目录
1．单片机简介及课程设计目的 (1)
2．课程设计题目及要求 (2)
3．课程设计报告内容 (3)
3.1课程设计相关元器件及设备 (3)
3.2元器件的分析 (3)
3.3原理图的设计与分析 (5)
3.4程序设计流程及说明 (8)
3.5课程设计仿真结果图示 (12)
4．总结 (14)
参考文献 (15)
一、单片机简介及课程设计目的
1、课程设计目的
熟悉典型单片机（ MCS-51, AT89S51, PIC, Motorola, AVR ）的资源、性能，加深对单片机课程的全面认识和掌握，对单片机及其接口的应用作进一步的了解，掌握基于单片机的系统设计的一般流程、方法和技巧，为学生解决工程实际问题打下坚实的基础。同时课程设计也是让我们熟练掌握了课本上的一些理论知识，是一个学习新知识、巩固加深所学课本理论知识的过程，它培养了我们综合运用知识的能力，独立思考和解决问题的能力，加深了我们对单片机原理与应用课程的理解。
2、单片机简介
单片机全称为单片机微型计算机（Single Chip Microsoftcomputer)。从应用领域来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器。单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。
单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的。ROM称为程序存储器，只存放程序，固定常数，及数据表格。RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。
采用面向控制的指令系统。为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是单片机具有很强的位处理能力。3 .单片机的I/O口通常时多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。4 .单片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时，均可在外部进行扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来了很大的方便。
二、主要内容和要求
课程设计题目：数字电压表设计
课程设计任务：以单片机为核心，设计一个数字电压表。完成原理图设计，软
件编制及设计报告。具体要求如下：
1）对2路模拟信号连续采集16次，取平均值。
2）分别设定每一路的上限值，如采集的平均值超过上限值，则对应通道的指示灯闪烁10次后一直亮，并发出声音以示警告
设计思路及任务分配
一、设计思路：
由于本设计要求为一个2路的可循环采集并设置数值上限且能在LED显示屏和指示闪烁灯上分别显示信息的多功能数字电压表。特将设计任务细化，如下所示：
1、以单片机为控制器, 设计接口电路，将这些外设构成一个简单的单片机应用系统，画出接口的连接电路图，采用中断方式,对2路0-5V的模拟电压进行循环采集,采集的数据送LED显示,并存入内存。
2、编写控制程序
（1）对2路模拟信号输入实行循行采集，每路连续采集16次，取平均值。
（2）分别设定每一路的上限值，若采集的平均值超过该界限值，则对应通道的指示灯闪烁10次后一直亮，指示灯闪烁时喇叭发声，以示警告。
2、任务分配：
1、由王瑞负责基本电压表和LED显示、指示闪烁灯的电路连接，并使用Proteus7.8画出仿真电路图；
2、由王鹏负责基本电压表和LED显示、指示闪烁灯的代码编写部分；
3.由吴勃庆负责对2路模拟信号输入实行循行采集、取平均值以及超出界限值时LED、指示闪烁灯的警报响应的电路设计并使用Proteus7.8画出仿真电路图；
4、由王强国负责对2路模拟信号输入实行循行采集、取平均值以及超出界限值时LED、
指示闪烁灯的警报响应的代码编写。
最后，本组四人共同将各自所负责的分支组合，形成一套完整的集仿真电路图和程序代码于一体的数字电压表设计报告。
三、课程设计报告内容
1、课程设计相关元器件及设备
本次课程设计包括实物和仿真两种，我做的是用PROTEUS软件进行原理图的设
计和仿真。实验器材包括：装有PROTEUS软件的PC机一台。
2、元器件的分析
实验中用到的仿真模型有：AT89C51,ADC0809,数码管，LED，晶振，可变电阻，
电容，按键等。AT89C51作为控制芯片，5V的电压源接上滑动变阻器模拟外部测
量电压，外部模拟电压经过ADC0808模数转换后，经过处理在数码管上显示出来。1）ADC0809简介：
本实验我们选用ADC0808作为模数转换的芯片，其为逐次逼近式AD转换式
芯片，其工作时需要一个稳定的时钟输入，根据查找资料，得到ADC0808的时钟
频率在10KHZ~1200KHZ,我们选择典型值640KHZ。课题要求测量电压范围是0到5V，
又ADC0808的要求：V REF+<=V CC,V REF->=GND，故我们取V REF+=+5V，V REF-=0V。由
于ADC0808有8个输入通道可供选择，我们选择IN0通道和IN1通道，使ADC0808
的A、B、C选择通道，因为只有通道0和1，故将B,C接地，通过改变A的值来
选择通道0和1，在当ADC0808启动时ALE引脚电平正跳变时变可以锁存A、B、
C上的地址信息。ADC0808可以将从IN0得到的模拟数据转换为相应的二进制数，
