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直流电压表的设计.doc
摘 要
一、设计原理及要求
二、元器件清单及简介
三、设计原理分析：
1. D0～D7:8位数据输入线；
四、设计中的问题及改进
五、总结：
参考文献：
报告编号: 第 2 组
《单片机原理及应用》
课程设计报告
题
姓
目
名
直流电压表的设计
专业班级 11 级电子信息工程(2)班 .
指导教师
日
期
2013 年 12 月 18 日
目 录
摘 要 .................................................... 2
一、设计原理及要求 ....................................... 3
二、元器件清单及简介 ..................................... 3
三、设计原理分析： ....................................... 4
四、设计中的问题及改进 ................................... 8
五、总结： ............................................... 8
参考文献： ............................................... 8
课程设计成绩评定单 ...........................错误！未定义书签。
1
摘 要
随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越
高，单片机已可以在一块芯片上同时集成 CPU、存储器、定时器／计
数电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化
测量控制系统本设计重点介绍单片机、A/D 转换器以及由它们构成的
数字电压表的工作原理。目前，由各种单片机、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，示出强大的生命力理。
关键字：单片机，A/D 转换器，CPU，数码管。
2
直流电压表的设计
一、设计原理及要求
本设计是利用单片机 AT89C51、ADC0809 以及 74LS373 设计一个直流电压
表，可以测量 0-5V 之间的直流电压值，并且用四位动态 LED 管显示。
二、元器件清单及简介
1、设计思路：
多路数字电压表应用系统硬件电路由单片机、A/D 转换器、数码管显示电路
和按键处理电路组成，由于 ADC0808 在进行 A/D 转换时需要有 CLK 信号，本试验
中 ADC0808 的 CLK 直接由外部电源提供为 500kHz 的方波。由于 ADC0808 的参考
电压 VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压
值。实际显示的电压值(D/256*VREF) ADC0808 采用逐次逼近法转换，把模拟电
压转换成 16 进制的 D，由于是对直流电压 0～5V 进行采集，所以 D 对应的电压
为 V0 ，我们的目的就是要把 V0 显示在 LED 显示器上，因为单片机不好进行小
数点计算，所以有：V0=2*D 扩大了 100 倍，扩大 100 倍后的结果高八位放寄存
器 B，低八位放寄存器 A，分寄存 LED 显示器。
2、元器件清单：
元器件名称
图中元器件编号
数量
AT89C51
晶振
或非门
74LS373
四位 LED 数码管
74LS74
ADC0809
电阻
U1
U4
U2
U7
U3
R1
3
1
1
2
2
1
1
1
2
电容
1
三、设计原理分析：
1、总体电路图
0
P
3
P
1
P
2
P
8
7
6
5
4
3
2
1
31
30
29
9
18
19
U1
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1/T2EX
P1.0/T2
EA
ALE
PSEN
RST
XTAL2
XTAL1
AT89C52
RD
WR
P0
P1
P2
P3
P3.7/RD
P3.6/WR
P3.5/T1
P3.4/T0
P3.3/INT1
P3.2/INT0
P3.1/TXD
P3.0/RXD
P2.7/A15
P2.6/A14
P2.5/A13
P2.4/A12
P2.3/A11
P2.2/A10
P2.1/A9
P2.0/A8
P0.7/AD7
P0.6/AD6
P0.5/AD5
P0.4/AD4
P0.3/AD3
P0.2/AD2
P0.1/AD1
P0.0/AD0
17
16
15
14
13
12
11
10
28
27
26
25
24
23
22
21
32
33
34
35
36
37
38
39
U4:A
74LS02
2
3
4
1
RD
5
6
WR
U4:B
74LS02
2
5
6
9
12
15
16
19
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
U2
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
OE
LE
3
4
7
8
13
14
17
18
1
11
74LS373
RV1
1k
3
8
%
Volts
+3.10
0
N
I
AD1
AD2
AD3
ALE
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
ADD A
ADD B
ADD C
ALE
VREF(+)
VREF(-)
IN0
AD1
AD2
AD3
ALE
26
27
28
1
2
3
4
5
25
24
23
22
12
16
10
6
7
21
20
19
18
8
15
14
17
9
U3
CLOCK
START
EOC
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
OE
ADC0808
2、分块电路
（1）LED 数码管的接口简介
LED 的段码端口 A～G 分别接至 AT89C51 的 P1.0～P1.7 口，位选端 1～4 分
别接至 P3.5、P3.4、P3.1、P3.0，如下图所示。
P
ABCDEFGD
（2）AT89C51 的功能介绍
0
Q
1
Q
2
Q
3
Q
AT89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能
CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器
4
制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多
功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高
效微控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。如下图所示
19
18
9
29
30
31
1
2
3
4
5
6
7
8
U1
XTAL1
XTAL2
RST
PSEN
ALE
EA
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
AT89C51
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
39
38
37
36
35
34
33
32
21
22
23
24
25
26
27
28
10
11
12
13
14
15
16
17
功能如下：
1．4K 字节可编程闪烁存储器。
2．32 个双向 I/O 口；128×8 位内部 RAM 。
3．2 个 16 位可编程定时/计数器中断，时钟频率 0-24MHz。
4．可编程串行通道。
5．5 个中断源。
6．2 个读写中断口线。
7．低功耗的闲置和掉电模式。
8．片内振荡器和时钟电路
（3）ADC0808 的功能介绍
它是由 8 位 A/D 转换器，一个 8 路模拟量开关，8 位模拟量地址锁存译
码器和一个三态数据输出锁存器组成；+5V 单电源供电，转化 时间在 100us
左右；内部没有时钟电路，故需外部提供时钟信号。如图所示：
ADC0808 引脚简介
5
1.IN0~IN7：8 路模拟量输入端。
2. D0~D7：8 位数字量输出端口。
3. START：A/D 转换启动信号输入端。
4. ALE：地址锁存允许信号，高电平有效。
5. EOC：输出允许控制信号，高电平有效。
6. OE： 输出允许控制信号，高电平有效。
7. CLK：时钟信号输入端。
8.A、B、C：转换通道地址,控制 8 路模拟通道的切换。A、B、C 分别与地址线
或数据线相连，三位编码对应 8 个通道地址端口，A、B、C=000~111 分别对
应 IN0~IN7 通道的地址端口。
（4）74LS373 的功能介绍
74LS373 是一种带有三态门的 8D 锁存器，其在本设计中是锁存 P0 口的低 8
位地址，芯片模型如下图所示。
引脚介绍
1. D0～D7:8 位数据输入线；
2. Q0～Q7:8 位数据输出线
3. G:数据输入锁存选通信号。当加到该引脚的信号为高电平时，外部数据选通
到内部锁存器，负跳变时，数据锁存到锁存器中。
4.OE :数据输出允许信号，低电平有效。当该信号为低电平时，三态门打开，
锁存器中的数据输出到数据输出线上，当该信号为高电平时，输出线为高阻
态。
（5）调试结果如下：
连接好的实物图如下：
6
测得数据如下：
7
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