数字电压表的设计毕业设计论文(编辑修改稿)

数字电压表的设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

时间。 加在 RST端的高电平信号要维持足够长的时间才能保证系统可靠复位。 一般来说复位方式有上电自动复位和按钮复位两种。 图 33是 AT89c51 单片机的上电复位和按钮复位组合电路。 图 33 复位电路 A/D转化 模块 现实中大多数都是模拟量，这样并不能被我们直接采用，所以人们研制了数字量的器件，它能把模拟的物理量转变成我们能够利用的数字量，这是单片机几桶收集整理转变数据的关键，在电路设计中必不可少，经过人们不断努力改进，现在的转换器已经具备了很强的抗干扰能力，转换精度十分准确，性能强，价格低廉，种类多，常用的有逐次逼近型，双重积分型等。 逐次逼近式 A/D 转换的转换速度和精度都比双积分型更高， ADC0808 转换器可以与单片机连接，把转换得到的数字量送入单片机，并对数字量进行分析和显示。 每个位比较一次，那么一个 n位久需比较 n次，这过程中所消耗的由位数和单片机时钟周期来共同决定，因为现实中更注重效率，而逐次逼近型 A/D转换器转换速度快，在现实的生产生活中被大量采用。 A/D 转化器的工作原理 转换器要想工作，必须先做几个步骤如寄存器每一个都必须归零，开始转换工作时，必须将最高位置高电也就是置 1才能把数据送入转换器中进行转换，转换后的结果与输入时的比较，若经转换的模拟量小于输入的模拟量，则 1被保留，如转换的模拟量大于输入的模拟量，则 1不保留，接着第二位第三位第四位并最终到最低位，最终寄存器中所存储的便是输入模拟量所对 应的二进制的数字量。 ADC0808 主要特征 ADC0808 是有使能控制端和微机直接接口的 CMOS 单片型逐次逼近式 A/D 转换器，首华东 交通 大学 理工学院毕业 设计 9 先应用在智能仪器和机床控制领域片内可以对模拟电压信号对 8路同时进行转换，之所以这么做，是因为 ADC0808 与其他相比有着先天的优势 :第一，它是 8 路 8 位的转换器；其次， 8路模拟开关并具有锁存控制功能再次可以接各种微控制器口；第三，锁存三态，与TTL转换电压低且精度高低功耗等特点。 ADC0808 的外部引脚特征： ADC0808 有 28 条引脚，其引脚图如下所示： 图 34 ADC0808的引脚图 下面说明各个引脚功能： IN0IN7（ 8条）：用来进行输入控制转换模拟电压。 地址控制： ALE 为地址输入锁存许可线，输入高电平时有效，当 ALE 置高电平时，做为地址输入线使用。 START：启动信号脉冲线，正脉冲宽度不小于 100ns，否则无法启动， EOC: 标志着转换结束的输出线，电位处于高电平时则表示 A/D 转换已经结束，且数字量自动锁入锁存器中。 D1D8：数字量输出端口， D8 位最低位， D1 位最高位。 OE：输出允许端，高电平时，把转换后的数字量通过 D1D8 引脚上输出。 REF+、 REF:输入电压参考量，指给电阻阶梯网络的参考电压和标准值。 Vcc、 GND: Vcc 一般 R与 EF+连接在一起为主电源输入端，地端是 GND 与 REF连接在一起，这样便是 VCC ， GND 的作用。 转换器和单片机的链接，如下图： 田 唯 迪 ： 数字电压表的设计 10 图 35 转换器和单片机的链接 显示模块设计 数码管介绍 本文的电压值是选用 LED 数码管来显示的。 LED数码管由 8 个发光二极管组成，其中7 个按“ 8”字型排列，还有一个是位于右下角且发光管的圆点形状为 dp，用来显示小数点。 LED有低功耗、亮 度强、线路简单、寿命长等优点，数码管的引脚图 如图 36 所示： 华东 交通 大学 理工学院毕业 设计 11 图 36数码管引脚排列 发光二极管有两种接法，分别是共阳极接法和共阴极接法，把 8 个点连在一起，高电平在公共端接入的叫共阳极，低电平在公共端接入的叫共阴极。 数码管有静态和动态两种显示方式。 静态显示， 就是指一个 I/O 端口只能控制一个数码管的段码数据。 这样各个数码管显示相对独立，每个数码管接收的显示字符一经确定，相应 I/O 口的输出段码将保持不变，直到显示下一个字符，此特点使得数码管的显示亮度也较高。 但是也存在着缺点，大量的 I/O 端口在数码管过 多时将被占用。 动态显示，指逐位地点亮显示器的各个位，点亮一次显示器的亮度与间隔时间、导通电流和点亮时间的比例三者相关。 动态显示的亮度要比静态显示要暗，所以在选择静态显示电路中的限流电阻应该要大于限流电阻时阻值，防止数码管损坏。 采用了自动显示 8 路模拟电压值动态显示对于设计的实现非常容易。 