单片机设计方案.pdf

简易数字电压表基于设计PROTEUS设计与仿真

班级：机09-3

学号：31

学生姓名：华岩

1设计总体方案

1.1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。

1.2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。

1.3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

1所示。

AT89C51

时钟电路P1

A/D转换电路测量电压输入

P2

P2

显示系统

P0

复位电路

图1数字电压表系统硬件设计框图

2硬件电路设计

2.1A/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

[1]

转换速度快，因而在实际中广泛使用。

2.1.1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2所示：

[5]

输入电压

输入数字量

顺序脉冲发生器逐次逼近电压

ADC

寄存器比较器