A. 利用单片机AT89C51与ADC0808设计一个数字电压表，能够测量0～5V的直流电压值，精度越高越好
本文介绍了用ADC0808集成电压转换芯片和AT89C51单片机设计制作的数字直流电压表。在测量仪器中，电压表是必须的，而且电压表的好坏直接影响到测量精度。具有一个精度高、转换速度快、性能稳定的电压表才能符合测量的要求。为此，我们设计了数字电压表，此作品主要由A/D0808转换器和单片机AT89C51构成，A/D转换器在单片机的控制下完成对模拟信号的采集和转换功能，最后由数码管显示采集的电压值。此设计通过调试完全满足设计的指标要求。电路设计简单，设计制作方便有较强的实用性。
关键词：
ADC0808；单片机AT89C51；数字电压表
Abstract:
In this paper, with ADC0808 voltage converter integrated chips and microcontroller designed AT89C51 the number of DC voltage table. In measuring instruments, voltage meter is necessary, and voltage meter will have a direct impact on measurement accuracy. With a high precision, the conversion speed and stable performance of the voltage meter to conform to the requirements of measurement. To this end, we design a digital voltage meter, this works mainly by A/D0808 converter and a microcontroller AT89C51, A / D converter under the control of the MCU to complete the acquisition and analog signal conversion functions, from the final Acquisition of the digital display voltage value. This design through debugging to fully meet the design requirements of the target. Circuit design simple, designed to facilitate a more practical.
Key words:
ADC0808; SCM AT89C51; Digital Voltmeter
目 录
1．设计方案……………………………………………………………………………………1
2. 系统硬件设计……………………………………………………………………………2
2．1单片机芯片……………………………………………………………………………2
2．1．1．单片机芯片选择……………………………………………………………2
2．1．2．单片机管脚说明……………………………………………………………3
2．2．A/D转换器……………………………………………………………………………5
2．2．1．A/D转换器芯片选择………………………………………………………5
2．2．2．A/D转换器管脚说明………………………………………………………6
2．3．电压显示电路…………………………………………………………………………7
3.系统程序设计……………………………………………………………………………………8
3．1．软件总体框架设计……………………………………………………………………8
4.系统总图及程序…………………………………………………………………………………9
5.参考文献………………………………………………………………………………………………12
6．结束语……………………………………………………………………………………………………13
1．设计方案
在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。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（直流或交流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受青睐。本设计从各个角度分析了由单片机组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及其原理，并且分析了程序如何驱动单片机进而使系统运行起来的原理及方法。框图如下：
本设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为A/D转换电路、LED显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用汇编语言编程，利用WAVE和PROTEUS 软件对其编译和仿真，详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍。
2.系统硬件电路设计
2.1 单片机芯片
2.1.1.单片机芯片选择
AT89C51简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。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。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示
图2.1_1 AT89C51引脚图
2.1.2.单片机管脚说明
主要特性：
?与MCS-51 兼容
?4K字节可编程闪烁存储器
?寿命：1000写/擦循环
?数据保留时间：10年
?全静态工作：0Hz-24Hz
?三级程序存储器锁定
?128×8位内部RAM
?32可编程I/O线
?两个16位定时器/计数器
?5个中断源
?可编程串行通道
?低功耗的闲置和掉电模式
?片内振荡器和时钟电路
管脚接法说明：
VCC：供电电压我们接+5V。
GND：接地。
P0口：在这个设计中我们将AT89C51做为BCD码的输出口与LED显示器相连。由于P0口输出驱动电路中没有上拉电阻，所以我们在外接电路上接上拉电阻。
P1口：把AT89C51中的P1口与ADC0808的输出端相连，做为数字信号的接收端。
P2口：我们把P2口做为位码输出口，以P2.0—2.3输出位控线与LED显示器相连.
