1、 JIANGXINORMALUNIVERSITY 单 片 机 原 理 与 应 用 期 末 设 计题目： 数字电压表的设计Title: Design of Digital Voltmeter院系名称：学生姓名：学生学号：专 业：指导老师：完成时间：声 明本人郑重声明：所呈交的单片机原理与应用期末设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。其中除加以标注和致谢的地方，以及法律规定允许的之外，不包含其他人已经发表或撰写完成并以某种方式公开过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而作的材料。其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说明并表示谢意。本单片机原理
2、与应用期末设计（论文）成果是本人在江西师范大学读书期间在指导教师指导下取得的，成果归江西师范大学所有。特此声明。声明人（单片机原理与应用期末设计（论文）作者）学号：声明人（单片机原理与应用期末设计（论文）作者）签名：签名日期： 2016 年 12 月 19日摘 要本系统以 STC89C51 单片机作为系统的核心，单片计算机即单片微型计算机。（Single-Chip Microcomputer）,是集 CPU ,RAM ,ROM 定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同
3、时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。而 51 系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。简易电压表是利用模拟量转换成数字量经单片机处理并反映在显示器上，它可以分析 5V 的电压，并能用该电压表可测出该电路的电流和电阻值。本文介绍了电压表的使用和开发环境，仿真系统和开发使用的 MCS-51 系列的单片机芯片。在第二章论述了总体设计过程,确定了技术指标及器
4、件的选择第四章着重描述了系统硬件电路设计、硬件设计框图及所使用的各种芯片功能与特性。 关键词： 电压表、 单片机技术、A/D 转换IAbstractWith the infiltration in the social field of the computer in recent years, the application of the one-chip computer is moving towards deepening constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to contr
5、ol at the same time. In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system, the one-chip computer often uses as a key part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also follow the structure of the concrete hardware , and direct against and
6、 use the software of targets characteristic to combine concretly, in order to do perfectly. The pressure system of much passways of simulation utilizes the pressure sensor to gather the pressure at present and reflect by display, it can analyse excessive Cheng of the pressure , sends out and reports
7、 to the police. It can be according to inputting the amount of money of calculating out the object with accurate unit price to adopt the principle of the electronic scale. This text has introduced the research meaning of this system and development environment used in the introduction at first, arti
8、ficial system of the big good fortune and developing the one-chip computer chip of MCS-51 series used. Have described the overall design process in chapter two, have confirmed chapter three of choice of technical indicator and device has described emphatically that designs the block diagram and vari
9、ous kinds of chip functions and characteristics used in circuit design of the systematic hardware , hardware, have analyzed the design course of the software especially in chapter four. Keywords: Electric voltage form, technology of the one-chip computer , A/D change II目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 引言 .12 设