由于ADC0808输出为8位的二进制数。在AD转换完成后，ADC0809将在EOC引
脚上产生一个8倍于自身时钟周期的正脉冲，以此来作为转换结束的标志。然后
当OE引脚上产生高电平时，ADC0808将允许转换完的二进制数据输出。
ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。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。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。
引脚功能（外部特性）
ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。各引脚功能如下：1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。
8、14、15和17～21：8位数字量输出端。
22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
6（START）：A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100NS宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
7（EOC）：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
12（VREF（+））和16（VREF（-））：参考电压输入端
11（V CC）：主电源输入端。
13（GND）：地。
23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。
其结构与引脚图如下所示
2）数码管简单说明：
显示部分我使用的是7SEG_MPX6-CC,6合一数码管，共阴极。
3、原理图的设计与分析
总的设计电路如下所示，电路有几个功能模块共同组成：
用PROTEUS设计的仿真原理图
1）时钟电路
2）复位电路
3）模拟电压输入电路
4）AD转换电路
5）显示电路
6）报警提示电路
4、程序设计流程及说明
1）程序流程图如下
程序流程图
2）程序功能模块及说明
1>显示模块：
VOID DISPLAY() //数码管显示函数
{
P1=0;
P2=0XFF;
P1=DISPCODE[DISPBUF[DISPCOUNT]];//显示数据输入
P2=DISPBITCODE[DISPCOUNT];//数码管选通
IF(DISPCOUNT==5)
{
P1=P1|0X80;
}//显示小数点
IF(DISPCOUNT==2)
{
P1=P1|0X80;
}//显示小数点
DISPCOUNT++;
IF(DISPCOUNT==8)
{
DISPCOUNT=0;
}
}
本程序模块中P2通过循环计数器DISPCOUNT循环选通八个数码管，P1分别送入八个数码管的数据。
2>AD转换模块：
VOID GOT_AD_DATA() //启动和获取AD转换结果
{
IF(EOC==1)
{
OE=1;//允许输出
GETDATA=P0;
OE=0;
ST=1; //读取数据后送一个高脉冲重新开始转换
ST=0;
}
}
这个模块启动AD转换，并查询转换是否完成，完成后取出转换结构，然后重新开始转换。
3>求平均值并保存模块：
VOID DATA_SAVE()
{
IF(T==16)
{
I=SUM/T; //采样16次，求平均值，并保存
TEMP=I;
T=0;
SUM=0;
IF(A==0)
{
DISPBUF[5]=I/10000;//将通道0的数据存入5，6，7位置
I=I%10000;
DISPBUF[6]=I/1000;
I=I%1000;
DISPBUF[7]=I/100;
}
ELSE
{
DISPBUF[2]=I/10000;//江通道1的数据存入数组的2，3，4；
I=I%10000;
DISPBUF[3]=I/1000;
I=I%1000;
DISPBUF[4]=I/100;
}
A=!A;//更换通道
}
}
程序段中A为ADC0808的通道选择的最低位，T为计数器，用于计数取样次数，SUM为16次取样的和。
4>报警系统模块：
VOID SOUNDER() //报警函数
{
IF(A==0)
{
IF(TEMP>RANGE1)
{
T2++;
IF(T2/16<20) //取反20次，闪烁10次
{
IF(T2%16==0) //T2为16的倍数时，LED1电频取反
LED1=!LED1;
ELSE
LED1=LED1;
}
ELSE
{
LED1=1;
T2=500; //任意赋一个大于16*20的值，防止发生溢
出；
}
RING=!RING;
}
ELSE
{
LED1=0;
RING=0;
T2=0; //TEMP小于额定数值时，T2清零}
}
IF(A==1)
{
IF(TEMP>=RANGE2)
{
T3++;
IF(T3/16<20) //取反20次，闪烁10次
{
IF(T3%16==0) //
LED2=!LED2; //
ELSE
LED2=LED2;
}
ELSE
{
LED2=1;
T3=500;
}
RING=!RING;
}
ELSE
{
LED2=0;
RING=0;
T3=0; //TEMP小于额定数值时T3清零}
}
}
这个程序段中，我又引入了两个变量T2，和T3，用于计数LED灯多少次反转，T2和T3每当定时器T1中断时加1.