数码管显示模块电路 数码管要求的驱动电流在 10mA～ 20mA，为防止数码管灌入的电流太大， 超出了单片机允许的电流范围 而导致器件损坏 ， 在 P1 口输出段码显示处 ，要加入 10K 的限流电阻排阻，一共 8个同阻值的电阻，分别 对应 LED 的 8 个接口，既保护数码管，又简单电路。 本设计选用软件译码的方式来简化电路和进行数值显示。 显示电路采用 LED 数码管通过软件译码动态显示，通过单片机的 P 、 、 口控制。 通过译码器驱动将依次循环点亮数码管 ,如图 37 所示： 田 唯 迪 ： 数字电压表的设计 12 图 37 数码管电路 LED 数码管与单片机接口设计 LED 驱动电路设计是一个很重要的问题，单片机的 I/O 口产生的电流并不能直接驱动LED，驱动电路能力太差，这样就会导致显示器亮度低，这时，只要用驱动电路产生足够的电流， LED就能正常工作。 在 LED 驱动电路的设计过程中，可以利用上拉电阻解决这种问题， 就是可以在 LED 的DP引脚到 P0口和 7 段显示引脚之间接上上拉电阻， 以此来增强 P0口的驱动能力， LED 以正常的亮度运行。 如图 38所示。 图 38 数码管与单片机的链接 华东 交通 大学 理工学院毕业 设计 13 高阻隔放大电路 采用 LM324 运放构成的前级信号调理电路，作为衰减信号的缓冲，提高输出阻抗，电压不变，电流增大，保证输出稳定并减小后级电路对信号的影响，避免冲击电压对运放的危害，加一个电容保护电路。 图 39 高阻隔放大电路 总体电路设计 总结以上的设计，利用 protues 软件绘制出简易的数字直流电压表电路原理图。 数字直流电压表电路 图的工作原理是：输入模拟电压，对模拟电压信号进行处理然后再由ADC0808 的 IN0 通道进入，这样经过转换后的数字量经过 D0D7 输出通道再传送给单片机芯片的 P1 口，接收到的数字量可以通过 AT89C51 进行数据处理，通过 P0口输出给译码器，从而 7段数码管的显示段码再传送给 74HC245 译码然后去驱动 LED， 还控制 、 、 的段选以及小数点。 此外， AT89C51 还控制 ADC0808 的工作，单片机 AT89C51 通过从ALE引脚输出方波，接到 ADC0808 的 CLOCK, 发正脉冲启动 A/D转换， A/D 转换完成产生中断，单片机进入中断程序 ，从 P1口读取转换的 置高电位，然后送给 LED 显示。 总体电路设计完毕，利用 Proteus 制出硬件的原理结构图，并作相应的检查、修改、及测试，直至完成完善的硬件原理结构图。 本设计目的是能对电压进行测量，显示的功能和其他相应的软件配合。 如图 310 所示： 田 唯 迪 ： 数字电压表的设计 14 图 310 系统电路图 华东 交通 大学 理工学院毕业 设计 15 4 程序 设计 流程图 主 程序流程分成 3个模块，初始化模块，显示 A/D 转换子程序模块和子程序模块构成的。 第一步，开始，系统自动回到初始化状态，此时， A/D 转化子程序启动，将输入的模拟信号转化为数字信号，测量限值比较，若输入的模拟电压大于电压表的测量范围，则系统蜂鸣器报警且输出电压表测量电压最大值，若输入电压小于测量范围，则系统正常运行且输出准确电压，接着显示子程序启动，数字信号通过 LED 显示板显示数值，流程结束。 如下图所示： 图 41 数字电压表主程序框图 启动电源前，系统自动复位，蜂鸣器关闭， LED 显示关闭，定时器初始化。 启 动电源，输入被测模拟电压值，经过 A/D 转换程序，译码器获得电压数值，通过 LED显示器显示，此时判断被测电压是否超出测量范围，若超出，蜂鸣器报警，输出测量范围最大值；若正常，则输出准确电压。 另外，还可设置系统电压的测量范围，通过限制设置一栏设定想要的测量范围。 主程序核心代码： //主程序 void main() { int value。 //电压数据 田 唯 迪 ： 数字电压表的设计 16 unsigned int delay_count=0。 //延时计数 BUZ=0。 //上电先关闭蜂鸣器 LED=1。 //关 LED TimerInit()。 //定时器初始化 while(1) { delay_count++。 //延时计数 +1 if(delay_count5000) { delay_count=0。 //延时计数清 0 value=GetValue()。 //获取电压 ValueDis(value)。 //显示电压 if(value=valueMAX) //电压正常 { BUZ=0。 //关蜂鸣器 LED=1。 //关 LED b_over=0。 //超限标志 } else //电压超限 { b_over=1。 //。