P3口：利用P3.0，P3.1，P3.2，P3.4，P3.5，P3.6分别与ADC0808的OE，EOC，START/ALE，A，B，C端相连。
XTAL1 ，XTAL2：外接一振荡电路。
图2.1.2 振荡电路
RST：在此端接一复位电路。
图2.1.3 复位电路
2.2 A/D转换器与单片机接口电路
2.2.1.A/D转换器芯片选择
A/D转换器是模拟量输入通道中的一个环节，单片机通过A/D转换器把输入模拟量变成数字量再处理。
随着大规模集成电路的发展，目前不同厂家已经生产出了多种型号的A/D转换器，以满足不同应用场合的需要。如果按照转换原理划分，主要有3种类型，即双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行式A/D转换器。目前最常用的是双积分和逐次逼近式。
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，比如ICL71XX系列等，它们通常带有自动较零、七段码输出等功能。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ADC0808、ADC0809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，将数字量送入单片机进行分析和显示。
本设计中，由于对精度没做很大要求，我们采用逐次逼近式A/D转换ADC0808，精度为0.02，所以四位LED显示中的最后一位我们设置为V。
图2.2.1 ADC0808引脚图
2.2.2.A/D转换器ADC0808的管脚说明:
IN0～IN7：为模拟量的输入口,我们选取IN3口为入口，外接可变电阻，通过改变阻值来控制模拟量的输入。
A、B、C：3位地址输入，2个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输入。这里我们将A，B接高电平，C为低电平。
ALE：地址锁存启动信号,在ALE的上升沿,将A、B、C上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。
D0～D7：八位数据输出线，A/D转换结果由这8根线传送给单片机。
OE：允许输出信号。当OE=1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。
START：启动信号输入端，START为正脉冲，其上升沿清除ADC0808的内部的各寄存器，其下降沿启动A/D开始转换。
EOC：转换完成信号，当EOC上升为高电平时，表明内部A/D转换已完成。
CLK：时钟输入信号，选用频率500KHZ。
图2.2.2 时钟信号
2.3 电压显示电路：
设计中采用的是4段LED数码管来显示电压值。LED具有耗电低、亮度高、视角大、线路简单、耐震及寿命长等优点，它由4个发光二极管组成，其中3个按‘8’字型排列，另一个发光二极管为圆点形状，位于右下角，常用于显示小数点。把4个发光二极管连在一起，公共端接高电平，叫共阳极接法，相反，公共端接低电平的叫共阴极接法，我们采用共阴极接法。当发光二极管导通时，相应的一段笔画或点就发亮，从而形成不同的发光字符。其8段分别命名为dp g f e d c b a。例如，要显示“0”，则dp g f e d c b a分别为：00111111B；若要显示多个数字，只要让若干个数码管的位码循环为高电平就可以了。
根据设计要求，显示电路需要至少4位LED数码管来显示电压值，我们再多加一位用来显示电压单位“V”，则有7位LED循环显示。利用单片机的I/O口驱动LED数码管的亮灭，设计中由P0口驱动LED的段码显示，即显示字符，由P2口选择LED位码，即选择点
亮哪位LED来显示。
图2.3 LED管
另外，一般I/O接口芯片的驱动能力是很有限的，在LED显示器接口电路中，输出口所能提供的驱动电流一般是不够的尤其是设计中需要用到多位LED，此时就需要增加LED驱动电路。驱动电路有多种，常用的是TTL或MOS集成电路驱动器，在本设计中采用了ADC0808芯片驱动电路。
3.系统程序设计
3.1软件总体框架设计
在编写汇编语言时,先存放数码管的段码,再存放转换后的数据,选取通道并设值.再将AD转换结果转换成BCD码,通过换算LED上显示.
