课程设计说明书简易数字电压表的设计院（系）专业机械电子工程班级二班学生姓名指导老师2015 年 3月 13 日课程设计任务书兹发给机械电子工程（2）班学生课程设计任务书，内容如下：1．设计题目：简易数字电压表的设计2．应完成的项目：（1）可测0~5V的8路电压输入值；（2）在LED数码管上轮流显示；（3）单路选择显示；（4）利用功能键可以实现滚动显示，显示启动/停止等；3．参考资料以及说明：[1]刘瑞新.单片机原理及应用教程[M].北京：机械工业出版社, 2003.7[2]张俊,钟知原,王日根.简易数字电压表的设计[J].科协论坛：下半月,2012（8）34-35[3]赵静,刘少聪,丁浩.王莉莎.基于单片机的数字电压表的设计[J].数字技术与应用,2011(6):121-125[4]魏立峰.单片机原理及应用技术[M].北京大学出版社，2005年[5]谭浩强.C语言程序设计（第二版）[M].北京：清华大学出版社,2005.124．本设计任务书于2015年3月2日发出，应于2015年3月13日前完成，然后进行答辩。
专业教研室、研究所负责人审核年月日指导教师签发年月日课程设计评语：课程设计总评成绩：课程设计答辩负责人签字：年月日摘要在电量的测量中，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。
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。
本实验设计主要讲述了数字电压表的设计过程，主要包括硬件设计和程序设计，硬件主要包括以STC89C51单片机为主要控制电路、数据采样电路、显示电路等，是基于51单片机开发平台实现的一种数字电压表系统。
该设计采用STC89C51单片机作为控制核心，驱动控制四块数码管显示被测电压，以ADC0809为模数转换数据采样，实现被测电压的数据采样，使得该数字电压表能够测量0－5V之间的直流电压值。
关键词：STC89C51、ADC0809、显示电路、数据采样目录摘要 0第一章设计总体方案 (1)1.1设计任务 (1)1.2设计要求 (1)第二章芯片功能简介 (1)2.1STC89C51单片机简介 (1)2.1.1主要性能特点 (2)2.1.2 管脚说明 (3)2.2ADC0809模数转换简介 (5)2.2.1 主要性能特点 (5)2.2.2内部结构 (6)2.3 74HC164移位寄存器 (6)2.4 74HC573锁存器 (9)2.5 LED显示系统 (10)2.5.1 LED显示器的选择 (10)2.5.2 LED译码方式 (11)第三章设计方案 (11)3.1硬件设计 (11)3.1.1单片机最小系统设计 (12)3.1.2采样电路的设计 (14)3.1.3 键盘电路的设计 (15)3.1.4 LED显示电路的设计 (15)3.1.5 整体电路的设计 (16)3.2系统程序的设计 (17)第四章电路板制作与仿真调试 (24)4.1电路板的设计与制作 (24)4.2伟福仿真器的仿真调试 (25)第五章总结 (26)5.1课程设计总结 (26)参考文献 (27)第一章设计总体方案1.1设计任务利用单片机AT89C51与ADC0809设计制作一个数字电压表，能够测量直流电压值。
(1)可测0~5V的8路输入电压值；(2)在LED数码管上轮流显示；(3)单路选择显示1.2设计要求A.系统硬件设计(1)单片机采用MCS51系列(2) A/D转换器0809(3)键盘为4×4行列式键盘，按键设有10个数字键0……9，和5个功能键依次是：各通道轮流显示键、单通道显示键、向左滚动显示键、显示启动/停止键、回车键。
(4)有4位LED管，左边1位用于指示显示通道，右边3位显示电压值。
B.系统软件设计(1) 键盘管理程序(包括键扫描、键处理程序)。
(2) LED动态显示程序，包括：(3) 各通道轮流显示，共显示8个通道，每通道显示1s；(4) 单通道显示，仅显示指定通道电压，并保持到其他功能键按下。
第二章芯片功能简介2.1STC89C51单片机简介STC89C51单片机学习板是一款基于8位单片机处理芯片STC89C52RC的系统。
其功能强大，可以实现单片机开发的多种要求，学习、开发者可以根据需要选配多种常用模块，达到实验及教学的目的。
89C51单片机学习板功能强大，具有报警，跑马灯、串行通信（max232）、段码液晶（msm0801LCD）和字符液晶显示(LCD1602)、电机控制(L298)、A/D转换(TLC2543)、D/A转换(TLC5615)、温度采集(DS18B20)、数字信号合成(AD9851)、实时时钟电路(DS1302)、4—20mA输出、PWM输出（UC3842）、红外检测（KSM-603LM）控制等十七种功能，供学习者学习开发使用。
如图2-1所示外观图。
图2-1 STC89C51芯片2.1.1主要性能特点1、4k Bytes Flash片内程序存储器；2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断；5、6个中断源；6、2个16位可编程定时器/计数器；7、2个全双工串行通信口；8、看门狗（WDT）电路；9、片内振荡器和时钟电路；10、与MCS-51兼容；11、全静态工作：0Hz-33MHz；12、三级程序存储器保密锁定；13、可编程串行通道；14、低功耗的闲置和掉电模式。
2.1.2 管脚说明P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口除了作为普通I/O 口，还有第二功能：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入）P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入）P3.6 /WR（外部数据存储器的写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器的读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。
读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。
只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。
89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。
除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。
RST：复位输入端，高电平有效。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲信号端。
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时， ALE 只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VPP：外部程序存储器访问允许。
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。
XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。
图2-2 AT89C51芯片管脚2.2ADC0809模数转换简介ADC0809是美国国家半导体公司生产的带有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。
ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
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。
产品外观图如图2-3所示。
图2-3 ADC0809芯片2.2.1 主要性能特点（1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。
（2）具有转换起停控制端。
（3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）（4）单个+5V电源供电（5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。