《单片机原理与接口技术》课程设计报告设计题目：简易数字电压表设计专业班级：电信1202 学号：2012001452学生姓名：庞宏平同组人：万培石一雄指导教师：武娟萍太原理工大学课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺指导教师签名：日期：2015.6简易数字电压表设计目录1．引言 (4)1.1设计任务 (4)1.2 设计要求 (5)2．硬件电路设计 (5)2.1 系统的硬件构成及功能 (5)2.2 AT89S51单片机及其引脚说明 (6)2.3 ADC0808引脚及功能说明 (7)2.4 ADC0808的外部引脚特征 (8)2.5 ADC0808的内部结构及工作流程 (9)3.LCD显示系统以及74LS373 (10)3.1 LCD显示系统设计 (10)3.2 74LS373引脚图及功能 (11)3.3 总体电路设计 (13)4．程序设计 (14)4.1 程序设计总方案 (14)4.2 系统子程序设计 (15)5 .软件测试及仿真 (16)5.1 软件调试 (16)5.2 显示结果及误差分析 (17)5.3 附加功能 (18)结论 (19)附录程序代码 (20)第1章引言本次课程设计利用单片机技术来实现一台简易数字电压表，具有性能可靠、电路简单、成本低等特点。
1.1数字电压表概述电压表应用十分广泛，但大部分是模拟电压表，而由于其特性，反应速度慢，读数麻烦并且误差较大，所以为适应不断快速的高速信号领域，已经广泛使用数字电压表。
本实验设计是基于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AT89S51单片机为核心，以ADC0809为模数转换数据采样，实现被测电压的采样。
1.2此次设计任务1.2.1设计任务设计制作一个简易数字电压表，该直流电压表能测直流电压目标：基于MCS—51单片机，对设计硬件电路和软件程序应用的设计，使用发光二极管来显示所要测试模拟电压的数字电压值。
内容：设计符合要求的原理图，完成硬件电路设计，设计符合要求的软件。
方法：分阶段，分模块设计，先自己查找相关资料，熟悉设计要达到的目标，然后进行硬件电路的设计，最后实现软件设计，并且书写规范的设计论文。
1.2.2设计要求基本要求6.能测量3路电压0到5V。
7.在四位LED数码管或者液晶显示屏上显示8.能够轮流显示也能单路显示9.单片机源代码使用汇编语言10.偏差0.02V发挥部分3.测试交流电压4.按键控制通道转换5.系统错误后有复位功能第2章简易数字电压表硬件设计2.1 系统的硬件构成及功能根据项目要求，确定该系统的设计方案，下图为该系统的结构框图。
硬件电路有6部分组成，即单片机、时钟电路、复位电路、显示电路、A\D转换和测量电压输入电路单片机选择AT89S51单片机，A\D转换选择使用ADC0808来代替ADC0809、显示电路用LCD显示来代替LED显示更加具体2.2AT89S51单片机及其引脚说明总线型DIP40引脚封装电源引脚（2个）VCC：接+5V电源。
GND：接地端。
外接晶体引脚（2个）XTAL1：外接晶振输入端（采用外部振荡器时，此引脚接地）。
XTAL2：外接晶振输入端（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号输入端）。
并行输入/输出引脚（32个）P0.0~P0.7：通用I/O引脚。
P1.0~P1.7：通用I/O引脚。
P2.0~P2.7：通用I/O引脚或数据低8位地址总线复用引脚。
P3.0~P3.7：通用I/O引脚或第二功能引脚（RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1、WR 、 RD）控制引脚（4个）RST/VPD：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚。
ALE/PROG：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚。
EA/VPP：内、外存储器选择引脚/片内EPROM(或Flatiron)编程电压输入引脚。
PSEN：片外程序存储器读选通信号输出引脚2.3 ADC0808引脚及功能说明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[5]。
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[6]。
2.4ADC0808的外部引脚特征ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，其引脚图如图3所示。
下面说明各个引脚功能:IN0-IN7（8条）：8路模拟量输入线，用于输入和控制被转换的模拟电压。
地址输入控制（4条）：ALE:地址锁存允许输入线，高电平有效，当ALE为高电平时，为地址输入线，用于选择IN0-IN7上那一条模拟电压送给比较器进行A/D转换。
ADDA,ADDB,ADDC:3位地址输入线，用于选择8路模拟输入中的一路，其对应关系如表1所示：START：START为“启动脉冲”输入法，该线上正脉冲由CPU送来，宽度应大于100ns，上升沿清零SAR,下降沿启动ADC工作。
EOC: EOC为转换结束输出线，该线上高电平表示A/D转换已结束，数字量已锁入三态输出锁存器D1-D8：数字量输出端，D1为高位。