5、课程设计仿真结果图示
1）通道0和通道1正常测量
2）单通道超出量程
LED灯闪烁十次后常亮，蜂鸣器报警。（通道0的上限为4.5V）
3）双通道超界（通道1的上限为4.0）
通过这次的设计使我认识到掌握单片机方面的知识太重要了，它是我们作为在这科技飞速发展的时代里的新青年要掌握的必不可少的一项技术。我还发现自己对于书本上的很多知识还不够熟悉，有很多我们需要掌握的知识还没掌握，我会在以后的学习生活中弥补我所缺少的知识。本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识、打好理论基础，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，充分运用我们的知识体现我们的价值。我会在以后的学习、生活中不断磨练自己，使自己适应于以后的竞争，不会在激烈的竞争中掉队。在查找资料的过程中我也学到了许多单片机技术的相关知识，不仅拓展了我的知识面，同时激起了我对单片机相关技术的兴趣。当然不能忽略在协作过程中我和同组的同学一起设计增进了同学间的友谊。
最后，感谢宋老师对我们的细心的指导，使得我的课程设计能够顺利的完成，相信这对我以后的课程设计和毕业设计将会有很大的帮助。
1. 使用教材
[1] 楼然苗，李光飞. 单片机课程设计指导.北京：北京航空航天大学. 2007.
[2] 何桥. 单片机原理及应用.北京：中国铁道出版社. 2008.
2. 教学参考资源
[1] 赵小安. MCS-51单片机原理及应用. 天津：天津大学出版社.2002.
[2] 张迎新. 单片微型计算机原理. 北京：国防工业出版社. 2002.
[3] 张淑清. 单片微型计算机接口技术及应用. 北京：国防工业出版社.2001.
[4] 翟生辉. 单片计算机原理及应用. 西安：西安交通大学出版社.2000.
[5] 徐爱钧. 单片机高级语言C51程序设计. 北京：电子工业出版社.2001.
目录 1 引言 (1) 2设计原理及要求 (2) 2.1数字电压表的实现原理 (2) 2.2数字电压表的设计要求 (2) 3软件仿真电路设计 (3) 3.1设计思路 (3) 3.2仿真电路图 (3) 3.3设计过程 (3) 3.4 AT89C51的功能介绍 (4) 3.4.1简单概述 (4) 3.4.2主要功能特性 (5) 3.4.3 AT89C51的引脚介绍 (5) 3.5 ADC0808的引脚及功能介绍 (7) 3.5.1芯片概述 (7) 3.5.2 引脚简介 (7) 3.5.3 ADC0808的转换原理 (7) 3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (8) 3.6.1芯片概述 (8) 3.6.2引脚介绍 (8) 3.7 LED数码管的控制显示 (8) 3.7.1 LED数码管的模型 (8) 3.7.2 LED数码管的接口简介 (9) 4系统软件程序的设计 (10) 4.1 主程序 (10) 4.2 A/D转换子程序 (10) 4.3 中断显示程序 (12) 5电压表的调试及性能分析 (13) 5.1 调试与测试 (13) 5.2 性能分析 (13) 6电路仿真图 (14) 7总结 (15) 参考文献 (16)
附录1 源程序 (17) 附录2 仿真原理电路 (23)
1 引言 随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器／计数电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。 数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本章重点介绍单片机A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力理。 本设计AT89C51单片机的一种电压测量电路,该电路采用ADC0808一种基于A/D转换电路，测量围直流0～5V 的4路输入电压值，并在四位LED数码管上显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019V，测量误差约为正负0.02V。
中北大学 单片机课程设计说明书 数字钟设计 1 设计任务与要求 (1)
1.1设计任务 (1) 1.2设计要求 (1) 2单片机简介 (2) 2.1单片机的发展历程 (2) 3系统设计思路和方案 (3) 3.1系统总体方案 (3) 3.2硬件简介 (3) 3.2.1硬件选择 (3) 3.2.2 51单片机的构成 (4) 3.2.3 STC89C52RC引脚功能说明 (5) 3.2.4 LED简介 (6) 3.3 Keil调试 (7) 4、系统实物图 (9) 5、课程设计体会 (9) 参考文献 (10) 附录A (11) 附录B (13) 附录C (14)
1 设计任务与要求 1.1设计任务 本课题应完成以下设计内容： 1)硬件设计 设计数字钟的电路原理图，用PROTEL绘制硬件电路。制作实物。 2)软件设计 (1)时、分、秒的设置及显示; (2)画出程序框图; (3)调试与分析。用PROTEUS仿真。 3)课程设计说明书 1.2设计要求 本课程设计的基本要求是使学生全面掌握单片机控制系统设计的基本理论，熟悉掌握MCS－51 系列单片机的编程方法，具体要求：本例利用AT89C51的定时器和6位7段数码管，设计一个电子时钟。显示格式为“XX XX XX”，由左向右分别是：时、分、秒。
2单片机简介 2.1单片机的发展历程 单片机是微型计算机的一个重要分支，也是一种非常活跃和颇具生命力的机种，特别适用于工业控制领域。1971年微处理器研制成功不久，就出现了单片机，但最早的单片机是1位的，处理能力有限。单片机的发展共分四个阶段：第一阶段是初级阶段，功能非常简单；第二阶段是低性能阶段， 16位定时器/计数器，片内ROM、RAM容量加大，直到现在仍被广泛应用，是目前应用数量较多的单片机。、32位单片机推出阶段，以满足不同的用户需要。纵观单片机几十年的发展历程，单片机的今后发展方向将向多功能、高性能、高速度、低功耗、低价格、外围电路内装化以及内存储器容量增加和FLASH存储器化方向发展。 2.2实用价值与理论意义 在单片机模块里比较常见，数字时钟是一种用0数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更高的使用寿命，新词得到了广泛的应用。 数字时钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭、车站、码头、办公室等公用场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字时钟的精度远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们的生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。因此研究数字时钟及扩大其应用有着非常现实的意义。
