电气毕业设计论文

'2009～2010学年第2学期《单片机应用系统设计与制作》课程设计报告教学院（部）电气与电子信息工程学院教研室自动控制　　指导教师胡蔷陶彪课程设计时间2010.5.10～2010.5.21课程设计班级2008应用电子技术学号姓名 数字电压表课程设计成绩评定表姓名性别专业班级2008级应用电子技术课程设计题目：数字电压表课程设计答辩或质疑记录：（1）A/D转换方式？答：本数字电压表中的ad转换部分采用的是逐次比较型。（2）蜂鸣器报警的条件？答：当测量电压超过量程后文原理图中单片机P1.5口输出一个低电平，有源蜂鸣器就会报警。（3）LED显示是动态还是静态？答：文中原理图上的LED显示器自上而下依次显示，由于时间间隔极短，所以看上去为同时显示，当AD转换结束后经过单片机处理的数据会更新锁存器内的内容，故其为动态。成绩评定指导教师签字：2010年6月日 摘要最近几年来，随着科技的飞速发展，单片机领域正在不断的走向社会各个角落，还带动传统控制检测日新月异更新。在实时运作和自动控制的单片机应用到系统中，单片机如今是作为一个核心部件来使用，仅掌握单片机方面知识是不够的，还应根据其具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。“单片机原理及应用课程设计”是电子类专业的学科基础科，它是继“汇编语言程序设计”，“接口技术”等课程之后开出的实践环节课程。关键字：单片机、电压表、数字芯片ABSTRACTInrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,SCMapplicationsarecontinuallydeepening,whilethetraditionalcontroltestdriverapidupdates.Inreal-timedetectionandcontrolofthemicrocomputerapplicationsystem,themicrocontrollerisoftenusedasacorecomponent,onlythemasterMCUisnotenoughknowledge,shouldbebasedonspecifichardwarearchitecture,andobject-specificfeaturesofthesoftwareapplicationintegration,toimprove."CourseDesignPrinciplesandApplications"isaprofessionaldisciplinebasedElectricityDivision,whichisfollowingthe"assemblylanguageprogramming,""InterfaceTechnology"coursesoutofthepracticesessionafterthecourse.Keywords：singlechipvoltmeterdigitalbasebandchip 目录1：方案论证.........................................11.1方案1及其框图...............................11.2方案2........................................11.3方案的比较与选择.............................21.4方案一组件的要求.............................22：硬件电路设计.....................................62.1A/D转换部分（ADC0809......................72.2单片机部分...................................92.3显示部分....................................123：软件设计流程....................................164：本设计的优化方案................................175：设计小结........................................176：参考资料........................................177：附录............................................18 黄石理工学院毕业设计（论文）1、方案论证：1.1方案1及其框图量程选择开关电路时钟电路复位电路蜂鸣器电路单片机LED显示器驱动电路A/D转换3位LED显示器倍压测量转换测量电压输入本数字电压表事以单片机为控制核心，输入电压有两个量程一个是0v-5v，而另外一个是0v-50v，而模数转换芯片允许的输入电压一般都是相对较小，故此需要倍压测量转换；然后模数转换芯片把我们所要测量的模拟信号转换为数字信号输入单片机；如上图所示，有蜂鸣器部分，原因是被测量的电压如果超过了量程，需要有组分来提示我们改换量程，或者使用别的量程更大的电压表，以防损坏电路中的芯片；时钟复位电路是单片机工作所必须的；数字电压表并不只局限于某一个单一的量程，需要更加广泛的测量，故此需要量程选择开关电路；A/D转换的数据通过单片机内程序的处理判断，如果被测量的电压没有超过量程，处理后的数据直接送到LED驱动显示电路；由于单片机的输出功率相对较小，可能会有影响到LED的正常显示和单片机的正常工作，故此需要LED显示器驱动电路；最后讲的是将被测量的电压显示出来，LED显示器功不可没。1.2方案2通过上面的方案1所述，本方案将上A/D转换的信号数据装载进入锁存器之中，锁存器将在第一时间内，将上述的信号数据进行记忆；然后其中的二进制数据转换为BCD码；之后BCD码进入比较电路，进行比较，超过量程，就给报警电路一个触发信号，就是报警，反之就将这个BCD码放进译码电路进行翻译，最后就是非常关键的一步就是需要显示器显示出来。17 黄石理工学院毕业设计（论文）1.3方案的比较与选择本人通过上面的两种方案的比较，得到了如下的区别：1.方案一中将要使用到的核心部件之一有单片机，而方案二的部件中却没有用到单片机，相对而言，由于方案一用到了单片机，单片机可编程性注定了他的灵活性。2.相对于方案二来讲，方案一得组件显得稍少一些，组件越少的东西，可靠性就越高。3.上方案二组件的价格相对于高科技的单片机而言便宜很多，学生时代大家可以体会。4.方案二不需要编程，可以省许多麻烦。5.方案一中的组件是课本上教学中有的，比较之下，其组件更容易获得。综上所述：我所选择的将会是方案一1.4方案一组件的要求1.4.1单片机部分的要求1.