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1、精品学习资源东 北 石 油 大 学课 程 设 计课程电子技术课程设计题目 基于 proteu地s 数字电压表设计与仿真院系电气信息工程学院专业班级同学姓名同学学号指导老师2021 年 7 月 8 日欢迎下载精品学习资源东北石油高校课程设计任务书课程电 子 技 术 课 程 设 计题目基于 proteus 地数字电压表设计与仿真专业自动化姓名学号主要内容：依据设计要求，运用所学地模拟电子技术及电路基础等学问，自行设计一种数字电压表可以精确、直观读数地电子装置，电压表地数字化是将连续地模拟量转换成不连续地离散地数字形式并加以显示 .这有别于传统地以指针与刻度盘进行读数地方法，防止了读数地视差和视觉疲
2、惫.基本要求：1. 利用高效单片机作为核心地测量系统以及灵敏度和精度较高地A/D 转换器2. 精度高、灵敏度强、性能牢靠、电路简洁、成本低3. 将连续地模拟量转换成不连续地离散地数字形式并加以显示主要参考资料：1 罗亚非 .凌阳 16 位单片机 M. 北京:北京航空航天高校出版社,2005.2 薛峰 .微机通讯技术大全M. 北京 :电子工业出版社 ,2002.3 张念维 .USB 总线接口开发指南M. 北京 :电子出版社 ,2002.4 周立功 .单片机试验与实践M. 北京 :北京航空航天高校出版社,2004.5 周航慈 .单片机应用程序设计技术M. 北京 :航空航天高校出版社 ,2002.6
3、 陈朝元 ,鲁五一 .Proteus软件在自动掌握系统仿真中地应用J.系统仿真学报 , 20211:318-320.7 毛谦敏 .单片机原理及应用设计系统M 北京：国防工业出版社，2021:22-26.8 康华光 .电子技术基础 数字部分 M. 5 版. 北京:高等训练出版 , 2005: 290-293.9 王伟,刘晓平 .高精度数字电压表方案设计J. 外表技术 ,2007,4:36-39.完成期限2021.7.1-2021.7.5指导老师 专业负责人2021 年 7 月 3 日欢迎下载精品学习资源目 录1 任务和要求错误！未定义书签；1.1 讨论背景错误！未定义书签；2 单元电路设计22.
4、1 LCD 地显示原理22.2 时钟电路22.3 复位电路32.4 数据采集模块32.5 显示电路43 电路总原理框图设计44 总体方案设计与流程54.1 主程序流程图54.2 显示主程序流程图54.3 A/D 转换子程序流图64.4 数据处理主程序流程图64.5 源代码75 调试结果与分析95.1 调试结果图96 设计总结11参考文献12附录13欢迎下载精品学习资源1 任务和要求（ 1）任务：设计并仿真数字电压表（ 2）数字电压表基本要求：利用高效单片机作为核心地测量系统以及灵敏度和精度较高地A/D 转换器精度高、灵敏度强、性能牢靠、电路简洁、成本低将连续地模拟量转换成不连续地离散地数字形式
5、并加以显示欢迎下载精品学习资源2 单元电路设计2.1 LCD 地显示原理TFT-LCD 液晶显示器地结构与TN-LCD液晶显示器基本相同，只不过将TN-LCD 上夹层地电极改为 FET 晶体管，而下夹层改为共通电极.TFT-LCD 液晶显示器地工作原理与TN-LCD却有很多不同之处 .TFT-LCD液晶显示器地显像原理是采纳“背透式 ”照耀方式 .当光源照耀时，先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线.由于上下夹层地电极改成FET 电极和共通电极，在FET 电极导通时，液晶分子地排列状态同样会发生转变，也通过遮光和透光来达到显示地目地.但不同地是，由于 FET 晶体管具有电容效应，能够保
6、持电位状态，从前透光地液晶分子会始终保持这种状态，直到 FET 电极下一次再加电转变其排列方式为止.2.2 时钟电路XTAL1是片内振荡器地反相放大器输入端，XTAL2就是输出端，使用外部振荡器时，外部振 荡信号应直接加到XTAL1 ，而 XTAL2 悬空 .内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz ，时钟频率就为6MHz. 晶振地频率可以在1MHz-24MHz内挑选 .电容取 30PF 左右 .系统地时钟电路设计是采纳地内部方式，即利用芯片内部地振荡电路如图2-1 所示.图 2-1 时钟电路图2.3 复位电路复位电路如下图2-2 所示，按键没有按下时，RST 端接电容下极板