单片机原理及系统课程设计 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2010 年 3 月 7 日
基于单片机的数字电压表设计 摘要
图3.2系统原理图4软件设计
5.系统调试及仿真结果 6.总结 两周的课程设计结束了，在这过程中，我学到了很多东西。首先，我学会了单片机设计的基本过程有哪些，每一过程有哪些基本的步骤，怎样通过查资料去完成这每一步。其次我巩固了上学期所学的一些单片机知识，从而加深了对ADC0809芯片的功能的了解。在编程过程中，遇到了许多困难，通过与同学之间的交流和咨询，最后解决了这些困难。所谓实践出真知，学到的东西只有运用到实践当中，才能真正体会到知识的力量。最后，通过这次课程设计，让我明白了想法和实践还是有差距的，当你真正去做一件事的时候，你会发现你的想法可能不适用，随时都需要调整，另外扎实的理论知识也是完成设计任何设计必不可少的要素，一切想法离开了理论知识都是空想。 参考文献 [1]彭为,黄科,雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲[M].电子工业出版社.2009:22-54. [2] 谭浩强.C程序设计(第三版)[M].清华大学出版社.2009:32-46. [3] 王思明,张金敏,张鑫等.单片机原理及应用系统设计(第一版)[M].科学出版社.2012:70-292.
附录A源程序代码#include
数字电压表 单片机课程设计报告 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2011 年3 月29 日
数字电压表电路设计报告 一、题目及设计要求 采用51系列单片机和ADC设计一个数字电压表，输入为0～5V线性模拟信号，输出通过LED显示，要求显示两位小数。 二、主要技术指标 1、数字芯片A/D转换技术 2、单片机控制的数码管显示技术 3、单片机的数据处理技术 三、方案论证及选择 主要设计方框图如下： 1、主控芯片 方案1：选用专用转化芯片INC7107实现电压的测量和实现，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是京都比较低，内部电压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉。 方案2：选用单片机AT89C51和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵；优点是转换京都高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。 基于课程设计的要求和实验室能提供的芯片，我选用了：方案2。 2、显示部分 方案1：选用4个单体的共阴极数码管。优点是价格比较便宜；缺点是焊接时比较麻烦，容易出错。 方案2：选用一个四联的共阴极数码管，外加四个三极管驱动。这个电路几乎没有缺点；优点是便于控制，价格低廉，焊接简单。 基于课程设计的要求和实验室所能提供的仪器，我选用了：方案2。
四、电路设计原理 模拟电压经过档位切换到不同的分压电路筛减后，经隔离干扰送到A/D 转换器进行A/D 转换。然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到LED 中显示。同时通过串行通讯与上位通信。硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为A/D 转换电路、LED 显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用汇编语言编程，利用Keil 和PROTEUS 软件对其编译和仿真。 一般I/O 接口芯片的驱动能力是很有限的，在LED 显示器接口电路中，输出口所能提供的驱动电流一般是不够的尤其是设计中需要用到多位LED ，此时就需要增加LED 驱动电路。驱动电路有多种，常用的是TTL 或MOS 集成电路驱动器，在本设计中采用了74LS244驱动电路。 本实验采用AT89C51单片机芯片配合ADC0808模/数转换芯片构成一个简易的数字电压表，原理电路如图1所示。该电路通过ADC0808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AT89C51芯片的P0口。AT89C51负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示段码，并通过其P1口传送给数码管。同时它还通过其三位I/O 口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3产生位选信号，控制数码管的亮灭。另外，AT89C51还控制着ADC0808的工作。其ALE 管脚为ADC0808提供了1MHz 工作的时钟脉冲；P2.4控制ADC0808的地址锁存端 (ALE)；P2.1控制ADC0808的启动端(START)；P2.3控制ADC0808的输出允许端(OE)；P2.0控制ADC0808的转换结束信号(EOC)。 电路原理图如下所示，三个地址位ADDA,ADDB,ADDC 均接高电平+5V 电压，因而所需测量的外部电压可由ADC0808的IN7端口输入。由于ADC0808
单片机课程设计 ——电压表的设计 学院：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术 班级：2011150 学号：201115002 姓名：王冬冬 同组同学：凡俊兴 201115001
目录 1 引言 (1) 2设计原理及要求 (2) 2.1数字电压表的实现原理 (2) 2.2数字电压表的设计要求 (2) 3软件仿真电路设计 (2) 3.1设计思路 (2) 3.2仿真电路图 (3) 3.3设计过程 (3) 3.4 AT89C51的功能介绍 (4) 3.4.1简单概述 (4) 3.4.2主要功能特性 (5) 3.4.3 AT89C51的引脚介绍 (5) 3.5 ADC0809的引脚及功能介绍 (7) 3.5.1芯片概述 (7) 3.5.2 引脚简介 (8) 3.5.3 ADC0809的转换原理 (8) 3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (8) 3.6.1芯片概述 (8) 3.6.2引脚介绍 (9) 3.7 LED数码管的控制显示 (9) 3.7.1 LED数码管的模型 (9)