单片机的基本参数例如速度，程序存储器容量，I/O引脚数量2.单片机的增强功能，例如看门狗，双指针，双串口，RTC（实时时钟），EEPROM，扩展RAM，CAN接口，I2C接口，SPI接口，USB接口。3.Flash和OTP（一次性可编程）相比较，最好是Flash。4.封装IP（双列直插），PLCC（PLCC有对应插座）还是贴片。DIP封装在做实验时可能方便一点。5.工作温度范围，工业级还是商业机。如果设计户外产品，必须选用工业级。6.功耗，比如设计并口加密狗，信号线取电只能提供几个mA,用PIC就是因为低功耗，后来出了MSP430也不错。7.工作电压范围。例如设计电视机遥控器，2节干电池供电，至少应该能在1.8-3.6V电压范围内工作。8.供货渠道畅通。能申请样片，小批量购买有现货。9.价格合理。17 黄石理工学院毕业设计（论文）10.有服务商，像周立功公司推Philips，双龙公司推AVR，都提供了很多有用的技术支持，起码烧写器有地方买。11.烧录器价格低，如果是ICP（把单片机放在烧录器上编程）能否利用现有的烧录器，如果是表贴封装，买一个转接座也很贵，至少得一二百元。能否ISP（在系统编程，即把芯片先焊到板子上再通过预留的ISP接口编程），一般ISP编程器比较便宜12.仿真器便宜。对于FLASH型单片机，仿真器不是必备的。但是对于OTP（一次性可编程）型单片机，必须购买或者租用仿真器。13.单片机汇编语言是自己熟悉的，并且能支持C语言。编程环境要像keil一样好用，并且还是免费的。14.网站速度快，资料丰富。包括芯片手册，应用指南，设计方案，范例程序。最好有中文，像Atmel就不错。15.保密性能好，查一下专业解密网站上的黑名单，再发个mail咨询一下解密价格。16.抗干扰性能好。我们曾经把XXC52改为S52后发现抗干扰性能下降，只好改回去。17.和其他外设芯片放在一起的综合考虑1.4.2模数转换系统的要求与分类此模块主要由模数转换器ADC0890和双D型正沿触发器74LS74（带预置清除端）组成。的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。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，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。A/D转换模块芯片分类：　　积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。　　1）积分型（如TLC7135）17 黄石理工学院毕业设计（论文）　　积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。　　2）逐次比较型（如TLC0831）　　逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。　　3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）　　并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。　　串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Halfflash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。　　4）Σ-Δ(Sigma?/FONT>delta)调制型（如AD7705）　　Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。　　5）电容阵列逐次比较型　　电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式，也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列DA转换器中多数电阻的值必须一致，在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列，可以用低廉成本制成高精度单片AD转换器。最近的逐次比较型AD转换器大多为电容阵列式的。　　6）压频变换型（如AD650）压频变换型（Voltage-Frequency17 黄石理工学院毕业设计（论文）Converter）是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种AD的分辨率几乎可以无限增加，只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功耗低、价格低，但是需要外部计数电路共同完成AD转换。1.4.3蜂鸣器的选择有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的区别注意，这里的“源”不是指电源。而是指震荡源。也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫。而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K~5K的方波去驱动它。有源蜂鸣器往往比无源的贵，就是因为里面多个震荡电路。无源蜂鸣器的优点是：1。便宜2。声音频率可控，可以做出“多来米发索拉西”的效果3。在一些特例中，可以和LED复用一个控制口 有源蜂鸣器的优点是：程序控制方便。1.4.4数码管的选择数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。17 黄石理工学院毕业设计（论文）2.硬件电路设计按照上面方案论证所述，通过protel99se得到如下的原理图，该原理图中所用到的原件将会在后文中详细注明17 黄石理工学院毕业设计（论文）2.1A/D转换部分（ADC0809）2.1.1芯片端口的接法本设计中模拟信号可以从IN-0到IN-7端口输入均可，我所选着的端口是IN-0，故此我需要将端口ADD-A、ADD-B、ADD-C接地；该芯片的左下角的ref（+）和ref（-）分别为基准电压的正负输入端，本设计本人选地为负电压基准，取电源的正极为正电压基准；因为本例中的A/D转换芯片转换方式为逐次比较逼近式，故需要外部时钟电路，所以本设计中，时钟由单片机供给，A/D转换芯片的时钟端口CLOCK接到单片机的P1.4上；启动A/D转换控制信号输入端START，接到单片机的P1.3口，由单片机控制A/D芯片的启动；地址锁存允许信号输入端ALE接到P1.1；转换结束信号输出端EOC接单片机的P1.0口，当A/D转换结束后输出一个信号提示单片机，让单片机处理转换结果；数据转换结果输出端口msb2-1到2-8接到单片机的数据总线P0。