1、報告編號:第組單片機原理及應用課程設計報告題目直流電壓表的設計姓名專業班級指導教師日期目錄一、設計原理及要求2二、元器件清單及簡介2三、設計原理分析3四、設計中的問題及改進7五、總結：8六、參考文獻：8課程設計成績評定單131直流電壓表的設計一、設計原理及要求本設計是利用單片機AT89C51、ADC0809以及 74LS373設計一個直流電壓表，可以測量 0-5V 之間的直流電壓值，并且用四位動態LED管顯示?？梢詼y量 05V 范圍內的 4 路直流電壓值。在4 位 LED 數碼管上輪流顯示各路電壓值或單路選擇顯示，其中3 位 LED 數碼管顯示電壓值，顯示范圍為0.00V5.00V，1 位 L

2、ED 數碼管顯示路數 ,分別為 1-4。要求測量的最小分辨率為0.02V。二、元器件清單及簡介1、設計思路：多路數字電壓表應用系統硬件電路由單片機、 A/D 轉換器、數碼管顯示電路和按鍵處理電路組成， 由于 ADC0808在進行 A/D 轉換時需要有 CLK信號，本試驗中 ADC0808的 CLK直接由外部電源提供為 500kHz 的方波。由于 ADC0808的參考電壓 VREFVCC，所以轉換之后的數據要經過數據處理，在數碼管上顯示出電壓值。實際顯示的電壓值 (D/256*VREF) ADC0808 采用逐次逼近法轉換，把模擬電壓轉換成 16 進制的 D，由于是對直流電壓 0 5V 進行采集

3、，所以 D 對應的電壓為 V0 ，我們的目的就是要把 V0 顯示在 LED顯示器上，因為單片機不好進行小數點計算，所以有： V0=2*D擴大了 100 倍，擴大 100 倍后的結果高八位放寄存器 B，低八位放寄存器 A，分寄存 LED顯示器。2、元器件清單 ：1、總體電路圖元件名稱序號參數數量( 個)AT89C51U1/1四位 LED數碼管/174LS373U2/1ADC0809U3/1晶振X1/12電阻R91k1電容C1,C2,C322p,22p,10uF各 1個三、設計原理分析2、分塊電路（1）LED數碼管的接口簡介LED 的段碼端口 AG分別接至 AT89C51的 P1.0 P1.7 口

4、，位選端 14 分別接至 P3.5、P3.4 、P3.1 、P3.0 ，如下圖所示。P0123ABCDEFGDQQQQ3（ 2）AT89C51的功能介紹AT89C51 是一種帶4K 字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡版本。如下圖所示U119XTAL1P0.0/AD03938P0.1/AD137P0.2/AD2

5、1836XTAL2P0.3/AD335P0.4/AD434P0.5/AD533P0.6/AD6932RSTP0.7/AD7P2.0/A82122P2.1/A923P2.2/A102924PSENP2.3/A113025ALEP2.4/A123126EAP2.5/A1327P2.6/A1428P2.7/A151P1.0P3.0/RXD10211P1.1P3.1/TXD312P1.2P3.2/INT0413P1.3P3.3/INT1514P1.4P3.4/T0615P1.5P3.5/T1716P1.6P3.6/WR817P1.7P3.7/RDAT89C51功能如下：1 4K 字節可編程閃爍存儲器。

6、2 32 個雙向 I/O 口； 128 × 8 位內部 RAM 。3 2 個 16 位可編程定時/ 計數器中斷，時鐘頻率0-24MHz。4 可編程串行通道。5 5 個中斷源。6 2 個讀寫中斷口線。7 低功耗的閑置和掉電模式。8 片內振蕩器和時鐘電路（ 3）ADC0808的功能介紹它是由 8 位 A/D 轉換器，一個 8 路模擬量開關， 8 位模擬量地址鎖存譯碼器和一個三態數據輸出鎖存器組成； +5V 單電源供電，轉化 時間在 100us 左右；內部沒有時鐘電路，故需外部提供時鐘信號。如圖所示：4ADC0808引腳簡介1.IN0IN7 ：8 路模擬量輸入端。2. D0D7： 8 位數

7、字量輸出端口。3. START： A/D 轉換啟動信號輸入端。4. ALE ：地址鎖存允許信號，高電平有效。5. EOC：輸出允許控制信號，高電平有效。6. OE ： 輸出允許控制信號，高電平有效。7. CLK ：時鐘信號輸入端。8.A 、B、C：轉換通道地址 , 控制 8 路模擬通道的切換。 A、 B、 C 分別與地址線或數據線相連，三位編碼對應 8 個通道地址端口， A、B、C=000111分別對應 IN0IN7 通道的地址端口。（ 4）74LS373的功能介紹74LS373是一種帶有三態門的 8D 鎖存器，其在本設計中是鎖存 P0 口的低 8 位地址，芯片模型如下圖所示。引腳介紹1. D

