数字电压表说明书.docx
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数字电压表说明书
湄洲湾职业技术学院
数字电压表说明书
系别：
自动化工程系
年级：
10级专业：
电气自动化
姓名：
林敬学号：
1001010117
导师姓名：
明雄职称：
讲师
2013年5月25日
目录
1.前言1
2.系统设计技术参数要求2
3.系统设计3
3.1系统设计总体框图3
3.2各模块原理说明3
3.2.1AT89S51模块3
3.2.2ADC0804模数转换模块....................................4
3.2.3四位数码管显示模块.....................................5
3.3系统总原理图说明5
3.4系统印刷电路板的制作图6
3.5系统的操作说明6
3.6系统操作注意事项6
参考文献7
致谢词8
附录9
附录一：
电路总原理图9
附录二：
印刷电路板原理图10
附录三：
元件清单11
1.前言
单片机是在一块半导体材料上集成了CPU、存储器、I/O接口等各种功能部件，具有体积小、功耗低、价格便宜、功能强、可靠性好和使用方便灵活的特点。
随着以半导体集成电路为中心的微电子技术的进步，单片机在工业控制、数据采集、智能化仪表、办公自动化以及家用电器等各个储藏中得到了越来越广泛的应用。
数字电压表（DigitalVoltmeter简称DVM）是采用数字化测量技术，把连续的模拟电压量转换成不连续、离散的数字化形式并加以显示的仪表。
传统指针式电压表功能单一、精度低，难于满足数字化时代的需求，采用A/D转换器和单片机构成的数字电压表，由于具有测量精度高,抗干扰和可扩展能力强,以及集成性能好等优点，目前已被广泛应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。
2.系统设计技术参数要求
该简易电压表对输入0~5V的模拟电压进行测量和数据显示（要求使用ADC0804）。
具体设计要求是：
（1）实现电压表的电源自检显示。
（2）实现电压表的电压测量功能（电压范围为：
0~5V）。
（3）实现测试数据的正确显示。
3.系统设计
3.1系统设计总体框图
图3-1系统设计总体框图
3.2各模块原理说明
3.2.1AT89S51模块
本设计采用以AT89S51为核心的最小系统，其电路图如图3-2。
图3-2最小系统
1.功能特性概括:
AT89S51提供以下标准功能：
40个引脚、4KBytesFlash片内程序存储器、128Bytes的随机存取数据存储器（RAM）、32个外部双向输入/输出（I/O）口、5个中断优先级2层中断嵌套中断、2个数据指针、2个16位可编程定时/计数器、2个全双工串行通信口、看门狗（WDT）电路、片内振荡器及时钟电路。
此外，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM、定时/计数器、串行通信口、外中断系统可继续工作。
掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
2.本设计所用到管脚说明：
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时，能驱动8个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”时，被定义为高阻输入。
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）。
需要注意的是:
如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端保持高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。
Flash存储器编程期间，该引脚用于施加+12V编程电压（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入端。
XTAL2：
反向振荡放大器器的输出端。
3.2.2ADC0804模数转换模块
本模块以ADC0804芯片为核心的电路设计，其电路图如图3-3。
图3-3ADC0804模数转换
ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片。
分辨率8位，转换时间100μs，输入电压范围为0~5V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为5V。
该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上，无须附加逻辑接口电路。
所谓A/D转换器就是模拟/数字转换器（ADC）是将输入的模拟信号转换成数字信号。