2.1.2转换芯片概述ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。1、主要特性　　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　　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。6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度　　7）低功耗，约15mW。2、外部引脚ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近3、外部特性（引脚功能）17 黄石理工学院毕业设计（论文）　　ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图上所示。下面说明各引脚功能。　　IN0～IN7：8路模拟量输入端。　　2-1～2-8：8位数字量输出端。　　ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路　　ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。　　START：A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。　　EOC：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。　　OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。　　CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。　　REF（+）、REF（-）：基准电压。　　Vcc：电源，单一＋5V。GND：接地。4、ADC0809的工作过程　首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。2.2单片机部分17 黄石理工学院毕业设计（论文）2.2.1接口对位本设计中单片机使用的是单片机的处理结果由P2口输出，依次由总线接到锁存器。锁存的out接口依次接到LED显示器上。2.2.2单片机（AT89S51单片机系统）概述AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8单片机，片内含4KBytesISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序储存器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失一破储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S1具有如下特点：40个引脚，4KByesFlash片内程序存器，128bytes的随机存储取数据存储器（RAM），32外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优级2层中断嵌套中断，2个16位可编程写时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路片内时钟振荡器。此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可断续工作，掉电模式冻结振器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP，TQFP和PLCC等三种子选手封装形式，以适应不同产口的需求。1.1主要特性：8031CPU与MCS-51兼容；4K字节可编程FLASH存储器（寿命1000写/擦循环）；全静态工作：0HZ—24KHZ；三级程序存储器保密锁定；128*8位内部RAM；32条可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；可编程式串行通道；地电功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路；1.2管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。17 黄石理工学院毕业设计（论文）P0口：P0口为一个儿位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写出时，被定义为高阻输入。P0能够进行校验时，P）用作外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提拱上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入账后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口鸡眼部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编制程和校验时，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16位地的缘故。P2当用作外部程序存储器或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，利用内部上拉优势，当对外八位地址娄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编程式和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是否个带内部上拉电阻双向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口输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INT0(外部中断点)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4T0(记时器件外部输入)P3.5T1(记时器1外部输入)P3.6/WR(外部数据存储器写先通)P3.7/RD(外部数据存储器读选择通)17 