7、是低电平，按键按下时，RST 端接在电阻上端变为高电平，达到复位地目地.欢迎下载精品学习资源图 2-2 复位电路图2.4 数据采集模块通过 ADC0809 采集数据，输入到单片机内，如图2-3 所示：图 2-3 数据采集模块电路图2.5 显示电路通过 2-4 位数码管来显示，如图5 所示：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2电路总原理框图设计图 2-4 显示电路图欢迎下载精品学习资源时钟电路显示电路欢迎下载精品学习资源单片机AT89C51数据采集欢迎下载精品学习资源复位电路模拟信号4 总体方案设计与流程欢迎下载精品学习资源4.1 主程序流程图主程序流程图如图3-1 所示：开头初始化调用
8、A/D 转化程序调用数据处理程序调用显示程序欢迎下载精品学习资源4.2 显示子程序流程图显示子程序流程图如图3-2 所示：图 4-1 主程序流程图开头初始化，P0 置高， P2 置低P0 到 A 输出显示P2=P2+1欢迎下载精品学习资源P0 到 A 输出显示P2=P2+1P0 到 A 输出显示置位P0.7点亮小数点P2=P2+1P0 到 A 输出显示终止图 4-2 显示子程序流程图4.3 A/D 转换子程序流程图A/D 转换子程序流程图 ,如图 3-3 所示：欢迎下载精品学习资源开头初始化启动 A/D 转化NP3.1=1？YP3.0置位，答应输出；将转化的数据储存终止图 4-3A/D 转换子
9、程序流程图4.4 数据处理子程序流程图数据处理子程序流程图，如图4-4 所示：开头从 34H 中取数据，乘以19.5mv，得到的数据BCD 麻化，将数据存入A转化双字节十六进制整数NBCD 码带进位自身相加，十进制调整YR2=0？数据输入显示器终止图 4-4 数据处理子程序流程图4.5 源代码LED1 EQU 30H；初始化定义LED2 EQU 31H欢迎下载精品学习资源LED3 EQU 32H；存放三个数码管地段码ADC EQU 35H；存放转换后地数据ST BIT P3.2 OE BIT P3.0EOC BIT P3.1；定义 ADC0809 地功能掌握引脚ORG 0000HLJMP MA
10、IN；跳转到主程序执行ORG 0030HMAIN: MOV LED1,#00H MOV LED2,#00HMOV LED3,#00H；寄存器初始化CLR P3.4 SETB P3.5CLR P3.6；挑选 ADC0809 地通道 2 WAIT: CLR STSETB STCLR ST；在脉冲下降沿启动转换JNB EOC,$；等待转换终止SETB OE；答应输出信号MOV ADC,P1；暂存 A/D 转换结果CLR OE；关闭输出MOV A,ADC；将转换结果放入A 中，预备个位数据转换MOV B,#50；变换个位调整值50 送 B DIV ABMOV LED1,A；将变换后地个位值送显示缓冲区
11、LED1 MOV A,B；将变换结果地余数放入A 中，预备特别位变换MOV B,#5；变换特别位调整值5 送 BDIV ABMOV LED2,A；将变换后地特别位值送LED2 MOV LED3,B；最终地余数作百分位值送LED3 LCALL DISP；调用显示程序AJMP WAITDISP:MOV R1,#LED1； 显示子程序CJNE R1,#5,GO；R1=5V. 是往下执行，否，就到GO MOV LED2,#0H；是 5V ，即最高值，将小数地特别位清零MOV LED3,#0H；将小数地百分位清零GO:MOV R2,#3；显示位数赋初值，用到3 位数码管MOV R3,#0FDH；扫描初值
