发布时间 : 星期六 文章单片机直流电压采集与显示(课程设计)更新完毕开始阅读fb79b21378563c1ec5da50e2524de518964bd38a
目录
摘要 引言
一 课程设计题目及任务要求
1.1课程设计主要任务 1.2课程设计的要求 二 电路设计方案及原理说明
2.0课程设计的方案 2.1 ADC0809模数转换芯片 2.2 AT89C51单片机
2.3 4个共阳7段数码管显示器
2.4 系统整体工作原理
2.4.1硬件原理 2.4.2软件原理分析
三 设计总体框图
3.1硬件总体框图 3.2主程序流程图 3.3待测信号源单元电路 3.4 AT89C51单片机 3.5单片机控制单元
3.5.1外部时钟电路 3.5.2复位电路 3.5.3数码管显示模块
四 实验仿真 五 总结及设计心得 六 致谢 七 参考文献
摘要：本设计待测的输入电压为8路，电压范围为0～5V，使用目前广泛使用的AT89C51来做控制系统，用ADC0809来进行模拟电压的采集及模数转换，实现采集
8路数据，并将结果在四位一体数码管上进行显示。该系统主要包括几大模块：数据采集模块、A／D转换模块、控制模块、显示模块。显示部分由LED数码显示器构成。该数字电压表具有电路简单，成本低等优点，可以方便地进8路A／D转换量的测量。
关键词：电压采集、ADC0809、A/D转换、单片机89C51、数码管显示
引言
随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及电压等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。
随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。
采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。
电压测量成为广大电子领域中必须掌握的过程，并且对测量的精度和采集功能的要求也越来越高，而电压的测量与显示系统甚为重要。在课程设计中对一路电压采集系统与显示系统作了基本的研究。电压采集与通信控制采用了模块化的设计，并用单片机8051来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括模-数转换模块，显示模块，和串行接口部分，还有一些简单的外围电路。1路被测电压通过通用ADC0809模-数转换，实现对采集到的电压进行模拟量到数字量的转换，由单片机对数据进行处理，用数码管显示模块来显示所采集的结果，由相关控制器完成数据接收和显示，汇编程序编写了更加明了化数据显示界面。本系统主要包括四大模块：数据采集模块、控制模块、显示模块、A/D转换模块。绘制电路原理图与工作流程图，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路。在软件编程上，采用了汇编语言进行编程，开发环境使用相关集成开发环境。开发了显示模块程序、A/D转换程序。
一、设计任务与要求
1.1课程设计主要任务
A、通过设计是学生掌握利用ADC0809及其适当的外围电路实现直流电压的采集以及利用LED显示功能的方法。
B、进一步掌握ADC0809的功能特点、工作原理和正确使用方法。 C、进一步了解外围器件接口的基本原理与使用技术。 1.2课程设计的要求
A、利用ADC0809及其适当的外围电路实现直流电压的采集。 B、采集结果在LED数码管上显示出来，数据范围为：0～5v C、绘制硬件连接图，编写相应的控制程序。 D、撰写设计报告、调试报告、设计心得。
二 、电路设计方案及原理说明
依据综合课程设计的要求，利用ADC0809设计一个单通道模拟电压采集显示电路，要求对所接通道变化的模拟电压值进行采集，采集来的数字量送至数码管指示出来，通过相关转换在数码管上精确显示出来。本课程设计相当于测直流电压的大小，通过对电压值的采集与处理，而由所学微控制器的知识可知，可以利用单片机的模数转换来实现这一设计，进一步把相应的电压值精确显示出来。 模数转换就是利用单片机控制模数转换芯片（A/D）,让它对外部的一个模拟信号进行采样、量化、编码然后转化为一个离散的数字量，提供给控制器作进一步处理。对于常用的A/D转换芯片有ADC0809、ADC0808等。它们都是8位的模数转换芯片，就是把模拟量转换为一个8位的二进制数。利用单片机AT89C51与ADC0809设计一个电压采集系统，将模拟信号（实际设计时采用0～5 V）之间的直流电压值转换成数字量信号0～FF，以数码管显示。Proteus软件启动仿真，当前输入电压为2．5 0V，转换成数字值为7FH，用鼠标指针调节电位器尺,可改变输入模／数转换器ADC0809的电压，并通过虚拟电压表观察ADC0809模拟量输入信号的电压值，LED数码管实时显示相应的数值量。
此次电压表总体的方案就是用单片机的I/O口输出信号来控制A/D启动转换，将送入的模拟量转换为一个8位数字量，然后再通过I/O口送回单片机内部进行处理，单片机进行一系列的运算和校准后，通过数码管将电压值显示出来。而在方案的实现上由两部分组成：硬件部分和软件部分。硬件即电子元器件的选择且将它们连接成一个可行的硬件系统，软件是硬件系统功能化的重要组成部分。硬件的设计可以在Proteus上进行，软件可以用Proteus自带的汇编工具，然后在Proteus将硬软件相结合，进行仿真，再根据结果不断对硬件进行改进，对软件进行调试，实现电压的采集与显示功能。 2.1 ADC0809模数转换芯片
1.ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑
的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。 （1）ADC0809的内部逻辑结构
由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
（2）．ADC0809引脚结构 ADC0809各脚功能如下： D7-D0：8位数字量输出引脚。 IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。 VCC：+5V工作电压。 GND：地。
REF（+）：参考电压正端。 REF（-）：参考电压负端。 START：A/D转换启动信号输入端。 ALE：地址锁存允许信号输入端。 （以上两种信号用于启动A/D转换）.
EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。 OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。 CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。