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基于51单片机的数字电压表设
计
1.1数字电压表介绍
数字电压表简称DVM,数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信
号,再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字
信号,器基本结构是由采样保持,量化,编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的
核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换,再由驱动器驱动显示器输出,便得到测量
的数字电压。
本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各
部分电路的组成及原理,并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自
己的实践提高了动手能力,也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建
立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题:精度、位数、速度、还
有功耗等不足之处,这些都是要慎重考虑的,这些也是在本次设计中的收获。
1.3本次设计要求
2单片机和AD相关知识
2.151单片机相关知识
51单片机是对目前所有兼容intel8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始
祖是intel的8031单片机,后来随着技术的发展,成为目前广泛应用的8为单片机之一。
单片机是在一块芯片内集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O口等计
武汉理工大学《单片机原理与应用》课程设计说明书
算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路,又称为MCU。51系列单片机内包含以下
几个部件:
一个8位CPU;一个片内振荡器及时钟电路;
4KB的ROM程序存储器;
一个128B的RAM数据存储器;
寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路;
32条可编程的I/O口线;
两个16位定时/计数器;
一个可编程全双工串行口;
5个中断源、两个优先级嵌套中断结构。51系列单片机如下图:
图151单片机引脚图
2.2AD转换器相关知识
ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道,8位逐次逼近式AD转
换器。其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8路
模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
(1)主要特性:
1)8路输入通道,8位A/D转换器,即分辨率为8位。
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2)具有转换起停控制端。
3)转换时间为100μs(时钟为640kHz时),130μs(时钟为500kHz时)
4)单个+5V电源供电
5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。
6)工作温度范围为-40~+85摄氏度
7)低功耗,约15mW。
(2)内部结构
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,内部结构如图13.22所示,它
由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存
器、逻辑控制和定时电路组成。
图2ADC0909引脚
3数字电压表系统设计
3.1系统设计框图
此次设计的是数字电压表,要求的电压范围是0~5v,而设计扩展的量程为0~25v。系
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统设计主要包括四个部分:分别是电源模块、AD模数转换部分、51单片机最小系统部分、
1602液晶显示部分。首先由单片机初始化ADC0809模数转换芯片和1602液晶显示,当
外接被测电压后,ADC0809将模拟电压信号转换为数字信号输入到单片机的I/O
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