12、送 R3DISP1:MOV P2,#0FFH；关闭显示 ,目地防止乱码MOV A,R1；显示值送 AMOV DPTR,#TAB；送表首地址给 DPTRMOVC A,A+DPTR；查表取段码CJNE R2,#3,GO1；判定是否个位数码管？否就跳到GO1 ORL A,#80H；将整数地数码管显示小数点GO1:MOV P0,A；送段码给 P0 口MOV A,R3欢迎下载精品学习资源MOV P2,A；送位码给 P2 口LCALL DELAY；调用延时MOV R3,ARL A；转变位码MOV R3,AINC R1；转变段码DJNZ R2,DISP1；三位是否显示完？否就调到DISP1 RETDELAY
13、:MOV R6,#10；延时 5S 程序： D1:MOV R7,#250DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RETTAB: DB 3FH, 06H,5BH,4FH,66H；共阴极数码管显示0-4；显示数据表：DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH；显示 5-9 END5 调试结果与分析5.1 调试结果图调剂滑动变阻器位置置，可以测出相应地电压值，如图4-1 所示：欢迎下载精品学习资源图 5-1 测量电压仿真图该电路可测得电压范畴是0-3V,最大电压值如图 5-1 所示 .该电路测量地误差在约为0.02V ，如图 4-2 所示 .欢迎下载精品学习资源图 5-2 最小测量误差图6 设计
14、总结欢迎下载精品学习资源本文给出了利用单片机进行数字电压表设计地一个实例，利用仿真功能强大、仿真元件模型丰富地 Proteus 软件对数字电压表各个单元电路和整体电路进行了设计和详尽地仿真分析，缩短了设计周期 ,提高了设计效率,降低了设计成本 .采纳 KEIL和 proteus 软件结合使用进行仿真，取得了较好地仿真成效 .在这次设计过程中，我对电路设计、单片机地使用等都有了新地熟悉.通过这次设计学会了 Proteus 和 KEIL 软件地使用方法，把握了从系统地需要、方案地设计、功能模块地划分、原理图地设计和电路图地仿真地设计流程，积存了不少体会.基于单片机地数字电压表使用性强、结构简洁、成
15、本低、外接元件少.在实际应用工作性能好，测量电压精确，精度高.系统功能、指标达到了课题地预期要求、系统在硬件设计上充分考虑了可扩展性，经过肯定地改造，可以增加功能. 本文设计主要实现了简易数字电压表测量一路电压地功能，具体说明白从原理图地设计、电路图地仿真再到软件地调试.通过本次设计，我对单片机这门课有了进一步地明白.无论是在硬件连接方面仍是在软件编程方面 .本次设计采纳了AT89C51 单片机芯片，与以往地单片机相比增加了很多新地功能，使其功能更为完善，应用领域也更为广泛.设计中仍用到了模/ 数转换芯片 ADC0808 ，以前在学单片机课程时只是对其理论学问有了初步地懂得.通过这次设计，对它
16、地工作原理有了更深地懂得.在调试过程中遇到很多问题，硬件上地理论学问学得不够扎实，对电路地仿真方面也不够娴熟.总之这次电路地设计和仿真，基本上达到了设计地功能要求.在以后地实践中，我将连续努力学习电路设计方面地理论学问，并理论联系实际，争取在电路设计方面能有所提升.利用仿真功能强大、仿真元件模型丰富地Proteus软件对数字电压表各个单元电路和整体电路进行了设计和详尽地仿真分析,缩短了设计周期 ,提高了设计效率 ,降低了设计成本 . 同时, Proteus软件对于电子技术地教案演示和实际设计都具有很大地帮助作用.通过这次课程设计让我对单片机理论有了更加深化地明白. 我深刻体会到了自己知识地匮乏
17、 . 我深深地感觉到自己学问地不足，自己原先所学地东西只是一个表面性地，理论性地，而且是抱负化地 . 根本不知道在现实中仍存在有很多问题. 真正地能将自己地所学学问转化为实际所用才是最大地收成，也就是说真正地能够做到学为所用才是更主要地 . 设计一个很简洁地电路，所要考虑地问题，要比考试地时候考虑地多地多.我突然发觉，假如总是止步于书本上学习单片机，会觉得很抽象，无法懂得也不会有爱好，但是当理论学问和实践结合到一起之后，就会特别好玩，而且仍会印象深刻富有成就感 . 所以我很珍爱这次地设计学习，我以后会多加练习.参考文献1 罗亚非 .凌阳 16 位单片机 M. 北京:北京航空航天高校出版社,20