ADC0804LCN与单片机AT89S51的接口是由11条线来完成的，单片机AT89S51的P0口与ADC0804LCN芯片的数据传输端相连，P3.2用来作为ADC0804LCN输入时钟CLKIN控制端,P3.6与P3.7和ADC0804LCN的RW与RD端相连。
3.2.3四位数码管显示模块
本模块以四个三极管驱动数码管进行显示，其电路图如图3-4。
图3-4四位数码管
八段数码显示管有两种，一种是共阳数码管，其内部是由八个阳极相连接的发光二极管组成；另一种是共阴数码管，其内部是由八个阴极相连接的发光二极管组成。
二者原理不同但功能相同。
本设计的电压显示选用4个共阳八段数码管LED作为电路的显示使用。
其中4个9012三极管是为数码管提供驱动。
4个上拉电阻连接AT89S51拉高电路电平为显示提供充足电压。
3.3系统总原理图说明
总原理图参见附录一。
数字电压表是利用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。
本系统在接入电源后电路指示灯点亮，复位后数码管显示0.00U，电路正常运行。
可接入待测电源进行测量。
每次测量开始前都需要进行复位，以避免上次的测量影响到下次测量的结果。
3.4系统印刷电路板的制作图
详见附录二。
3.5系统的操作说明
接通电源，数码管显示0.00U则为正常情况可接入待测电压；若不为0.00U请按下复位键至正常情况是方可接入待测电压。
本系统最高峰值只可到5V，若超过这依然显示5V。
3.6系统操作注意事项
（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。
（3）为了延长电池的使用寿命，每次用完时应将电源拨断开。
长期不用，要取出电池，以防止电池漏出电解液而腐蚀电池盒。
参考文献
[1]李建忠，单片机原理及应用[M].西安：
电子科技大学出版社，2002.2
[2]王为青，邱文勋，51单片机应用开发案例精选[M].北京：
人民邮电出版社，2007.8
[3]张齐，朱宁西，单片机应用系统设计技术[M].北京：
电子工业出版社，2009.1
[4]万光毅，单片机实验与实践教程1[M].北京：
航空航天大学出版社，2006.5
[5]吴金戌,沈庆阳,郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京：
清华大学出版社，2004
[6]钟富昭，张晨，8051单片机典型模块设计与应用[M].北京：
人民邮电出版社，2007
[7]胡学海，单片机及应用系统设计[M].北京：
北京电子工业出版社，2001
[8]楼然苗，李光飞，51系列单片机设计实例[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2006
致谢词
三年的大学时光一晃而过，犹如白驹过隙一般的不着痕迹。
可细细回想起来却又那么的耐人寻味。
在毕业设计即将完成之际，我想向曾经给我帮助和支持的人表示衷心的感谢。
首先我要感谢在背后辛勤劳动默默支持着我的父母，是他们的付出才有我在校园安静学习生活的机会。
其次感谢湄洲湾职业技术学院，给我提供这么好的学习生活环境，在校学习和生活的日子是我一生中一段难忘的经历。
感谢蔡明雄老师细心为我修改论文，从他那里学到的不只是专业知识，更多的是做人的道理。
感谢梁峰林老师三年来担任我们的班主任，对我们生活、学习方面都付出了许多努力，没有她的带领，我们不会成为合格的毕业生，另外还要感谢许振龙、林寿光、邱兴阳、李清生、郑维清、陈辉煌、杨阿弟、陈丽霞、宋进老师，他们在学习方面给了我大量的指导，让我学到了知识，也获得了实践锻炼的机会。
他们严谨的治学态度、对我的严格要求以及为人处世的坦荡将使我终身受益。
除此之外，他们对我生活的关心和照顾也使得我得以顺利完成大学的学业。
在此祝愿他们身体健康，全家幸福！
最后还要感谢三年来一起生活学习的同学们，人生旅途中有着各种的幸酸与喜悦。
是你们在陪伴着我一起度过，希望即将融入社会的你们能够闯出属于自己的一片天空。
附录
附录一：
电路总原理图
附录二：
印刷电路板原理图
附录三：
元件清单
序号
元件名称
型号与规格
单位
数量
1
电阻
R25R274.7K
只
2
R9R10R11R12R20R26RP210K
只
7
R19R181K
只
2
R1-----R8510
8
2
电解电容
C947UFC3105PF
只
2
3
磁片电容
CY1CY230P
C1104
只
只
2
1
4
晶振
12MHz
只
1
5
发光二级管
φ3红色蓝
只
2
6
三级管
Q1—Q48550
只
4
7
单片机
AT89C51
块
1
8
集成电路插座
40脚
块
1
9
按钮
6*6轻触
只
2
10
单片机
ADC0804
快
1
11
集成电路插座
20脚
快
1
12
数码管
共阴4位
只
1
13
线路板
单面PCB
只
1
升级会员 