应用电子技术毕业论设计-基于单片机的数字电压表.docx

西安航空技术高等专科学校学生毕业设计（论文）基于单片机的数字电压表学 生：刘璇学 号：0830302113706指导教师：翟维系 别：电气工程系专 业：应用电子技术班 级：电子1137西安航空技术高等专科学校—O 年六月Graduation Design(Thesis) of XFAN AEROTECHNICALCOLLEGEDigital Voltmeter Based on singlechipUndergraduate: Liu XuanSupervisor: Zhai WeiMajor : Application Electronic TechnologyClass: Class 1137School of Electrical EngineeringXIAN AEROTECHNICAL COLLEGEJune 2011摘要本次设计主要解决A/D转换、数据处理及显示键盘控制等模板 控制系统采用STC单片机，A/D转换采用AD0809o采用液晶LCD 显示屏12232的具有电压测量功能的具有一定精度的数字电压表，为 电压表提供5V的电源，采用两路输出测量最小分辨为0.020V,测 量误差约为土 0.02Vo关键字：数字电压表，A/D转换，液晶显示屏ABSTRACTThe main purpose of this design is to solve A/D conversion, data processing and display the keyboard control template and so on. The control system adopts STC singlechip, and A/D conversion using AD0809. The digital voltmeter which have voltage measurement function and a certain precision uses 12232 LCD Screen. We provide the voltmeter 5v power, and use two ways of output. The least distinguishable voltage for measure is 0.020v, and Measurement error is about ±0.02v.Key words： digital voltmeter, A/D conversion, LCD Screen目录摘要 IABSTRACT I第一章引言 11.1设计目的 11・2设计任务及要求 11・3课程设计过程 1第二章应用PROTEL进行电路板设计 22. 1 PROTEL 99 SE软件的介绍 22.2绘制电路原理图 22.3绘制印制电路板 32. 3. 1印制电路板的概述 32. 3. 2绘制印制电路板步骤 3第三章总体设计方案 53. 1硬件设计方案 53.2软件设计方案 5第四章硬件部分 74. 1 STC89C51内部结构概述 74. 2 P0-P3 口结构 74.3时钟电路和复位电路 84. 3. 1吋钟电路 84.3.2复位电路 94. 4显示电路 104・4. 1 12232液晶显示介绍. 104. 4. 2外形尺寸图 114. 4. 3接口说明 114・4. 4模块主要硬件构成. 114. 5 A/D转换电路. 121522第五章单片机程序 第六章系统的调试6. 1硬件的调试 226. 2软件的调试 23第七章心得体会 24第八章参考文献 25附录 26附录一 26附录二 27第一章引言1.1设计目的木课穆的任务是使学生通过“数字电压表的设计”的设计过程，综合所学课程，掌握目 前自动化仪表的一般设计要求，工程设计方法，开发及设计工具的使用方法，通过这次毕业 设计实践过稈，锻炼我们学生的动手能力和分析，解决问题的能力；积累经验，培养对所学 知识的综合应用能力。

1・2设计任务及要求1、 设计一个数字电压表，检测电压0-5V,检测精度0.02V2、 扩展到2路输出3、 有复位电路4、 带液晶显示5、 有适当的抗干扰措施1 • 3课程设计过程1、 独立完成系统设计，经指导老师同意进行具体方案实施2、 应用protel 99 se软件fej出电路图并绘制PCB板3、 独立完成软%更件系统调试4、 软硬件仿真5、 力-能板焊接电路第二章应用PROTEL进行电路板设计2.1 protel 99 se软件的介绍Protel 99 se是澳大利亚Protel technology公司研制开发的基于Window9X/2000/NT 操作系统下的电路设计软件它是目前国内最流行的电了设计自动化(Electronic Design Automatic,EDA)软件，该软件采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的 数据交换能力和开发性及3D模拟功能，是一个32位设计软件，可以完成电路原理图的 绘制、印制电路板的设计、电路仿真及可编程逻辑器件设计等2.2绘制电路原理电路原理图的设计是整个电路设计的基础，它决定了后续工作的进展一般设计一个电 路原理的工作包括电路图纸设计、元件放置、电路调整、电路原理图布线及存盘、打印等过 程。

步骤：1. 设计图纸大小首先要构思好零件图，设置好图纸的大小，图纸的大小是根据电路的规模及复杂程度来 定的，设置合适的图纸大小是设计好原理图的笫一步2. 设置Protel 99 se的设计环境包括设计格点大小和类型，光标类型等等，大多数的参数都是可以使用默认值的3. 旋转零件用户根据电路图的需要，将零件从零件库中取出放置在图纸上，并对放置零件的序号、 元件封装进行定义和设定等工作4. 原理图布线利用p「otel提供的各种丁•具，将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来， 构成一个完幣的原理图5. 调整线路将初步绘制好的原理图做进一步的调整和修改，使原理图更加美观6. 生成网络表通过p「otel提供的各种报表T具生成各种报表，其中最重要的是网络表的生成，通过网 络表为后续的印制电路板设计做准备7. 文件保存最示的步骤是文件的保存，以免造成文件丢失见附图一是我通过Pro® 99 SE软件设 计的原理图,28引脚的芯片是AD0809, 40引脚的芯片就是ST51单片机,P0 口得输出接 到了液晶显示屏12232 ±o2.3绘制印制电路板2. 3.1印制电路板的概述在实际电路设计中，完成了电路原理图绘制工作和电路仿真工作品，最终需要将电路中 的实际元件安装在印制电路板（Printed Circuit Board,称PCB）上。