LED数码管模型如图3-6所示。 (9) 3.7.2 LED数码管的接口简介 (9) 4系统软件程序的设计 (9) 4.1 主程序 (10) 4.2 A/D转换子程序 (11) 4.3 中断显示程序 (12) 5使用说明与调试结果 (13) 6总结 (13) 参考文献 (14) 附录1 源程序 (15) 附录2原理电路 (19)
1 引言 在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用[1]。 传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表，将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础[2]。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。目前，由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。 最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，从而促使了数字电压表的快速发展，并不断出现新的类型[4]。数字电压表从1952年问世以来，经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化（IC 化），另一方面，精度也从0.01%-0.005%。 目前，数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，因而，以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面[3]。 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容，本系统主要包括三大模块：转换模块、数据处理模块及显示模块。其中，A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理，最后驱动输出装置LED显示数字电压信号
目录 一、引言········ 二、设计课题········· 三、系统总体方案········· 四、系统硬件设计······ 1.硬件电路原理图 2.元件清单 五、系统软件设计········· 1.软件流程图 2.程序清单 六、系统实物图········ 七、课程设计体会········ 八、参考文献及网站········· 九、附录·········
一．引言 单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，就是把中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等部件集成在一个芯片上。 基于单片机设计的数字钟精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。 数字钟是采用数字电路实现对日期、时、分、秒，数字显示的计时装置，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 本设计使用12MHZ晶振与单片机AT89C51相连接，以AT89C51芯片为核心，采用动态扫描方式显示，通过使用该单片机，加之在显示电路部分使用HD74LS373驱动电路，实现在8个LED数码管上显示时间，通过4个按键进行调时、复位等功能，在实现各功能时数码管进行相应显示。软件部分用C语言实现，分为显示、延迟、调时、复位等部分。通过软硬件结合达到最终目的。
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 本次设计的作品要求制作数字电压表的量程为0到10v，由于用到的模数转换芯片是ADC0809，设计系统给的供电电压为+5v，所以能够测量的电压围为-0.25v到5.25v之间，但是一般测量的直流电压围都在这之上，所以采用电阻分压网络，设计的电压测量围是0到25v之间，满足设计要求的最大量程5v的要求。同时设计的精度为小数点后三位，满足要求的两位小数的精度，在不考虑AD芯片的量化误差的前提下，此次设计的精度能够满足一般测量的要求。
2单片机和AD相关知识 2.1 51单片机相关知识 51单片机是对目前所有兼容intel 8031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集成了CPU、RAM、ROM、定时器／计数器和多功能I/O口等计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系列单片机包含以下几个部件： 一个８位CPU；一个片振荡器及时钟电路； 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1 51单片机引脚图
东北石油大学课程设计 2
东北石油大学课程设计任务书 课程硬件课程设计 题目数字电压表设计 专业 主要内容、基本要求等 一、主要内容： 利用EL教学实验箱、微机和QuartusⅡ软件系统，使用VHDL语言输入方法设计数字钟。可以利用层次设计方法和VHDL语言，完成硬件设计设计和仿真。最后在EL教学实验箱中实现。 二、基本要求： 1、A/D转换接口电路的设计，负责对ADC0809的控制。 2、编码转换电路设计，负责把从ADC0809数据总线中读出的电压转换成BCD码。 3、输出七段显示电路的设计，负责将BCD码用7段显示器显示出来。 三、参考文献 [1] 潘松.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社, 2003.11-13. [2] 包明.《EDA技术与数字系统设计》.北京航天航空大学出版社. 2002. [3] EDA先锋工作室.Altera FPGA/CPLD设计[M].北京：人民邮电出版社 2005.32-33. [4] 潘松.SOPC技术实用教程[M] .清华大学出版社.2005.1-15. 完成期限第18-19周 指导教师 专业负责人
