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AT89S51实现LED显示数字电压表设计

发布时间:2020-06-30 17:22:23 阅读: 来源:消防泵厂家

1 引言

本文引用地址:由于单片机具有简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点,已经在各个技术领域得到了迅猛发展。数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量(直流输入电压)转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低,不能满足数字化时代的需求,采用单片机的数字电压表,由精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便,还可与PC进行实时通信。目前,由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表,已被广泛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,示出强大的生命力。与此同时,由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表,也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本设计重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。

2 总体设计方案

2.1 设路计思路

按系统功能要求,决定控制系统采用AT89S51单片机,A/D转换采用ADC0809.系统除能确保实现要求的功能外,还可以方便地进行其功能的扩展。本文采用AT89S51作为核心元件,AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

采用NS公司的分辨率为8位的逐次比较型的高精度的模数转换器ADC0809,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。把采取的电压进行处理然后通过单片机的P口送到单片机然后经过程序处理,由LED电路把电压数值显示出来。单片机加上外围的串口显示电路由74LS245和数码管三极管组成。

器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器,既可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中,ATMEL公司的功能强大,低价AT89s51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。

2.2 设计方框图

图1 数字电压表系统设计方案

3 设计原理分析

3.1 单片机AT89S51

AT89S51单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器,既可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中,ATMEL公司的功能强大,低价AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。

3.2 AT89S51的特点

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,片内时钟振荡器 此外,AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,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。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。

主要特性在:

● 与MCS-51单片机产品兼容

● 4K字节在系统可编程Flash存储器

● 1000次擦写周期

● 全静态工作:0Hz-33MHz

● 32个可编程I/O口线

● 2个16位定时器/计数器

● 6个中断源

● 全双工UART串行通道

● 低功耗空闲和掉电模式

● 掉电后中断可唤醒

● 看门狗定时器

● 双数据指针

● 灵活的ISP编程(字或字节模式)

● 4.0---5.5V电压工作范围

3.3 ADC0809的内部逻辑结构

八路数字电压表主要利用A/D转换器,处理过程是先用A/D转换器对各路电压值进行采样,得到相应的数字量,再按数字量与模拟量成正比关系运算得到对应的模拟电压值,然后把模拟值通过显示器显示出来。设计时假设待测的输入电压为八路,电压值的范围为0~5V,要求能在4位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。测量的最小分辨率为0.0119V,c测量误差为±0.02V。

ADC0809是8路8位ADC芯片,片内有8路模拟开关、地址锁存与译码、256电阻梯形网络、电子开关树、逐次逼近寄存器、比较器和3态输出锁存器等,特别适合与微机接口。时钟频率=1.26MHz,转换时间=100μs,转换误差≤±1LSB,内含8路数据选择器以便进行8路ADC。8路8位2进制码LSTTL电平输出,28脚封装。ADC0809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。ADC0809的内部逻辑结构如图3.1所示。

图2 ADC0809的内部逻辑结构

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