单片机实验报告.doc

第一部分课程设计的题目与要求

1、系统名称：基于单片机的数字电压表的设计

2、设计内容：

设计一台基于8051单片机的数字电压表，能够直接测量0-5V范围内的直流电压

（1）数字电压表总体设计方案，合理选择单片机、A/D转换器、显示器件。

（2）根据A/D转换器分辨率计算出数字电压表的测量精度和最小输入量值。

（3）完成数字电压表硬件和软件程序设计，硬件设计包括单片机、ADC0809接口、LCD显示接口、软件设计包括主程序、显示接口程序、A/D转换程序，重点是A/D转换程序及采样数据的处理及显示程序。

（4）采用Proteus进行虚拟仿真设计,结合Keiluvision2集成开发环境进行调试

3、基本要求：

从单片机最小应用系统基本要求出发,拟定一个数字电压表设计方案,合理选择各种器件,根据所采用的A/D转换器，分析计算数字电压表的测量精度，根据所采用的显示器件，设计合理的A/D采样和数字显示程序，要求显示误差满足设计精度，最终实现数字电压表功能。采用Proteus虚拟仿真设计，进一步了解和掌握单片机应用系统的设计方法。了解和掌握单片机应用系统的设计和调试过程，学习软件程序的的调试和排错方法，基本原理框图如下：

模拟电压

模拟电压

A/D转换接口

单片机

8051

控制报警电路（可选）

LCD数据显示

键盘（可选）

图1基本原理图

第二部分详细设计

系统设计技术基础

（1）Keiluvision2集成开发环境介绍

KeiluVision2是德国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。uVision2IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。

（2）Proteus仿真软件介绍

Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

2、硬件功能模块

（1）MCS-51单片机的特点和基本结构

8051系列单片机是美国Intel公司于20世纪80年代推出的MCS-51系列高性能8位单片机的基础上发展而来的，它在单一芯片内集成了并行I/O口、异步串行口、16位定时/计数器、中断系统、中断系统、片内RAM和片内ROM以及其他一些功能部件。现在，8051系列单片机已经有了很大的发展，除了Intel公司以外，Philips、Siemens、AMD、Fujutsu、OKI、Atmel、SSt、Winbond等公司都推出了以8051为核心的新一代8位单片机，这种新型单片机的集成度更高，在片内集成了更多的功能部件，如A/D、PWM、PCA、WDT以及高速I/O口等。不同的公司推出的8051具有各自的功能特点，但它们的内核都是以Intel公司的MCS-51

为基础的，并且指令系统兼容，从而给用户带来了广阔的选择范围，同时又可以采用相同的开发工具。

8051系列单片机可以分为无片内ROM型和带片内ROM型两种。对于无片内ROM型的芯片，必须外接EPROM（典型芯片8031）才能应用。带芯片内ROM型的芯片又分为片内EPROM型（典型芯片为87C51）、片内FLASH型号（典型芯片为89C51）、片内掩膜ROM型（典型芯片为8051）。一些公司还推出了一种带有片内一次性可编程ROM（OneTimeProgamming，OTP）的芯片（典型芯片为97C51）。一般来说，片内EPROM型或片内FLASH型芯片适合于开发样机和需要现场进一步完善的场合。当样机开发基本成功后，便可以采用OTP型芯片进行小批量试生产，成功后采用带掩膜ROM的8051进行大批量生产。

8051系列单片机在存储器的配置上采用所谓的“哈佛”结构，即在物理上具有独立的程序存储器和数据存储器，而在逻辑上则采用相同的地址空间，利用不同的指