摘要 本文介绍了基于EDA技术的8位数字电压表。系统采用CPLD为控制核心，采用VHDL语言实现，论述了基于VHDL语言和CPLD芯片的数字系统设计思想和实现过程。在硬件电子电路设计领域中，电子设计自动化(EDA)工具已成为主要的设计手段，而VHDL语言则是EDA的关键技术之一，。VHDL的英文全名是 Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,它采用自顶向下的设计方法，即从系统总体要求出发，自上至下地将设计任务分解为不同的功能模块，最后将各功能模块连接形成顶层模块，完成系统硬件的整体设计。 电子设计自动化技术EDA的发展给电子系统的设计带来了革命性的变化，EDA软件设计工具，硬件描述语言，可编程逻辑器件（PLD）使得EDA技术的应用走向普及。CPLD是新型的可编程逻辑器件，采用CPLD进行产品开发可以灵活地进行模块配置，大大缩短了产品开发周期，也有利于产品向小型化，集成化的方向发展。而 VHDL语言是EDA的关键技术之一，它采用自顶向下的设计方法，完成系统的整体设计。 本文用CPLD芯片和VHDL语言设计了一个八位的数字电压表。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外还具有校时功能和闹钟功能。总的程序由几个各具不同功能的单元模块程序拼接而成，其中包括分频程序模块、时分秒计数和设置程序模块、比较器程序模块、三输入数据选择器程序模块、译码显示程序模块和拼接程序模块。 关键词：数字电压表；QuartusⅡ软件；EDA（电子设计自动化）
单片机课程设计－－数字钟 一、设计目的及意义 （1）巩固、加深和扩大51系列单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力； （2）培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力； （3）对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉用51单片机做系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤 二、原理图设计中简要说明设计目的 （1）功能：24小时制时间显示，可随时进行时间校对调整，整点报时及闹钟功能。 （2）原理图中所使用的元器件功能在图中的作用 1.主要元件AT89C51 P3.2 /INT0（外部中断0） 定时器/计数器0溢出中断 2.LED及按键开关 用于时间的显示和设定 （3）各器件的工作过程及顺序 计时状态，AT89C51通过P1口持续向LED发送信号，使LED扫描显示刚前时分秒，当出现定时器/计数器0溢出中断时，时间加多1秒，AT89C51从P1口向LED输出新的时间；只按住SET UP键时，进入外部中断0，时间计数停止，通过点击按键H,M,S对时分秒进行调整，新的时间值送给了计时程序，松开SET UP键退出中断，回到计时状态； 按住SET UP键和ALARM键时，进入外部中断0，时间计数停止，通过点击按键H,M对时分进行闹钟定时，AT89C51记忆时分值，退出时先松开SET UP键再松开ALARM； 闹铃：当时间值和设定闹铃值一样时，进行闹铃一分钟。
(3)流程图 Y Y 按下设定键 N (4)程序清单 #include
基于单片机的数字电压表 摘要：本文介绍一种基于89S52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ICL7135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围直流0-±2000伏，使用LCD液晶模块显示，可以与PC机进行串行通信。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的原理，89S52的特点，ICL7135的功能和应用，LCD1601的功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。 关键词：电压测量，ICL7135，双积分A/D转换器，1601液晶模块 Abstract: The introduction of a cost-based 89S52 MCU a voltage measurement circuits, the circuits used ICL7135 high-precision, dual-scoring A/D conversion circuits, measuring scope DC 0-2000 volts, the use of LCD that can be carried out with a PC serial communications. The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit, introduced double integral circuit theory, 89S52 features ICL7135 functions and applications, LCD1601 functions and applications. the circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong. Key Words: Digital Voltmeter ICL7135 LCD1601 89S52 1前言 数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本章重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。
目录 1 引言.......................................................... - 2 - 2设计原理及要求................................................ - 2 - 2.1数字电压表的实现原理..................................... - 2 - 2.2数字电压表的设计要求..................................... - 2 - 3软件仿真电路设计................................. 错误！未定义书签。 3.1设计思路.................................... 错误！未定义书签。 3.3设计过程.................................... 错误！未定义书签。 