杭州電子科技大學信息工程學院畢業設計（論文）開題報告題目數字電壓表的設計與研究系電子工程專業電子信息工程姓名何欣班級08091812學號08918214指導教師杜鐵鈞一、綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義數字電壓表（DigitalVoltmeter）簡稱DVM，它是采用數字化測量技術，把連續的模擬量（直流輸入電壓）轉換成不連續、離散的數字形式并加以顯示的儀表。眾所周知，模擬電壓表精度較高，曾經有很廣闊的市場，現在依然有不少工程師依然在使用模擬電壓表。的確模擬電壓表在顯示測量值方面精度校準，然而卻也存在問題。模擬電壓表采用用指針式，里面是磁電或電磁式結構，所以其響應速度較慢。然而在高速發展的當今社會，高速信號處理的需求越來越多，由于模擬電壓表響應速度較慢已經不適用與高速信號領域，取而代之的將是數字電壓表。但數字電壓表由于存在采樣誤差，精度不是很高。不過目前可以通過技術手段來縮小誤差。使其精度達到與模擬電壓表一樣精確甚至更高?？梢妼頂底蛛妷罕肀貙⑷〈M電壓表。現在有越來越多的數字測量儀器的出現但原理皆與數字電壓表殊途同歸，因此研究數字電壓表有著很大現實意義。目前，由各種單片A/D轉換器構成的數字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業自動化儀表、自動測試系統等智能化測量領域，顯示出強大的生命力。與此同時，由DVM擴展而成的各種通用及專用數字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術提高到嶄新水平。本論文重點介紹單片A/D轉換器以及由它們構成的基于單片機的數字電壓表的工作原理。研究的基本內容，擬解決的主要問題：按系統功能要求，決定控制系統采用AT89S51單片機，A/D轉換采用ADC0809.系統除能確保實現要求的功能外，還可以方便地進行其功能的擴展。本文采用AT89S51作為核心元件，AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統及89C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。采用NS公司的分辨率為8位逐次比較型的高精度的模數轉換器ADC0809,ADC0809是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。把采取的電壓進行處理然后通過單片機的P口送到單片機然后經過程序處理，由LED電路把電壓數值顯示出來。單片機加上外圍的串口顯示電路由74LS245和數碼管三極管組成。器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術生產，兼容標準8051指令系統及引腳。它集Flash程序存儲器，既可在線編程（ISP）也可用傳統方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價AT89S51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。AT89S51與ＡT89C51相比,外型管腳完全相同，AT89C51的HEX程序無須任何轉換可直接在AT89S51運行,結果一樣。AT89S51比AT89C51新增了一些功能，支持在線編程和看們狗是其中主要特點。它們之間主要區別在于以下幾點：1.引腳功能:管腳幾乎相同,變化的有,在AT89S51中P1.5,P1.6,P1.7具有第二功能,即這3個引腳的第二功能組成了串行ISP編程的接口。2.編程功能：AT89C51僅支持并行編程，而AT89S51不但支持并行編程還支持ISP再線編程。在編程電壓方面,AT89C51的編程電壓除正常工作的5V外,另Vpp需要12V,而AT89S51僅僅需要4-5V即可。3.燒寫次數更高:AT89S51標稱燒寫次數是1000次,實為1000-10000次,這樣更有利初學者反復燒寫,降低學習成本。4.工作頻率更高:AT89C51極限工作頻率是24MHZ,而AT89S51最高工作頻率是33MHZ,(AT89S51芯片有兩中型號,支持最高工作頻率分別為24MHZ和33MHZ)從而具有更快的計算速度。5.電源范圍更寬:AT89S51工作電壓范圍,達4-5.5V,而AT89C51在底于4.8V和高于5.3V的時侯則無法正常工作。6.抗干擾性更強:AT89S51內部集成看門狗計時器(WatchdogTimer),而AT89C51需外接看門狗計時器電路,或者用單片機內部定時器構成軟件看門狗來實現軟件抗干擾。7:加密功能更強:AT89S51系列提供了三層的加密算法(LB1,LB2,LB3三個可編程的加密位),這使得AT89S51的解密變為幾乎不可能,程序的保密性大大加強。8：AT89S51內新增SFR，雙數據指針，AT89S51向下完全兼容51系列的所有產品，性價比更高，初學者盡可能選擇這類單片機來學習。三、研究步驟、方法及措施：本系統采用AT89S51單片機芯片配合ADC0809模/數轉換芯片構成一個簡易的數字電壓表。該電路通過ADC0809芯片采樣輸入口IN0輸入的0—5V的模擬量電壓，經過模/數轉換后，產生相應的數字量經過其輸出通道D0—D7傳送給AT89S51芯片的P0口。AT89S51負責把接收到的數字量經過數據處理，產生正確的7段數碼管的顯示段碼，并通過其P1口經驅動芯片74HC245驅動，再傳送給數碼管。同時它還通過其三位I/O口P3.0、P3.1、P3.2產生為選信號，控制數碼管的亮滅。從而讀出測量值，以達到測量目的。設計中采用的是4段LED數碼管來顯示電壓值。LED具有耗電低、亮度高、視角大、線路簡單、耐震及壽命長等優點，它由4個發光二極管組成，其中3個按‘8’字型排列，另一個發光二極管為圓點形狀，位于右下角，常用于顯示小數點。把4個發光二極管連在一起，公共端接高電平，叫共陽極接法，相反，公共端接低電平的叫共陰極接法，我們采用共陰極接法。當發光二極管導通時，相應的一段筆畫或點就發亮，從而形成不同的發光字符。其8段分別命名為dpgfedcba。例如，要顯示“0”，則dpgfedcba分別為：00111111B；若要顯示多個數字，只要讓若干個數碼管的位碼循環為高電平就可以了。根據設計要求，顯示電路需要至少4位LED數碼管來顯示電壓值，我們再多加一位用來顯示電壓單位“V”，則有7位LED循環顯示。利用單片機的I/O口驅動LED數碼管的亮滅，設計中由P0口驅動LED的段碼顯示，即顯示字符，由P2口選擇LED位碼，即選擇點亮哪位LED來顯示。一般I/O接口芯片的驅動能力是很有限的，在LED顯示器接口電路中，輸出口所能提供的驅動電流一般是不夠的尤其是設計中需要用到多位LED，此時就需要增加LED驅動電路。驅動電路有多種，常用的是TTL或MOS集成電路驅動器，在本設計中采用了ADC0809芯片驅動電路。四、研究工作進度：序號時間內容12011.9.27-2011.10.18撰寫任務書與開題報告22011.10.19-2011.10.25老師的意見與引導32011.10.26開題報告會42011.10.27-2011.11.9單片機以及其他所需芯片資料查詢52011.11.10-2011.11.23理解電路原理，進行程序設計62011.11.24-2011.12.7相關電路的設計、調試，并實現基本功能72011.12.8-2011.12.21完成設計82011.12.22-2012.2.15撰寫畢業論文92012.2.16-2012.2.22論文評審及修改102012.2.29畢業答辯五、主要參考文獻：[1]高惠芳.《單片機原理與應用技術》[M].北京：科學出版社，2010.[2]康華光.《電子技術基礎》[M].北京：高等教育出版社，2006.[3]龔之春.《數字電路》[M].成都：電子科技大學出版社，2010.[3]顧海洲,馬雙武.《PCB電磁兼容技術》[M].北京：清華大學出版社，2004.[5]李廣第.《單片機基礎》[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.六、指導教師審核意見：指導教師簽字：