ADC0808简易数字电压表的设计
ADC0808简易数字电压表的设计[20200128190721]
【摘要】
本课题设计的是一种基于单片机的简易数字电压表。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换主要由芯片ADC0808来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89C51来完成，其负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外,它还控制着ADC0808芯片工作。
该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机；数字电压表；A/D转换；AT89C51；ADC0808
前言 1
一、简易电压表的总体方案 2
（一）设计要求 2
（二）设计思路 2
（三）设计方案 2
二、硬件电路设计 3
（一）A/D转换模块 3
1、逐次逼近型A/D转换器原理 3
2、ADC0808 主要特性 3
3、ADC080的外部引脚特征 4
4、ADC0808的内部结构及工作流程 5
(二)单片机系统 7
1、AT89C51性能 7
2、AT89C51各引脚功能 8
（三）复位电路和时钟电路 10
1、复位电路设计 10
2、时钟电路设计 10
（四）LED显示系统设计 11
1、LED基本结构 11
2、LED显示器的选择 11
3、LED译码方式 12
4、LED显示器与单片机接口设计 13
（五）程序设计 14
1、程序设计总方案 14
2、系统子程序设计 14
（1）初始化程序 14
（2）A/DZ转换子程序 14
（3）显示子程序 15
三、仿真 15
（一）软件调试 15
（二）仿真电路图 16
（三）显示结果及误差 17
1、显示结果 17
2、误差分析 19
总 结 20
致谢 21
参考文献（年份要08以后的） 22
附录A 原理图 23
附录B 程序代码 24
一、简易电压表的总体方案
（一）设计要求
⑴以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表。
⑵采用1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。
⑶电压显示用4位一体的LED数码管显示，至少能够显示两位小数。
⑷尽量使用较少的元器件，并带有一定的扩展功能。
（二）设计思路
⑴根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。
⑵A/D转换采用ADC0808实现，与单片机的接口为P1口和P2口的高四位引脚。
⑶电压显示采用4位一体的LED数码管。
⑷LED数码的段码输入,由并行端口P0产生：位码输入，用并行端口P2低四位产生。
（三）设计方案
硬件电路设计主要由6个部分组成： A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。硬件电路设计框图如图1所示
图1 数字电压表系统硬件设计框图
二、硬件电路设计
（一）A/D转换模块
现实世界的物理量都是模拟量，能把模拟量转化成数字量的器件称为模/数转换器（A/D转换器），A/D转换器是单片机数据采集系统的关键接口电路，按照各种A/D芯片的转化原理可分为逐次逼近型，双重积分型等等。双积分式A/D转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格便宜等优点。与双积分相比，逐次逼近式A/D转换的转换速度更快，而且精度更高，比如ADC0809、ADC0808等，它们通常具有8路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等，它们可以与单片机系统连接，将数字量送到单片机进行分析和显示。一个n位的逐次逼近型A/D转换器只需要比较n次，转换时间只取决于位数和时钟周期，逐次逼近型A/D转换器转换速度快，因而在实际中广泛使用。
1、逐次逼近型A/D转换器原理
逐次逼近型A/D转换器是由一个比较器、A/D转换器、存储器及控制电路组成。它利用内部的寄存器从高位到低位一次开始逐位试探比较。
转换过程如下：
开始时，寄存器各位清零，转换时，先将最高位置1，把数据送入A/D转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则1保留，如果转换的模拟量比输入的模拟量大，则1不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的二进制数字量。其原理框图如图2所示：
图2 逐次逼近式A/D转换器原理图
2、ADC0808 主要特性
ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，带有使能控制端，与微机直接接口，片内带有锁存功能的8路模拟多路开关，可以对8路0-5V输入模拟电压信号分时进行转换，由于ADC0808设计时考虑到若干种模/数变换技术的长处，所以该芯片非常适应于过程控制，微控制器输入通道的接口电路，智能仪器和机床控制等领域。
ADC0808主要特性:8路8位A/D转换器，即分辨率8位；具有锁存控制的8路模拟开关；易与各种微控制器接口；可锁存三态输出，输出与TTL兼容；转换时间：128μs；转换精度：0.2%；单个+5V电源供电；模拟输入电压范围0- +5V，无需外部零点和满度调整；低功耗，约15mW。
