基于单片机数字电压表设计
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1 目 录
1 引言 ................................................................ 2
2 软件介绍 ............................................................ 3
2.1 PROTEUS 软件介绍 .............................................. 3
2.2 Keil C51软件简介 .............................................. 4
3软件仿真电路设计 .................................................... 5
3.1 电路的工作原理 ................................................ 5
3.2 电路原理图 .................................................... 5
3.3 主要芯片简介 .................................................. 6
3.3.1 AT89C51 芯片 ............................................. 6
3.3.2 ADC0808 .................................................. 8
3.3.3 74LS161 .................................................. 9
3.3.4 七段数码管 .............................................. 10
4 系统硬件设计 ....................................................... 11
4.1 主程序 ....................................................... 11
4.2 A/D转换子程序设计 ........................................... 13
4.3 时钟电路的设计 ............................................... 14
4.4 复位电路 ..................................................... 14
4.5 显示部分 ..................................................... 15
4.6 循环显示设计 ................................................. 17
5 调试运行 ........................................................... 18
6总结 ............................................................... 21
参考文献 ............................................................. 22
附录 ................................................................. 23
2 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。
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AT89C51单片机为核心，以双积分型A/D转换器ADC0808、七段数码管为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够实现自动和手动测量8路0.00～5.00V的直流电压，最小分辨率为0.02V，测量误差约为正负0.02V。
3 2 软件介绍
2.1 PROTEUS 软件介绍
PROTEUS ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：1.实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。2.支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。3.提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。4.具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。
Protues还具有丰富的资源：（1）Protues可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。（2）Protues可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。 （3）除了现实存在的仪器外，Protues还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。 （4）Protues可提供的调试手段 Protues提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
2.2 Keil C51软件简介
Keil c51是美国Keil software软件公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。Keil c51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全window界面。重要的一点是只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil
c51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
Keil C51集成开发环境主要由菜单栏、工具栏、源文件编辑窗口、工程窗口和输出窗口五部分组成。工具栏为一组快捷工具图标，主要包括基本文件工具栏、建 4 造工具栏和调试工具栏，基本文件工具栏包括新建、打开、拷贝、粘贴等基本操作。建造工具栏主要包括文件编译、目标文件编译连接、所有目标文件编译连接、目标选项和一个目标选择窗口。调试工具栏位于最后，主要包括一些仿真调试源程序的基本操作，如单步、复位、全速运行等。在工具栏下面，默认有三个窗口。左边的工程窗口包含一个工程的目标（target）、组（group）和项目文件。右边为源文件编辑窗口，编辑窗口实质上就是一个文件编辑器，我们可以在这里对源文件进行编辑、修改、粘贴等。下边的为输出窗口，源文件编译之后的结果显示在输出窗口中，会出现通过或错误（包括错误类型及行号）的提示。如果通过则会生成“HEX”格式的目标文件，用于仿真或烧录芯片。
MCS-51单片机软件Keil C51开发过程为：
1.建立一个工程项目，选择芯片，确定选项；
2.建立汇编源文件或C源文件；
3.用项目管理器生成各种应用文件；
4.检查并修改源文件中的错误；
5.编译连接通过后进行软件模拟仿真或硬件在线仿真；
6.编程操作；
7.应用。
不过使用独立的Keil 仿真器时应该注意
* 仿真器标配11.095MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振
*仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位仿真系统。
5 3软件仿真电路设计
3.1 电路的工作原理
系统采用12M晶振产生脉冲做AT89C51的内部时钟信号，通过软件设置单片机的内部定时器T0产生中断信号。利用中断设置单片机的P2.4口取反产生脉冲做AT89C51的时钟信号。通过键盘选择八路通道中的一路，将该路电压送入ADC0808相应通道，单片机软件设置ADC0808开始A/D转换，转换结束ADC0808的EOC端口产生高电平，同时将ADC0808的EO端口置为高电平，单片机将转换后结果存到片内RAM。系统调出显示子程序，将保存结果转化为0.00-5.00V分别保存在片内RAM;系统调出显示子程序，将转化后数据查表，输出到LED显示电路，将相应电压显示出来，程序进入下一个循环。
3.2 电路原理图
用Protues软件仿真设计的电路如图3-1所示。
图3-1电路原理图
3.3 主要芯片简介
3.3.1 AT89C51 芯片
主要功能：
1.8位CPU；