电路原理图的绘制解决 了电路的逻辑连接，而电路元件的物理连接是靠PCB上的铜箔实现的随着大规模集成电路的出现，元件安装朝肴白动化、高密度方向发展，对印制电路板导 电图形的布线密度、导线精度和可靠性要求越来越高与此相适应，为了满足对印制电路板 数量上和质量上的要求，印制电路板的生产也越来越专业化、标准化、机械化和自动化印制电路板（也称印制线路板，简称印制板）是指以绝缘基板为基础材料加工成一定尺 寸的板，在其上血至少有一个导电图形及所有设计好的孔（如元件孔，机械安装孔及金属化 孔等），以实现元器件Z间的电气互连2. 3.2绘制印制电路板步骤a. 绘制正确的原理图和网络表原理图是设计PCB板的前提，而网络表是连接原理图 和FCB板图的桥梁，所以在绘制PCB电路板之前…定要先得到正确的原理图和网络表b. 确定元件封装要完成从原理图到PCB的转换，只有各个元器件对象的连接关系是 不够的，还必须知道每一个元件的封装形式（Footprint）Protel99SE提供了丰富的标准元件 库，在导入网络表文件，必须先加载PCB元件封装库，并且要确保所有用到的库都已载入c. 设置环境参数用户可以根据自己的习惯设置环境参数，如栅格大小、光标捕捉大小、 公制英制单位的转换以及工作层面的颜色等。

列外，因为PCB板图由很多层构成，所以还 需要对PCB板的图层进行设置d. 规划电路板这一步主要是对电路板的各种物理参数进行设置，包括电路板是采用双 层板还是多层板，电路板的形状、尺寸，电路板的安装方式，在需要放置固定孔的地方放上 适当大小的焊盘，以及在禁止布线层上绘制PCB板的外形轮廓等等e. 导入网络表网络表中包含了各个元器件的封装形式，以及元件Z间的连接关系，因 此导入网络表Z后就得到了 PCB的后续设计的基础f. 元件的布局应当从机械结构、散热、电磁干扰、将来布线的方便性等各方面综合考 虑先布置与机械尺寸有关的器件并锁定这些器件，然后布置较大的、占用空间较多的器件 和电路的核心元件，最后布置外用的小元件g. PCB布线这一步骤包括了手工布线、自动布线和手工调整三个小步h. 电路板的引出端的处理在实际PCB设计中，电源、接地、信号的输入和输出等端 必须与外界相连，引出方式根据T艺要求而定常见的引出方式一利用焊盘引出和利用接插 件引出；也可以在原理图中添加引出端，而后更新PCB板i. 保存和导出印制板文件设计完成后，还要对印制板文件进行整理、存档和打印图纸 等工作此外还可以导出元件明细表，生成电了表格文档作为元件清单等。

PCB图见附图二^c£r — zAc.第二早总体设计方案3.1硬件设计方案按系统功能实现要求，决定控制系统采JIJ STC89C5I单片•机，A/D转换采JI] ADC0809, 显示采用12232液晶显示系统除能确保实现单/多路选择，通道号选择，复位控制的功能 外，还可以方便地进行其它8路模拟量的测量产品通过一个5V电源输入接头，把电源输 送给电路板丁•作，由发光二极管和开关控制电路的通断数字电压表设计方案框图如图三图三数字电压表设计方案图3. 2软件设计方案木次设计是基于单片的设计，通过软件编程与硬件的结合实现功能，软件设计的流程图（如图四）图四软件设计流程图数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，电路原理图如图所示（见 附录一）A/D转换由集成电路（）809完成0809具有8路模拟输入端口，地址线A、B、C （23〜.25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换22脚（ALE）为地址锁存允许输入 线，高电平有效，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存6脚（ST）为转换启动信号, 当输入一个2uS宽高电平脉冲时，就开始A/D转换7脚（EOC ）为A/D转换结朿标志, 当A/D转换结束时，7脚输出高电平。

9脚（OE）为A/D转换数据输出允许控制，当OE 脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出10脚为0809的时钟输入端，利用单片机30 脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1MHz时钟单片机的P0.0、P0.1、P0.2端口 作为12232液晶显示的控制P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮，P3.6端口用作单 路显示时选择通道。