3.4 AT89C51的功能介绍....................................... - 3 - 3.4.1简单概述........................................... - 3 - 3.4.2主要功能特性....................................... - 3 - 3.4.3 AT89C51的引脚介绍................................. - 3 - 3.5 ADC0808的引脚及功能介绍................................. - 5 - 3.5.1芯片概述........................................... - 5 - 3.5.2 引脚简介........................................... - 5 - 3.5.3 ADC0808的转换原理................................. - 6 - 3.6 74LS373芯片的引脚及功能................................. - 6 - 3.6.1芯片概述........................................... - 6 - 3.6.2引脚介绍........................................... - 6 - 3.7 LED数码管的控制显示..................................... - 7 - 3.7.1 LED数码管的模型................................... - 7 - 3.7.2 LED数码管的接口简介............................... - 7 - 4系统软件程序的设计............................... 错误！未定义书签。 4.1 主程序................................................. - 15 - 4.2 A/D转换子程序.......................................... - 16 - 4.3 中断显示程序............................... 错误！未定义书签。5电压表的调试及性能分析........................... 错误！未定义书签。 5.1 调试与测试................................. 错误！未定义书签。 5.2 性能分析............................................... - 17 - 6电路仿真图....................................... 错误！未定义书签。7总结......................................................... - 14 - 参考文献........................................... 错误！未定义书签。
University of South China 单片机课程设计报告 设计课题：基于单片机的数字电压表设计专业班级：电卓103班 学生姓名：李文帅 指导教师：朱卫华 设计时间：2012年1月10日
内容摘要 电压表是测量仪器中不可缺少的设备，目前广泛应用的是采用专用集成电路实现的数字电压表。本系统以8051单片机为核心，以逐次逼近式A/D转换器ADC0809、数码管显示器为主体，设计了一款简易的数字电压表，能够测量0～5V的直流电压，最小分辨率为0.02V。 该设计大体分为以下几个部分，同时，各部分选择使用的主要元器件确定如下： 1、单片机部分。使用常见的8051单片机，同时根据需要设计单片机电路。 2、测量部分。该部分是实验的重点，要求将外部采集的模拟信号转换成数字信号，通过单片机的处理显示在显示器上，该部分决定了数字电压表的精度等主要技术指标。根据需要本设计采用逐次逼近型A∕D转换器ADC0809进行模数转换。 3、数码管显示部分。其中一位为整数部分，其余位小数部分。 索引关键词：8051 模数转换数码管显示
Contents Abstract The voltmeter is indispensable in measuring instruments and equipment, is widely used digital voltmeter ASIC implementation. 8051, successive approximation type A / D converter ADC0809 digital tube display as the main design of a simple digital voltmeter capable of measuring 0 to 5V DC voltage, minimum resolution of 0.02V . The design is divided into several parts, each part of the main components selected for use are determined as follows: 1, microcontroller part. Using a common 8051, according to the need to design a microcontroller circuit. 2, the measurement section. This part is the focus of the experiment, require external acquisition of the analog signal is converted into a digital signal through the microcontroller of the processing and display on the display, the portion determines the main technical indicators such as the precision of the digital voltmeter. According to the needs of the design using successive approximation type A / D converter ADC0809 analog-to-digital conversion. 3, the digital display section. One for the integer part, the remaining bits of the fractional part. Index Keywords: 8051 Analog-to-digital Conversion digital display.