OE：OE为输出允许端，高电平能使D1-D8引脚上输出转换后的数字量。
REF+、REF-:参考电压输入量，给电阻阶梯网络供给标准电压。
Vcc、GND: Vcc为主电源输入端，GND为接地端，一般REF+与Vcc 连接在一起，REF-与GND连接在一起.CLK:时钟输入端。
2.5 ADC0808的内部结构及工作流程ADC0808由8路模拟通道选择开关，地址锁存与译码器，比较器，8位开关树型A/D转换器，逐次逼近型寄存器，定时和控制电路和三态输出锁存器等组成，其内部结构如图4所示。
ADC0808的工作流程为：（1）输入3位地址，并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中，经地址译码器从8路模拟通道中选通1路模拟量送给比较器。
（2）送START一高脉冲，START的上升沿使逐次寄存器复位，下降沿启动A/D转换，并使EOC信号为低电平。
（3）当转换结束时，转换的结果送入到输出三态锁存器中，并使EOC 信号回到高电平，通知CPU已转换结束。
（4）当CPU执行一读数据指令时，使OE为高电平，则从输出端D0-D7读出数据。
第3章LCD显示系统以及74LS3733.1 LCD显示系统设计在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：显示质量高由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。
因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。
数字式接口液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。
体积小、重量轻液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。
功耗低相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC 上，因而耗电量比其它显示器要少得多。
字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。
这样一来就组成某个字符。
但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。
3.2 74LS373引脚图及功能（1)1脚是输出使能(OE),是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚(锁存控制端,G)如何,输出2(Q1)、5(Q2)、6(Q3)、9(Q4)、12(Q5)、15(Q6)、16(Q7)、19(Q8)全部呈现高阻状态(或者叫浮空状态)。
(2)当1脚是低电平时,只要11脚(锁存控制端,G)上出现一个下降沿,输出2(Q1)、5(Q2)、6(Q3)、9(Q4)、12(Q5)、15(Q6)、16(Q7)、19(Q8)立即呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态.锁存端LE 由高变低时，输出端8 位信息被锁存，直到LE 端再次有效。
当三态门使能信号OE为低电平时，三态门导通，允许Q1~Q8输出，OE为高电平时，输出悬空(3)74LS373真值表0——低电平； 1——高电平； X——不定态；Q0——建立稳态前Q的电平；G——数据锁存控制端，与80C51ALE连高电平，畅通无阻低电平，关门锁存。
OE——使能端，接地。
当G=1时，锁存器输出端同输入端；当G由“1”变为“0”时，数据输入锁存器中。
OE为输出允许端；当OE=“0”时，三态门打开；当OE=“1”时，三态门关闭，输出呈高阻状态。
(4) 74ls373在单片机系统中的应用当74LS373用作地址锁存器时，应使OE为低电平，此时锁存使能端C为高电平时，输出Q1~Q8 状态与输入端D1~8状态相同；当C发生负的跳变时，输入端D1~D8 数据锁入Q1~Q8。
51单片机的ALE信号可以直接与74LS373的C连接。
在MCS-51单片机系统中，常采用74LS373作为地址锁存器使用，其连接方法如上图所示。
其中输入端D1~D8接至单片机的P0口，输出端提供的是低8位地址，G端接至单片机的地址锁存允许信号ALE。
输出允许端OE接地，表示输出三态门一直打开。
3.3 总体电路设计此电路的工作原理是：+5V模拟电压信号通过变阻器VR1分压后由ADC08008的IN0通道进入（由于使用的IN0通道，所以ADDA,ADDB,ADDC 均接低电平），经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道D0-D7传送给AT89C51芯片的P1口，AT89C51负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示段码传送给四位LED，同时它还通过其四位I/O口P2.0、P2.1、P2.2、P2.3产生位选信号控制数码管的亮灭。
此外，AT89C51还控制ADC0808的工作。
其中，单片机AT89C51通过定时器中断从P2.4输出方波，接到ADC0808的CLOCK,P2.6发正脉冲启动A/D转换，P2.5检测A/D转换是否完成，转换完成后，P2.7置高从P1口读取转换结果送给LCD显示出来3]。