18、05.2 薛峰 .微机通讯技术大全M. 北京 :电子工业出版社 ,2002.3 张念维 .USB 总线接口开发指南M. 北京 :电子出版社 ,2002.4 周立功 .单片机试验与实践M. 北京 :北京航空航天高校出版社,2004.欢迎下载精品学习资源5 周航慈 .单片机应用程序设计技术M. 北京 :航空航天高校出版社 ,2002.6 陈朝元 ,鲁五一 .Proteus软件在自动掌握系统仿真中地应用J.系统仿真学报 , 20211:318-320.7 毛谦敏 .单片机原理及应用设计系统M 北京：国防工业出版社，2021:22-26.8 康华光 .电子技术基础 数字部分 M. 5 版. 北京:高等
19、训练出版 , 2005: 290-293.9 王伟,刘晓平 .高精度数字电压表方案设计J. 外表技术 ,2007,4:36-39.附录随着电子科学技术地进展，电子测量成为广大电子工作者必需把握地手段，对测量地精度和功能地要求也越来越高，而电压地测量甚为突出，由于电压地测量最为普遍.同时随着微电子技术地快速进展和超大规模集成电路地显现，特殊是单片机地显现，正在引起测量掌握外表领域地新地技术革命 .由于使用地是高效单片机作为核心地测量系统，以及灵敏度和精度较高地A/D 转换器，使本直流电压表具有精度高、灵敏度强、性能牢靠、电路简洁、成本低地特点，加上经过优化地程序，欢迎下载精品学习资源使其有很高地
20、智能化水平.数字电压表相对于指针表而言读数直观精确，电压表地数字化是将连续 地模拟量转换成不连续地离散地数字形式并加以显示.在现代检测技术中，常用高精度数字电压表进行检测，将检测到地数据送入微型运算机系统，完成运算、储备、掌握等功能.本文中数字电压表地掌握系统采纳AT89C51 单片机， A/D 转换器采纳 ADC0809 为主要硬件，实现数字电压表地硬件电路与软件设计.该系统地数字电压表电路简洁，所用地元件较少，成本低，调剂工作可实现自动化，仍可以便利地进行8 路 A/D 转换地测量，远程测量结果传送等功能.数字电压表可以测量05V 地电压值，并在四位LED 数码管上轮番显示, 并且应用 P
21、roteus 地 ISIS 软件进行单片机系统设计与仿真 .随着电子科学技术地进展，电子测量成为广大电子工作者必需把握地手段，对测量地精度和功能地要求也越来越高，而电压地测量甚为突出，由于电压地测量最为普遍.同时随着微电子技术地快速进展和超大规模集成电路地显现，特殊是单片机地显现，正在引起测量掌握外表领域地新地技术革命 .由于使用地是高效单片机作为核心地测量系统，以及灵敏度和精度较高地A/D 转换器，使本直流电压表具有精度高、灵敏度强、性能牢靠、电路简洁、成本低特点，加上经过优化地程序，使其有很高地智能化水平.数字电压表 Digital V oltmeter 简称 DVM ，它是采纳数字化测量
22、技术，把连续地模拟量 直流输入电压 转换成不连续、离散地数字形式并加以显示地外表.传统地指针式电压表功能单一、精度低，不能满意数字化时代地需求，采纳单片机地数字电压表，精度高、抗干扰才能强，可扩展性强、集成便利，仍可与PC 进行实时通信 .目前，由各种单片A/D 转换器构成地数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化外表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大地生命力.与此同时，由 DVM 扩展而成地各种通用及专用数字仪器外表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平.数字电压表是诸多数字化外表地核心与基础，电压表地数字化 是将连续地模拟量如直流电压转换成不连续地离散地数字形式并加以显示，这有别于传统地以指针加刻度盘进行读数地方法，防止了读数地视差和视觉疲惫.目前数字电压表地内部核心部件是A/D 转换器，转换器地精度很大程度上影响着数字电压表地精确度，本文A/D 转换器采纳 ADC0808 对输入模拟信号进行转换，掌握核心AT89C51 再对转换地结果进行运算和处理，最终驱动输出装置显示数字电压信号.欢迎下载