数字电压表的制作与设计-实习报告
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h 河 南 工 程 学 院
实 习 报 告
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专业电气自动化技术
班级 1331班
姓名 赵庆飞
学号 201320709134
2014年 12月1日
实习(训)报告评语
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等级:
评阅人: 职称:
年 月 日
河 南 工 程 学 院
实习(训)报告h
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实习目的(内容):
数字电压表的制作与设计
实习时间:自 12月 1日至12月 14 日共14天 。
实习地点: 实验室3号实验楼
实习单位: 电气信息工程学院 h
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指导老师: 陶春鸣
摘要
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。AT89C52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ADC0832本文介绍一种基于A/D转换电路,测量范围直流 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。本次设计就是为了更好地掌握单片机及相关的电子技术,在参阅一些资料的基础上利用ADC0832而设计的数字电压表。h
h 一、设计目的与功能要求
A、 设计目的
利用单片机及ADC0832核心元件制作三位半数字电压表,更好地学习掌握ADC0832的工作原理及A/D的转换编程方法。
B、功能要求
利用ADC0832设计实现数字电压表的测量值为0~5V,用电位器模拟ADC0832的输入电压,用3位数码管显示,实时模拟数字电压表。
二.总体设计
A、系统设计
主要分为两部分:硬件电路及软件程序。硬件电路包括:单片机及外围电路,模拟信号采集电路,A/D转换电路,数码管显示电路,各部分电路的衔接。软件的程序可采用C语言或汇编,这里采用C语言,详细的设计思路在后面介绍。
B、设计方案
数字电压表的设计方案很多,但采用集成电路来设计较流行。其设计主要是由模拟电路和数字电路两大部分组成,模拟部分包括A/D转换器,基准电源等;数字部h
h 分包括振荡器,数码显示,计数器等。其中,A/D转换器将输入的模拟量转换成数字量,它是数字电压表的一个核心部件,ADC0832 为 8 位分辨率 A/D 转换芯片,其最高分辨可达 256 级,可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用,使得芯片的模拟电压输入在 0~5V 之间。芯片转换时间仅为 32μS,据有双数据输出可作为数据校验,以减少数据误差,转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入,使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过 DI 数据输入端,可以轻易的实现通道功能的选择。
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h 振荡器、时序脉冲 C、总体设计框图
三.设计原理图采集 单
片
A/D
转换器
ADC0832 外界模拟信号 数字信号 量程变换处理
数码管
置
入
预先写好的汇编程序 显示出模拟电压
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四.硬件电路设计
1、核心元器件介绍h
h a 、 芯片介绍
1.单片机AT89S52介绍
AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程AT89S52引脚图
DIP封装Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51
产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于
常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位 定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口, 片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52
可降至0Hz 静态逻 辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU
停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
P0 口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻
辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下, P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验
时,需要外部上拉电阻。
P1 口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,p1 输出缓冲器能驱动4 个
TTL 逻辑电平。h
h 此外,P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和定时器/计数器2
的触发输入(P1.1/T2EX)。 在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。
引脚号第二功能:
P1.0 T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出
P1.1 T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)
P1.5 MOSI(在系统编程用)
P1.6 MISO(在系统编程用)
P1.7 SCK(在系统编程用)
P2 口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 输出缓冲器能驱动AT89S52引脚图 PLCC封装4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入
口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX
@DPTR) 时,P2 口送出高八位地址。在这种应用中,P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址(如MOVX @RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3 口:P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL
逻辑电平。 P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。 在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。
端口引脚第二功能:
P3.0 RXD(串行输入口)
P3.1 TXD(串行输出口)
P3.2 INTO(外中断0)
P3.3 INT1(外中断1)h
h P3.4 TO(定时/计数器0) P3.5 T1(定时/计数器1)
P3.6 WR(外部数据存储器写选通)
P3.7 RD(外部数据存储器读选通)
此外,P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。
RST:复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
按键复位 上电复位
ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE禁止位无效。
PSEN:程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89S52由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲,在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号。h
h EA/VPP:外部访问允许,欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平(接Vcc端),CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp,当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。
XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
2.A/D转换器ADC0832
· 8位分辨率;
· 双通道A/D转换;
· 输入输出电平与TTL/CMOS相兼容;ADC0832· 5V电源供电时输入电压在0~5V之间;
· 工作频率为250KHZ,转换时间为32μS;
· 一般功耗仅为15mW;