开题报告-简易数字电压表的设计制作.doc

一、选题的依据及意义 （1）选题依据 利用单片机STC89C51与ADC0809设计一个数字电压表，可以测量0—5V范围内的输入电压，编写相关的C语言控制单片机，并在4位LED数码管上显示，要求电压的最小分辨率0.02V。 （2）选题意义 如今很多电子设备都是采用微处理器来控制，如单片机，单片机的体积小，但是本身具有的功能很强大，性价比很高，所以应用的领域很广。在电子仪表、家用电器等方面均可用到。之所以在对电压表的设计采用单片机来控制是因为单片机的体积小，功能强大，而且对单片机控制简单，完全能够完成对所要求电压表的设计要求。 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述） 三、本课题研究内容 本课题研究的内容是设计一个简易数字电压表。做一个简易数字电压表可采用多种不同的方案。 方案一：可以采用单纯数字电路和相应的芯片实现，是通过硬件实现整个过程。 方案二：是采用单片机和AD转换芯片实现的，采用软硬件编程方法实现。 若采用是方案一由数字电路及芯片构建方案，电路是需要由模拟电路与数字电路两大部分组成，模拟部分包括输入放大器、A/D 转换器和基准电压源；数字部分包括计数器，译码器，逻辑控制器，振荡器和显示器。硬件的实现虽然在响应方面会比较快，但是外围硬件电路需要很多芯片和电路组成，设计起来繁琐、麻烦。而且要对显示获得功能方面做修改就要改硬件电路，困难度较高，而且比较麻烦。采用方案二是有单片机和AD转换芯片工作完成的，通过AD转换芯片将模拟信号转换为数字信号，当AD转换结束后然后送给单片机处理，单片机将处理完的信号，做相应的运算，送到数码管显示，显示出的值为测量到的电压值，采用方案二的好处是，在单片机和AD转换芯片的硬件的基础上，可以通过写软件实现测量的全过程，以为这次使用的AD转换芯片是AD0809，是有八路模拟信号输入，如果要改变输入信号的通道，或者要实现多路信号的检测，可以在原本的硬件的基础上，通过改写程序就可以实现全过程。这个方法很方便而且是8位AD，精度高。硬件简单，只需完成软件编程。综合所述的原因，对两种方案进行综合比较，最终选定方案二为最终方案。 四、本课题研究方案 简易数字电压表的设计根据设计要求实现，自然界的物理量多数都是模拟量，而我们所设计的数字电压表测量的电压也是数字量，本设计中是采用STC89C52单片机作为微控制芯片，而单片机所处理的信号是数字信号，所以在将电压量送给单片机处理前要经过AD转换芯片转换位数字信号，AD0809是本设计中选用的模数转换芯片，是一个8位的AD，转换的精度符合本设计的要求，而且具有8路模拟信号量的输入，可以任选其中一路，通过对单片机编程实现。单片机处理完信号后，送给数码管显示，完成电压测量。数字电压表设计的系统框图如图1所示。 图1 数字电压表系统框图 1、软件系统的设计方案 （1）初始化程序 当系统一上电时，程序首先运行的是对系统的初始化，初始化主要是对单片机定时器初始化和对相应需要使用的内存单元进行清零，做好准备工作。 （2）主程序 当上电初始化后，程序就会要主程序部分进行处理，因为使用的ADC0809有8路模拟信号的通道，所以要选择其中的一路通道作为模拟信号的输入，然后一直查询AD转换是否结束，将从ADC0809处读取的数据送入单片机处理，然后显示相应的数值。于是，主程序在显示的子程序与测量的程序之间循环。不断的对输入的模拟信号（输入电压），进行测量读取的过程。 主程序流程图如图2所示： 图2 主程序的流程框图 显示子程序 显示的部分是采用4位数码管来显示，显示部分的实现是采用动态扫描实现的，由于数码管的显示其实是逐个的，但是因为延时的时间很短，所以人眼看是不会有闪烁的现象。测量部分是通过ADC模数转换将模拟信号转换为数字信号得到的，然后送到单片机处理，调用显示子程序，将读取的数值，通过显示子程序处理，送到数码管显示，此时显示的值就是输入的模拟量的值。 （4）A/D转换的测量子程序 A/D转换的测量子程序用来控制对ADC0809的8路模拟输入中任一路的输入电压的A/D转换，并将相应的值送去显示程序处理。 A/D转换测量子程序程序流程图如图3所示： 图3 AD转换测量子流程框图 2、硬件系统设计方案： （1）单片机采用STC89C51，包括时钟电路和复位电路。 （2）A/D转换芯片采用ADC0809 （3）显示电路部分是采用实现4位数码管作为输出数值显示 五、研究目标、主要特色及工作进度 1、研究目标 （1）理解数字电压表的工作原理。熟悉电压表不同量程之间的转换。可以通过硬件实现，也可以通过软件实现。 （2）熟悉掌握数字电压表实现的方法。 （3）对AD转换原理的理解和能够用编程使用整个转换的过程 （4）掌握单片机编程原理和对外设的控