8、0 D7:8 位數據輸入線；2. Q0 Q7:8 位數據輸出線3. G: 數據輸入鎖存選通信號。當加到該引腳的信號為高電平時，外部數據選通到內部鎖存器，負跳變時，數據鎖存到鎖存器中。4. OE : 數據輸出允許信號，低電平有效。當該信號為低電平時，三態門打開，鎖存器中的數據輸出到數據輸出線上，當該信號為高電平時，輸出線為高阻5態。（ 5）調試結果如下：連接好的實物圖如下：測得數據如下：6通過上面對比可以看出電壓源顯示的數據為5.00V，LED 顯示的數據為5.10V，有一定的誤差，誤差來源可能是因為時鐘信號的頻率還是達不到 500K，各器件之間的連線可能也會對它造成干擾，在老師的允許下順利的結

9、束實驗。四、設計中的問題及改進為了產生一個時鐘信號，我們想盡了各種方法，如下：10809 仿真時，外加時鐘信號，實際要 51 自己產生，而我們就在 p0 加了個反向器產生信號給了 0809，結果實際操作和老師所說，我們產生的信號太小了，無法驅動。2. 為了產生一個信號我們修改了程序， 用方式 2 從 51 的 P2.0 口產生一個時鐘信號，但是實際操作之后得不到理想的頻率，無法實現。7五、總結：1、經過兩天的努力和在許老師辛勤的指導下，我們的電路終于設計成功， LED 的顯示結果在誤差允許的范圍內和用電壓表顯示的結果是一樣的，在剛開始著手做的時候，在程序編寫修改部分也是很麻煩的，最后和同學合作

10、編寫好了軟件仿真也很順利，可是在搭面包板卻困難重重，總是得不出結果，老師告訴我們軟件仿真往往在硬件電路得不到實現，有的軟件可以而硬件不可以、硬件可以而軟件不可以。例如：在仿真時可以不要加晶振，但實際電路板上卻要搭上，否則就不會工作。還有為了產生一個時鐘信號，如上訴我們想盡了和嘗試了各種方法最后才成功。2、本實驗綜合性較強，考察了理論分析與動手實踐的綜合能力，讓我們通過實驗，更深的理解了模擬電路的知識精髓。 特別是搭面包板， 真的是讓我們嘗盡各種苦頭， 都有種崩潰的感覺， 但也讓我們認識到， 當遇到自己不會或者不懂的問題時一定要及時去查資料、 詢問老師和同學討論， 最終得到的很多知識和經驗也是書

11、本得不到的。六、參考文獻：1 單片機應用實例開發 高等教育出版2 過程控制與儀表 陳樂 中國計量學院出版社， 2007-33 新型 AT89S52系列單片機及其應用孫育才 北京：清華大學出版社8附錄程序：LED_0EQU30H; 個位LED_1EQU31H; 十位LED_2EQU32H; 百位LED_3EQU33H; 存放千位段碼ADCEQU35HCLOCK BIT P1.4; 定義 0809 時鐘位STBIT P1.5EOCBIT P1.6OEBIT P1.7ORG0000HSJMPSTARTORG000BHLJMPINT_T0ORG0030HSTART:MOVLED_0,#00HMOVLE

12、D_1,#00HMOVDPTR,#TABLE; 段碼表首地址MOVTMOD,#02HMOVTH0,#245MOVTL0,#00HMOVIE,#82HSETBTR0WAIT:CLRSTSETBSTCLRST; 啟動 AD轉換JNB EOC,$; 等待轉換結果9SETBOEMOVADC,P2; 讀取 AD轉換結果CLROEMOVA,ADC;AD 轉換結果轉換成 BCD碼MOVR7,AMOVLED_3,#00HMOVLED_2,#00HMOVA,#00HLOOP1:ADDA,#20H; 一位二進制碼對應20mV電壓值DA AJNC LOOP2MOVR4,AINC LED_2MOVA,LED_2CJN

13、EA,#0AH,LOOP4MOVLED_2,#00HINC LED_3LOOP4:MOVA,R4LOOP2:DJNZR7,LOOP1ACALL BTOD1LCALL DISPSJMPWAITORG200HBTOD1:MOVR6,AANLA , #0F0HSWAPAMOVLED_1,AMOVA,R610ANLA,#0FHMOVLED_0,ARETINT_T0:CPLCLOCK; 提供 0809 時鐘信號RETIDISP:MOVA,LED_0; 顯示子程序MOVCA,A+DPTRCLRP1.3MOVP0,ALCALLDELAYSETBP1.3MOVA,LED_1MOVCA,A+DPTRCLRP1.2MOVP0,ALCALLDELAYSETBP1.2MOVA,LED_2MOVCA,A+DPTRCLRP1.1MOVP0,ALCALLDELAYSETBP1.1MOVA,LED_3MOVCA,A+DPTRCLRP1.0MOVP0,A11LCALL DELAYSETBP1.0RETDELAY:MOVR6,#10;