再换算中,利用关系得到LED上个位,十位,百位的显示,然后设置小数点:
开始
预设初值
选取通道3
启动A/D转换
否
是
数码显示子程序
延时显示结果
结束
在系统上电开始测量前，要用万用表的电压档对被测电压进行估测，然后再测。
4.系统总图及程序
LED_0 EQU 30H;
LED_1 EQU 31H;
LED_2 EQU 32H;
LED_3 EQU 33H;
ADC EQU 35H;
ST BIT P3.2;
OE BIT P3.0;
EOC BIT P3.1;
ORG 00H;
START: MOV LED_0,#00H;
MOV LED_1,#00H;
MOV LED_2,#00H;
MOV LED_3,#00H;
MOV DPTR,#TABLE;
SETB P3.4;
SETB P3.5;
CLR P3.6;
WAIT: CLR ST;
SETB ST;
CLR ST;
JNB EOC,$;
SETB OE;
MOV ADC,P1;
CLR OE;
MOV A,ADC;
MOV B,#51;
DIV AB;
MOV LED_3,A;
MOV A,B;
MOV B,#5;
DIV AB;
MOV LED_2,A;
MOV LED_1,B;
LCALL DISP;
SJMP WAIT;
DISP: MOV A,#3EH;
CLR P2.3;
MOV P0,A;
LCALL DELAY;
SETB P2.3;
MOV A,LED_1;
MOVC A,@A+DPTR;
CLR P2.2;
MOV P0,A;
LCALL DELAY;
SETB P2.2;
MOV A,LED_2;
MOVC A,@A+DPTR;
CLR P2.1;
MOV P0,A;
LCALL DELAY;
SETB P2.1;
MOV A,LED_3;
MOVC A,@A+DPTR;
ORL A,#80H;
CLR P2.0;
MOV P0,A;
LCALL DELAY;
SETB P2.0;
RET;
DELAY: MOV R6,#10;
D1: MOV R7,#250;
DJNZ R7,$;
DJNZ R6,D1;
RET
TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,
END
数字直流电压表的总图
B. 用单片机制作数字电压表，待测电压经A/D转换器得到的8位数字量进入51单片机后怎样转换成实际的电压数值
假设ADC的参考电压是Vref，ADC转换结果是X所示实际电压V是：
V=Vref×X÷256
要得到两位小数？如果使用C语言编写那就没有问题了。但是还有一种方法，假设Vref=2.56V，即2560mV，所以V=2560×X÷256=10×X，单位是mV，只要自己加小数点就行了，比如X=65H=101，则V=1010mV=1.01V。
C. 51单片机数字电压表P0口改到P1口程序怎么改
delay(1);
EN=1;//拉高使能端，为制造有效的下降沿做准备。
delay(1);
EN=0;//en由高变低，产生下降沿，液晶执行命令。
}
void write_1602dat(uchar dat)//液晶写入数据函数
{
RS=1;//数据/指令选择置为数据
P0=dat;//送入数据 *******************************这个我改成了P1
delay(1);
EN=1; //en置高电平，为制造下降沿做准备。
delay(1);
EN=0; //en由高变低，产生下降沿，液晶执行命。
}
void lcd1602_init()//液晶初始化函数
{
uchar a;
RW=0;
write_1602com(0x38);//设置液晶工作模式，意思：16*2行显示，5*7点阵，8位数据。
write_1602com(0x0c);//开显示不显示光标
write_1602com(0x06);//整屏不移动，光标自动右移。
write_1602com(0x01);//清显示
write_1602com(0x80);//显示固定符号从第一行第0个（从第0个开始数）位置开始显示
for(a=0;a<4;a++)
{
write_1602dat(tab1[a]);//向液晶屏写固定符号部分
}
write_1602com(0x80+9);//显示固定符号写入位置，从第一行第9个（从第0个开始数）位置开始显示。
for(a=0;a<8;a++)
{
write_1602dat(tab2[a]);//写显示固定符号
}
}
/*************转速显示函数**********/
void display(unsigned long speed)//转速显示函数
{
if(speed<=99999)
{
uchar wan,qian,,shi,ge;//定义拆字变量
wan=speed/10000;//转速/10000得到万位
qian=speed%10000/1000;//转速/10000的余数/1000得到千位
D. 用51单片机和ADC0809制作数字电压表，ADC的输入怎么接
1ADC有一个IN0-IN7的模拟输入端，模拟输入多少多少电压开始测，但是等我做出来以后，要测量怎么把信号接进来呢，有八个脚呢，或者是其他接法？？
