基于51单片机数字电压表的设计与实现

基于51单片机数字电压表的设计与实现内容摘要：

于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL的 STC89C52RC 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 LED 数码管的控制显示 LED 数码管模型如图 所示。 LED 的段码端口 A～ G 分别接至 STC89C52RC 的 ～ 口，位选端 1～ 4 分别接至 、 、 、 ，如图 所示。 A B C D E F G DPQ1Q2Q3Q0图 LED 数码管模型 图 LED 与 STC89C52RC 的硬件连线 大连 东软信息 技术职业 学院毕业设计（论文） 5 第 3 章 电压表原理 电压表的原理 本设 计采用 STC89C52RC单片机芯片配合 ADC0832模 /数转换芯片 组成 一个简易的数字电压表， 电路通过 ADC0832 芯片采样输入口 IN0 输入的 0～ 5 V 的模拟量电压，经过模 /数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道 D0～ D7 传送给 STC89C52RC 芯片的 P0 口。 STC89C52RC 负责把接收到的数字量 数据处理，产生正确的 7 段数码管的显示段码， 并且 通过其 P1 口经驱动芯片 SN74LS373 驱动，再传送给数码管。 同时它还通过其三位 I/O 口 、 、 产生位选信号，控制数码管的亮灭。 STC89C52RC 还控制着 ADC0832 的工作。 其 ALE 管脚为 ADC0832 提供了 1MHz 工作的时钟脉冲； 控制 ADC0832 的地址锁存端 (ALE)； 控制 ADC0832 的启动端 (START)； 控制ADC0832 的输出允许端 (OE)； 控制 ADC0832 的转换结束信号 (EOC)。 电源部分 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220V 的工频交流电压，而单片机的工作电压是直流 +5V， 因此 ，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、。 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。 其 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， 用 十分方便， 能 在任何有交流电压的地方 用 ，不需另带电池。 通过整流滤波以后输出直流电压， 为 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。 图 电源部分 V IN1GND2VOUT3U5 7 80 5123J1P O W E R1234D1B R ID G E 1C41 04C51 04C64 70 U F /2 5 VC74 70 U F /1 6 VC81 O 4R 1 42KD2L E DV C C大连 东软信息 技术职业 学院毕业设计（论文） 6 A/D 转换电路 随着数字技术，尤其 是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制。 通信及检测等领域， 为 了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。 系统的实际对象往往都是一些模拟量 (如温度。 压力。 位移。 图像等 ),使计算机或数字 仪表能识别。 处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号， 经计算机分析。 处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才 能为执行机构所接受。 所以 就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路 模数和数模转换器。 将模拟信号转换成数字信号 的电路，称为模数转换器 (简称 a/d 转换器 )；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器 (简称 d/a 转换器或 )； a/d 转换器和 d/a 转 换器已成为信息系统中不可缺的组成部分，为确保系统处理结果的精确 ， a/d 转换器和 d/a转换器必须具有足够 转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测， a/d 与 d/a转换器还要求具有较高的转换速度。 转换精度与转换速度是衡量 a/d 与 d/a 转换器的重要技术指标。 随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的 a/d和 d/a 转换器，它们具有愈来 先进的技术指标 A/D 转换 器是模拟量输入通道 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， AC 主要有 4 种类型，即双积分式 A/D 转换器、逐 近式 A/D 转换器和 并且 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。 单片机最小系统电路部分 单片机内部每个部件要想协调一致地工作，必须在统一口令时钟信号的控制下工作。 单片机 工作所需要的时钟信号有两种产生方式， 内部时钟方式和外 部时钟。 内部时钟方式：单片机内部有一个构成振荡器的增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输 入端，这个放大器与 反馈元件的片外晶振一起构成自激振荡器。 电容 C1 和 C2 取 20PF，晶体的振荡频率取 12MHz,晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也 比较 快。 显示电路 部分 本电路的显示模块主要由一个 4 位一体的 7 段 LED 数码管 组成 ，用于显示测量到的电压值。 它是一个共阳极的数码管，每一位数码管的 a,b,c,d,e,f,g 和 dp 端都各自连接在一起，用于接收 STC89C52RC 的 P1 口产生的显示段码。 1， 2， 3， 4 引脚端为其位选大连 东软信息 技术职业 学院毕业设计（论文） 7 端，用于接收 STC89C52RC 的 P3 口产生的位选码。 本系统采用动态扫描方式。 扫描方法是用其接口电路把所有数码管的 8 个比划段 a～ g 和 DP 同名端连在一起，而每一个数码管的公共极 COM 各自独立地受 I/O 线控制。 CUP 从字段输出口送出字型码时，所有数码管接收到相同的字型码， 取决于 COM 端。 COM 端与单片机的 I/O 接口相连接，由单片机输出位位选码到 I\O 接口，控制何时哪一位数码管被点亮。 在轮流点亮数码管的位扫描过程中，每位数码管的点亮时间极为短暂。 但由于人的视觉 暂留现象，给人的印象就是一组稳定显示的数码。 动态方式的优点是十分明显的，即耗电省，在动态扫描过程中，任 何时刻只有一个数码管是处于工作状态的。 具体原理图如图 所示。 图 显示部分 C L K10S T A R T6OE9IN 026IN 127IN 228IN 31IN 42IN 53IN 64IN 75ADDA25ADDB24ADDC23A L E22GND13V C C11D017D114D215D38D418D519D620D721E O C7R E F +12R E F 16U3A D C 0 8 0 9 F ND0D1D2D3D4D5D6D7A0V C CA2A3A3A4接 1Q接 2Q接 3QA B C D E F G DP1 2 3 47 S E G M P X 4 C C数码管Q1P N PQ2P N PQ3P N PQ4P N PR21 O KR31 O KR41 O KR51 O KP0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7V C C V C C V C C V C C接 P 3 .0 接 P 3 .1 接 P 3 .3 接 P 3 .4大连 东软信息 技术职业 学院毕业设计（论文） 8 第 4 章 项目成果 软件 成果物 单片机 STC89C52RC 作为主控芯片，控制整个电路的运行。 STC89C52RC 具有在系统可编程功能，可以很方便的改写单片机存储器内的程序不需要把芯片中从工作环境中剥离。 STC89C52RC 需要接入一个普通 12MHz 晶振，为其提供稳定的时钟脉冲。 该设计中有 4 个八段数码显示管 LED，所以，在单片机 STC89C52RC 外围需要接入 4 个三极管来驱动数码显示管。 为了保证显示的稳定，电路换用 7805 做稳压。 采用 ADC0832 转换芯片，功耗低，性能价格比较高，适宜在袖珍式的智能仪器仪表。