位电路单片机的RST管脚为主机提供了一个外部复位信号输入口。复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间为2个机器周期以上。单片机的复位方式可由手动复位方式完成。.2　Protues仿真电路 4.2.1　电路仿真图 图4-2 Protues仿真电路原理图 4.2.2　电路工作原理 图4-2所示。A/D转换由集成电路0808完成，0808具有8路模拟输入端口，地址线（23～25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2μS宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。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10脚为0808的时钟输入端