你肯定要做一个板子吧，ADC0809的8路模拟量，能过导线连接到某个外部接线端子上面或者与某个电路连接。
2还有这种方法是不是只能测量直流电压，那要是交流信号电压的测量应该用什么方法？
这个ADC0809只能测直流电压0-5V，如果想测交流电压或者别的幅值的直流电压都得加电流，简单的话可以选一个变送器。
E. 关于51单片机做数码电压表时有段程序始终看不懂，请各位单片机高手们指点迷津
void也可以看成是数据类型，只是他是特殊的数据类型，这个类型就是“没有东西”。
比如一个函数
int a（int b）{ }
表示函数的参数是int类型的，返回值是int类型的。如果没有返回值，也没有参数，就都把类型名称写成void，既然没有了，那么也就没有名称了，所以b也可以省了，便成了 void a（void） { }。
函数的定义是很基本的c语言知识，这个说起来很啰嗦，随便看书就能明白了。
void delay(void) 这个函数没什么特别意义，只是一个延时而已。因为单片机运行速度很快，数码管也不是恒定的点亮一个，而是动态扫描的，就是说，先点亮一个位，然后关闭，点亮另一个位。这个过程很快，由于视觉暂留作用，人眼只能看到所有的位都是同时亮的，这个原理和放电影一样，不过，如果点亮一个后，立即点亮另一个，会因为点亮时间太短，灯还没全亮就灭了（本人估计的，但应该也是这样），造成灯光太暗。所以要延时一下。
单片机的电源电压是5V，那么所有端口的承受电压就一定是5V，如果是3.3V单片机，就一定只能承受3.3V，所以测量量程一定是0 至 5V。如果实际测量量程远远小于这个范围，必须用放大器放大。如果量程大于这个范围，必须分压。
void convdata(unsigned char i)
这个 i 明显就是数模转换得到的结果，作为参数传递给这个函数处理。void以及函数参数等名词术语，说起来就是一本教科书的量，请自行看书，这是很基本的。
dis[0] = i/51 以及后面的两句，是一个数学问题。（dis[i]就是一个数组，这个不用多言）。
为什么是51呢？看他的注释“将0-255级换算成0.00-5.00的电压数值”。
也就是说，如果测得的电压是5V，那么数模转换的结果就是255，这是一个8位数的最大值，这个数模转换器的最大值就是8位，所以5V的电压转换得到就是255.
然后就可以照推了，如果测得的值是2.5V，那么得到的值就是255 / 2 = 127.5。也就是说，实际测得的值和这个转换值的关系是正比的，他们的比值就是 255 / 5 = 51 ，所以用测到的值去除以51，就得到实际值。明白了吗？如果这样说还不明白，那就没办法了~
然后，为什么后面又要搞那两条式子呢？这是因为，要把一个数值在数码管上显示出来，必须把一个数值上每一个位的数字单独处理给数码管显示。比如，上面除以51后，得到的数可能会有小数，比如1.45，那么要把这个数用数码管显示出来，就必须把 1、4、5和小数点都单独取出来。
以这个(i%51)*10/51*2为例：
i%51 , 是 i 除以 51 后的余数。这个数再除以51，再乘以10，再取整，就是第一个小数了。他这个式子把"乘以10"放在前面，是因为如果先除以51，那么因为i 和 51 都是int类型，结果也必将是int类型，没有小数，再乘以10也没意义了。至于后面为什么还要乘以2，这个还真不清楚，不过他这个dis数组是用来查表的，就是后面的tab[]，要看他的表是怎么定义的。他第一个数没有乘以2，但是这个数和小数点的显示有关，可能不显示小数点的就要乘以2。
后面的求第二个小数，参照这个解释自己理解一下。
F. 基于51单片机的数字电压表总结与体会
通过与同学的讨论与认真计算设计分析所完成的，课程设计的任务是设计、组装并调试一个数字电压表测量系统。需要我们综合运用单片机等课程的知识，通过查阅资料、方案论证与选定；设计和选取电路和元器件；分析指标及讨论，完成设计任务。
在这次课程设计中，我学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路。动手能力得到很大的提高。从中我发现自己并不能很好的熟练去使用我所学到的高频电路知识。在以后学习中我要加强对使用电路的设计和选用能力。但由于电路比较简单、定型，而不是真实的生产、科研任务，所以我们基本上能有章可循，完成起来并不困难。把过去熟悉的定型分析、定量计算逐步，元器件选择等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。这对今后从事技术工作无疑是个很好的训练。通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。
还有就是每次在组团做试验都会感觉特别的充实，我们可以按照自己设计的电路去完成，老师也不是死板的要求我们怎么怎么，而是给了我们尽可能大的自己决定的余地，这次的元器件都是按照我们设计出来的电路参数给定的，而且每位老师都很耐心的为我们解决试验中所出现的问题，最后真心的感谢老师对我们课程设计的建议和帮助，我们才得以圆满的完成这次课程设计！