单片机技术课程设计说明书数字电子钟 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：郭红满 指导教师：王韧职称副教授 专业：通信工程 班级：1102 完成时间：2013-12-20
摘要 电子钟在生活中应用非常广泛，而一种简单方便的数字电子钟则更能受到人们的欢迎。所以设计一个简易数字电子钟很有必要。本电子钟采用ATMEL公司的AT89S52单片机为核心，使用12MHz 晶振与单片机AT89S52 相连接,通过软件编程的方法实现以24小时为一个周期，同时8位7段LED数码管(两个四位一体数码管)显示小时、分钟和秒的要求,并在计时过程中具有定时功能，当时间到达提前定好的时间进行蜂鸣报时。该电子钟设有四个按键K1、K2、K3和K4键,进行相应的操作就可实现校时、定时、复位功能。具有时间显示、整点报时、校正等功能。走时准确、显示直观、运行稳定等优点。具有极高的推广应用价值。 关键词电子钟；AT89S52；硬件设计；软件设计
ABSTRACT Clock is widely used in life, and a simple digital clock is more welcomed by people. So to design a simple digital electronic clock is necessary.The system use a single chip AT89S52 of ATMEL’s as its core to control The crystal oscillator clock,using of E-12MHZ is connected with the microcontroller AT89S52, through the software programming method to achieve a 24-hour cycle, and eight 7-segment LED digital tube (two four in one digital tube) displays hours, minutes and seconds requirements, and in the time course of a timing function, when the time arrived ahead of scheduled time to buzz a good timekeeping. The clock has four buttons K1, K2, K3 and K4 key, and make the appropriate action can be achieved when the school, timing, reset. With a time display, alarm clock settings, timer function, corrective action. Accurate travel time, display and intuitive, precision, stability, and so on. With a high application value. Key words Electronic clock；AT89S52；Hardware Design；Software Design
引言 数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本论文重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。
1 实训要求 （1）基本要求： ①实现8路直流电压检测 ②测量电压范围0-5V ③显示指定电压通道和电压值 ④用按键切换显示通道 （2）发挥要求 ①测量电压范围为0-25V ②循环显示8路电压 2 实训目的 （1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理； （2）掌握单片机的借口技术及，ADC0809芯片的特性，控制方法； （3）通过这次实训设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术；（4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计的方法和调试技术。 3 实训意义 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使自身了解开发单片机应用系统的全过程，强化巩固所学知识，为以后的学习和工作打下基础。 4 总体实训方案 测量一个0——5V的直流电压，通过输入电路把信号送给AD0809，转换为数字信号再送至89s52单片机，通过其P1口经数码管显示出测量值。 4.1 结构框图 如图1—1所示 图1—1
《单片机原理及应用》课程设计报告书 课题名称数字电压表设计 名姓 学号 专业
指导教师 机电与控制工程学院月年日 1 任务书 电压表是测量仪器中不可缺少的设备，目前广泛应用的是采用专用集成电路实现的数字电压表。本系统以8051单片机为核心，以逐次逼近式A/D转换器ADC0809、LED显示器为主体，设计了一款简易的数字电压表，能够测量0～5V的直流电压，最小分辨率为0.02V。 该设计大体分为以下几个部分，同时，各部分选择使用的主要元器件确定如下： 1、单片机部分。使用常见的8051单片机，同时根据需要设计单片机电路。 2、测量部分。该部分是实验的重点，要求将外部采集的模拟信号转换成数字信号，通过单片机的处理显示在显示器上，该部分决定了数字电压表的精度等主要技术指标。根据需要本设计采用逐次逼近型A∕D转换器ADC0809进行模数转换。 3、键盘显示部分。利用4×6矩阵键盘的一个按键控制量程的转换，3或4位LED显示。其中一位为整数部分，其余位小数部分。 关键词：8051 模数转换LED显示矩阵键盘 2 目录
1 绪论 (1) 2 方案设计与论证 (2) 3 单元电路设计与参数计算 (3) 4 总原理图及参考程序 (8) 5 结论 (14) 6 心得体会 (15) 参考文献16 (7) 3 1.绪论 数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优
点。 电压表的数字化测量，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字量，完成这种转换的电路叫模数转换器（A/D）。数字电压表的核心部件就是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的DVM。一般说来，A/D 转换的方式可分为两类：积分式和逐次逼近式。 积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再将其数字化。根据转化的中间量不同，它又分为U-T（电压-时间）式和U-F（电压-频率）式两种。 逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。 在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。本设计以8051单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0809、LED 显示器为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够测量1路0～5V直流电压，最小分辨率0.02V。 4 2.方案设计与论证 基于单片机的多路数字电压表电路的基本组成如图3.1所示。
ORG 0000H MOV 40H,#00H MOV 41H,#00H MOV 42H,#00H MOV 43H,#00H MOV 44H,#00H MOV 45H,#00H MOV 46H,#00H MOV 47H,#00H MOV R0,#00H MOV R1,#00H CLR P3.0 CLR P3.1 UU: MOV TMOD ,#00H MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H CLR TR0 MM: MOV A,40H MOV 50H,#11111110B MOV P2,50H MOV DPTR ,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL YY MOV A,50H RL A MOV 50H,A MM1: MOV P2,50H MOV DPTR,#TAB MOV A,41H ADD A,#0AH MOVC A,@A+DPTR MOV P0 ,A LCALL YY MOV A,50H RL A MOV 50H,A MM2: MOV P2,50H MOV DPTR,#TAB MOV A,42H
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