10、计要求 .13 核心芯片简介 .13.2 AT89S52 简介 .23.3 方案设计 .24 设计原理 .34.1 硬件电路设计 .34.2 单片机 AT89S52 外围电路设计 .34.3：ADC0832 部分电路图 .54.4 显示设计 .54.5 电源设计 .65. 设计总电路图 .66 结论 .7附录一：源程序 .701 引言 电压、电流、功率是表征电信号能量大小的三个基本参量。在电子电路中，只要测量出其中一个参量就可以根据电路的阻抗求出其它二个参量。考虑到测量的方便性、安全性、准确性等因素，几乎都用测量电压的方法来测定表征电信号能量大小的三个基本参量。此外，许多参数，例如频率特性、谐
11、波失真度、调制度等都可视为电压的派生量。所以电压的测量是其它许多电参量，也包括非电量测量的基础。电压是基本的电参数，其它许多电参数可看作电压的派生量，由于电压测量方便，因此电压测量是电子测量中最基本的测量。按测量结果的显示方式可将电子电压表分为模拟式和数字式两大类。数字式电压表的核心是 A/D 转换器， A/D 转换器最基本的两种类型是积分型和比较型。前者抗干扰能力强，测量精度高，但测量速率低；后者测量速度快，但抗干扰能力差。总的来说，积分型特别是双斜积分式 DVM 性能较优，应用较广泛。数字电压表除具有一般的所具有的准确度高、数字显示、读数迅速准确、分辨力高、输入阻抗高、能自动调零、自动转换
12、量程、自动转换及显示极性等优点，因而体积小，可靠性好，操作简便，由于数字电压表具有上述这些优点，使得它获得越来越广泛的应用。使用数字万用表的注意事项：（1）要注意该电压表的量程，切误测量比额定值大。（2）电压表使用或存放应避免高温、寒冷、阳光直射、高湿度及强烈振动环境。2 设计要求本设计主要研究并设计一个基于单片机的 ADC0832 数字电压表，控制系统主要是由 MCS-51 系列单片机、电源电路、复位电路、数码管显示、ADC0832检测电路、等部分组成。该设计方案以单片机 AT89S52 为主控芯片，以ADC0832 模拟/数字转换器芯片为核心转换模拟/数字量的芯片，组成数字电压表电路。该电
13、路能准确地测出所被测有效电压值、附加四位显示功能，可精确到有效电压值为 0.01V。3 核心芯片简介3.1 ADC0832 芯片ADC0832 具有以下特点：（1）8 位分辨率;（2 ）双通道 A/D 转换;（3）输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容；（4）5V 电源供电时输入电压在 05V 之间；（5）工作频率为 250KHZ，转换时间为 32S；（6） 一般功耗仅为15mW；1引脚及功能:CS：片选使能，低电平有效CH0：模拟输入通道 0，或作为 IN+/-使用CH1：模拟输入通道 1，或作为 IN+/-使用GND：芯片参考 0 电位(地)DI:数据信号输入，选择通道控制DO:数据信号
14、输出，转换数据输出CLK:芯片时钟输入VCC：电源输入3.2 AT89S52 简介AT89S52 美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8K Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及AT89C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元。单片机AT89S51 强大的功能可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。图 1 AT89S5223.
15、3 方案设计使用 ADC0832 A/D 转换器芯片设计数字电压表电路。该设计方案以单片机AT89S52 为主控芯片，以 ADC0832 模数转换器芯片为核心转换模拟 /数字量的芯片，组成数字电压表电路。该电路能准确地测出所被测有效电压值、附加四位显示功能，可精确到有效电压值为 0.01V。4 设计原理4.1 硬件电路设计该设计的硬件电路由主控部分(单片机 AT89S51)、采集模拟量部分（A/D 转换一路 ADC0832） 、显示部分（四位八段数码管） 、电源部分由电脑USB（5V ）供电 4 个部分组成。各部分之间相互协作，构成一个统一的有机整体，实现数字电压表的功能。各部分的硬件电路设计
16、如下。设计总电路图见图6。4.2 单片机 AT89S52 外围电路设计（1）复位电路设计MCS-51 的复位输入引脚 RST 为 MCS-51 提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在 MCS-51 的时钟电路工作后，只要 RST 引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位的操作，只要 RST 保持高电平，则 MCS-51 循环复位，只有单 RET 由高电平变成低电平以后，MCS-51 才从0000H 地址开始执行程序，本系统采用按键复位方式的复位电路如图 2。图 2 复位电路3（2）外部晶振时钟电路设计MCS-51 的时钟可以由两种方式产生，一种是内部方式，利用芯片内部
17、的振荡电路；另外一种为外部方式，本论文根据实际需要和简便，采用内部振荡方式，MCS-51 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端，这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起构成了一个自激振荡器。如图 3MCS-51 虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接元件，所以实际构成的振荡时钟电路，外接晶振以及电容 C1 和 C2 构成了并联谐振电路接在放大器的反馈回路中，对接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡频率的高低，振荡器的稳定性，起振的快速性和温度的稳定性。晶振的频率可在 1.2MHZ12MHZ 之间任选，电容 C1 和 C2 的典型值在 20pf100pf 之间选择，由于本系统用到定时器，为了方便计算，采用了 12MHZ 的晶振，采用电容选择 30pf。图 3AT89S52 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，把 AT89S ISP 下载口接入电路，可使电路实现该功能。AT89S52 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 AT89S52 外围需要接入 4 个三极管来驱动数码显示管。单片机外围电路的设计图如下图 4 示：