【摘要】
本课题设计的是一种基于单片机的简易数字电压表。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换主要由芯片ADC0808来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89C51来完成，其负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外,它还控制着ADC0808芯片工作。
该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机；数字电压表；A/D转换；AT89C51；ADC0808
前言 1
一、简易电压表的总体方案 2
（一）设计要求 2
（二）设计思路 2
（三）设计方案 2
二、硬件电路设计 3
（一）A/D转换模块 3
1、逐次逼近型A/D转换器原理 3
2、ADC0808 主要特性 3
3、ADC080的外部引脚特征 4
4、ADC0808的内部结构及工作流程 5
(二)单片机系统 7
1、AT89C51性能 7
2、AT89C51各引脚功能 8
（三）复位电路和时钟电路 10
1、复位电路设计 10
2、时钟电路设计 10
（四）LED显示系统设计 11
1、LED基本结构 11
2、LED显示器的选择 11
3、LED译码方式 12
4、LED显示器与单片机接口设计 13
（五）程序设计 14
1、程序设计总方案 14
2、系统子程序设计 14
（1）初始化程序 14
（2）A/DZ转换子程序 14
（3）显示子程序 15
三、仿真 15
（一）软件调试 15
（二）仿真电路图 16
（三）显示结果及误差 17
1、显示结果 17
2、误差分析 19
总 结 20
致谢 21
参考文献（年份要08以后的） 22
附录A 原理图 23
附录B 程序代码 24
一、简易电压表的总体方案
（一）设计要求
⑴以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表。
⑵采用1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。
⑶电压显示用4位一体的LED数码管显示，至少能够显示两位小数。
⑷尽量使用较少的元器件，并带有一定的扩展功能。
（二）设计思路
⑴根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。
⑵A/D转换采用ADC0808实现，与单片机的接口为P1口和P2口的高四位引脚。
⑶电压显示采用4位一体的LED数码管。
⑷LED数码的段码输入,由并行端口P0产生：位码输入，用并行端口P2低四位产生。
（三）设计方案
硬件电路设计主要由6个部分组成： A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。硬件电路设计框图如图1所示
图1 数字电压表系统硬件设计框图
二、硬件电路设计
（一）A/D转换模块
现实世界的物理量都是模拟量，能把模拟量转化成数字量的器件称为模/数转换器（A/D转换器），A/D转换器是单片机数据采集系统的关键接口电路，按照各种A/D芯片的转化原理可分为逐次逼近型，双重积分型等等。双积分式A/D转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格便宜等优点。与双积分相比，逐次逼近式A/D转换的转换速度更快，而且精度更高，比如ADC0809、ADC0808等，它们通常具有8路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等，它们可以与单片机系统连接，将数字量送到单片机进行分析和显示。一个n位的逐次逼近型A/D转换器只需要比较n次，转换时间只取决于位数和时钟周期，逐次逼近型A/D转换器转换速度快，因而在实际中广泛使用。
1、逐次逼近型A/D转换器原理
逐次逼近型A/D转换器是由一个比较器、A/D转换器、存储器及控制电路组成。它利用内部的寄存器从高位到低位一次开始逐位试探比较。
转换过程如下：
开始时，寄存器各位清零，转换时，先将最高位置1，把数据送入A/D转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则1保留，如果转换的模拟量比输入的模拟量大，则1不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的二进制数字量。其原理框图如图2所示：
图2 逐次逼近式A/D转换器原理图
2、ADC0808 主要特性
ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，带有使能控制端，与微机直接接口，片内带有锁存功能的8路模拟多路开关，可以对8路0-5V输入模拟电压信号分时进行转换，由于ADC0808设计时考虑到若干种模/数变换技术的长处，所以该芯片非常适应于过程控制，微控制器输入通道的接口电路，智能仪器和机床控制等领域。
ADC0808主要特性:8路8位A/D转换器，即分辨率8位；具有锁存控制的8路模拟开关；易与各种微控制器接口；可锁存三态输出，输出与TTL兼容；转换时间：128μs；转换精度：0.2%；单个+5V电源供电；模拟输入电压范围0- +5V，无需外部零点和满度调整；低功耗，约15mW。
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