数字电压表说明书

湄洲湾职业技术学院

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数字电压表说明书

自动化工程系

10级 专 业： 电气自动化

林敬 学 号： 1001010117

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

3.2.1 AT89S51模块 .......................... 错误！未定义书签。 3.2.2 ADC0804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 ............................................ 6 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

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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。

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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。

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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 3.2.1 AT89S51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

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1.功能特性概括:

AT89S51提供以下标准功能：40个引脚、4K Bytes Flash片内程序存储器、128 Bytes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。

3.2.2 ADC0804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3-3 ADC0804模数转换

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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CLK IN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。

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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。

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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

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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。

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附录

附录一：电路总原理图

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附录二：印刷电路板原理图

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附录三：元件清单

序号 元件名称 型号与规格 R25 R27 4.7K 1 电阻 R9R10R11R12R20R26RP2 10K R19 R18 1K R1-----R8 510 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 电解电容 磁片电容 晶振 发光二级管 三级管 单片机 集成电路插座 按钮 单片机 集成电路插座 数码管 线路板 C9 47UF C3 105PF CY1 CY2 30P C1 104 12MHz φ3红色 蓝 Q1—Q4 8550 AT89C51 40脚 6*6轻触 ADC0804 20脚 共阴4位 单面PCB 单位 只 只 只 只 只 只 只 只 只 块 块 只 快 快 只 只 数量 2 7 2 8 2 2 1 1 2 4 1 1 2 1 1 1 1

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