唐山學院
微控制器課程設計
題目微控制器數字電壓表設計
系 (部
班級姓名
學號指導教師
2012 年 12 月 24 日至 12 月 28 日共 1 周
微控制器原理及應用課程設計任務書
課程設計成績評定表
1引言 1
2 微控制器簡介 2
2.1 概述 2
2.2 發展歷史 2
2.3 基本結構 3
2.3.1 運算器 3
2.3.2 控制器 3
2.3.3 主要暫存器 4
3 硬體設計及其工作原理 5
3.1 數字電壓表主要器件 5
3.1.1 微控制器at89c51 5
3.1.2 晶元adc0808 7
3.1.3 七段數碼管簡介 8
3.2 數字電壓表電路設計 9
3.2.1處理器電路 9
3.2.2 a/d轉換電路 10
3.3 控制電路 10
3.4 顯示電路 11
3.5 整體電路圖設計 11
4 數字電壓表軟體設計 13
5 軟體** 14
5.1 proteus isis軟體簡介 14
5.1.1 proteus isis啟動 14
5.1.2 proteus isis工作介面 15
5.2 keil軟體簡介 15
5.3 利用proteus isis**與除錯 16
6 總結 18
參考文獻 19
附錄 20
數字電壓表的基本工作原理是利用a/d轉換電路將待測的模擬訊號轉換成數碼訊號，通過相應換算後將測試結果以數字形式顯示出來的一種電壓表。較之於一般的模擬電壓表，數字電壓表具有精度高、測量準確、讀數直觀、使用方便等優點。
在測量儀器中，電壓表是必須的，而且電壓表的好壞直接影響到測量精度。具有乙個精度高、轉換速度快、效能穩定的電壓表才能符合測量的要求。為此，我們設計了數字電壓表，此作品主要由a/d0808轉換器和微控制器at89c51構成，a/d轉換器在微控制器的控制下完成對模擬訊號的採集和轉換功能，最後由數碼管顯示採集的電壓值。
電壓表的數位化測量，關鍵在於如何把隨時連續變化的模擬量轉化成數字量，完成這種轉換的電路叫模數轉換器（a/d）。數字電壓表的核心部件就是a/d轉換器，由於各種不同的a/d轉換原理構成了各種不同型別的dvm。一般說來，a/d轉換的方式可分為兩類：
積分式和逐次逼近式。
積分式a/d轉換器是先用積分器將輸入的模擬電壓轉換成時間或頻率，再將其數位化。根據轉化的中間量不同，它又分為u-t（電壓-時間）式和u-f（電壓-頻率）式兩種。
逐次逼近式a/d轉換器分為比較式和斜坡電壓式，根據不同的工作原理，比較式又分為逐次比較式及零平衡式等。斜坡電壓式又分為線性斜坡式和階梯斜坡式兩種。
在高精度數字電壓表中，常採用由積分式和比較式相結合起來的複合式a/d轉換器。本設計以at89c51微控制器為核心，以逐次比較型a/d轉換器adc0808、七段數碼管為主體，構造了一款簡易的數字電壓表，能夠實現自動和手動測量8路0.00～5.
00v的直流電壓，最小解析度為0.02v。
單片微型計算機簡稱微控制器，是典型的嵌入式微控制器（microcontroller unit），常用英文本母的縮寫mcu表示微控制器，微控制器又稱單片微控制器，它不是完成某乙個邏輯功能的晶元，而是把乙個計算機系統整合到乙個晶元上。微控制器由運算器，控制器，儲存器，輸入輸出裝置構成，相當於乙個微型的計算機，和計算機相比，微控制器只缺少了i/o裝置。概括的講：
一塊晶元就成了一台計算機。它的體積小、質量輕、**便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用微控制器是了解計算機原理與結構的最佳選擇。
它最早是被用在工業控制領域。
由於微控制器在工業控制領域的廣泛應用，微控制器由晶元內僅有cpu的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍裝置和cpu整合在乙個晶元中，使計算機系統更小，更容易整合進複雜的而對體積要求嚴格的控制裝置當中。
intel的z80是最早按照這種思想設計出的處理器，當時的微控制器都是8位或4位的。其中最成功的是intel的8031，此後在8031上發展出了mcs51系列微控制器系統。因為簡單可靠而效能不錯獲得了很大的好評。
儘管2023年以後arm已經發展出了32位的主頻超過300m的高階微控制器，直到目前基於8031的微控制器還在廣泛的使用。在很多方面微控制器比專用處理器更適合應用於嵌入式系統，因此它得到了廣泛的應用。事實上微控制器是世界上數量最多處理器，隨著微控制器家族的發展壯大，微控制器和專用處理器的發展便分道揚鑣。
現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會整合有微控制器。手機、**、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及滑鼠等電腦配件中都配有1-2部微控制器。 汽車上一般配備40多部微控制器，複雜的工業控制系統上甚至可能有數百台微控制器在同時工作！
微控制器的數量因此遠超過pc機和其他計算的總和。
微控制器作為計算機發展的乙個重要分支領域，根據目前發展情況，從不同角度微控制器大致可以分為通用型/專用型、匯流排型/非匯流排型及工控型/家電型。
微控制器誕生於2023年，經歷了scm、mcu、soc三大階段，早期的scm微控制器都是8位或4位的。其中最成功的是intel的8031，此後在8031上發展出了mcs51系列mcu系統。基於這一系統的微控制器系統直到現在還在廣泛使用。
隨著工業控制領域要求的提高，開始出現了16位微控制器，但因為價效比不理想並未得到很廣泛的應用。90年代後隨著消費電子產品大發展，微控制器技術得到了巨大提高。隨著intel i960系列特別是後來的arm系列的廣泛應用，32位微控制器迅速取代16位微控制器的高階地位，並且進入主流市場。
而傳統的8位微控制器的效能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。目前，高階的32位soc微控制器主頻已經超過300mhz，效能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠**跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。
當代微控制器系統已經不再只在裸機環境下開發和使用，大量專用的嵌入式作業系統被廣泛應用在全系列的微控制器上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高階微控制器甚至可以直接使用專用的windows和linux作業系統。
運算器由運算部件——算術邏輯單元（arithmetic & logical unit，簡稱alu）、累加器和暫存器等幾部分組成。alu的作用是把傳來的資料進行算術或邏輯運算，輸入**為兩個8位資料，分別來自累加器和資料暫存器。alu能完成對這兩個資料進行加、減、與、或、比較大小等操作，最後將結果存入累加器。
例如，兩個數6和7相加，在相加之前，運算元6放在累加器中，7放在資料暫存器中，當執行加法指令時，alu即把兩個數相加並把結果13存入累加器，取代累加器原來的內容6。
微控制器數字電壓表實習報告
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