黄石理工学院毕业设计（论文）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所谓的读端口与读引脚计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上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器，CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作，这是由硬件自动完成的不需要我们操心，然后再实行读引脚操作否则就可能读入出错，为什么看上面的图如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q为加到场效应管栅极的信号为了，该场效应管就导能对地呈现低阻抗，此时即使引脚上输入的信号为了，也会因为端口低阻抗而使信号变低使得外加的确信号读入后不一定是1，若先执行置1操作，则可以使场效应管截至引脚信号直接加到三态缓冲中实现正确的读入由于在输入操时还必须附加一个准备动作，所以这类I/O口被告为准双向89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口，接下来让我们再看另一个问世题，从图中可以看出这四个端口还一个差别除了P1外P0P2P3口还有其他的功能。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电理时间。SLE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用作锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用作输入编程脉冲。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作一时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据储器时，鼗跳过一个ALE脉冲。如ALE的输出可在SFR8EH地址上置之脑后。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。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/PSEN信号将不出现。17 黄石理工学院毕业设计（论文）EA/VPP：当/EA保持低电平时，此间外部程序存储器（0000H—FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加官方式1时，/EA将内部锁定为RESET：当/EA端保持高电平时，此间内部程序存府器，在FLASH编程期间，此引脚也用作施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.3显示部分2.3.1led显示驱动电路芯片74HC373　　74hc373中文资料:373为三态输出的八D透明锁存器,共有54/74S373和54/74LS373两种线路　　结构型式，其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别):　　型号tPdPD　　54S373/74S3737ns525mW　　54LS373/74LS37317ns120mW　　373的输出端O0~O7可直接与总线相连。　　当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总　　线。当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但　　锁存器内部的逻辑操作不受影响。　　当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在　　已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。17 黄石理工学院毕业设计（论文）2.3.2LED的显示驱动方式　　数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。静态显示驱动　　①静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。动态显示驱动　　②动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。主要参数　　8字高度：8字上沿与下沿的距离。比外型高度小。通常用英寸来表示。范围一般为0.25-20英寸。　　长*宽*高：长——数码管正放时，水平方向的长度；宽——数码管正放时，垂直方向上的长度；高——数码管的厚度。17 黄石理工学院毕业设计（论文）　　时钟点：四位数码管中，第二位8与第三位8字中间的二个点。一般用于显示时钟中的秒。　　数码管使用的电流与电压　　电流：静态时，推荐使用10-15mA；动态时，16/1动态扫描时，平均电流为4-5mA，峰值电流50-60mA。　　电压：查引脚排布图，看一下每段的芯片数量是多少？当红色时，使用1.9V乘以每段的芯片串联的个数；当绿色时，使用2.1V乘以每段的芯片串联的个数。数码管应用　　数码管是一类显示屏通过对其不同的管脚输入相对的电流会使其发亮从而显示出数字　　能够显示时间日期温度等所有可用数字表示的参数　　由于它的价格便宜使用简单在电器特别是家电领域应用极为广泛空调热水器冰箱等等　　绝大多数热水器用的都是数码管其他家电也用液晶屏与荧光屏常见问题　　恒流驱动与非恒流驱动对数码管的影响1、显示效果：　　由于发光二极管基本上属于电流敏感器件，其正向压降的分散性很大，并且还与温度有关，为了保证数码管具有良好的亮度均匀度，就需要使其具有恒定的工作电流，且不能受温度及其它因素的影响。另外，当温度变化时驱动芯片还要能够自动调节输出电流的大小以实现色差平衡温度补偿。2、安全性：　　即使是短时间的电流过载也可能对发光管造成永久性的损坏，采用恒流驱动电路后可防止由于电流故障所引起的数码管的大面积损坏。　　另外，我们所采用的超大规模集成电路还具有级联延时开关特性，可防止反向尖峰电压对发光二极管的损害。　　超大规模集成电路还具有热保护功能，当任何一片的温度超过一定值时可自动关断，并且可在控制室内看到故障显示。为什么数码管亮度不均匀？17 黄石理工学院毕业设计（论文）关于亮度一致性的问题是一个行业内的常见问题。　　有二个大的因素影响到亮度一致性。　　一是使用原材料芯片的选取，一是使用数码管时采取的控制方式。　　1、原材料--芯片的VF和亮度和波长是一个正态分布，　　即使筛选过芯片，VF和亮度和波长已在一个很小的范围了，生产出来的产品还是在一个范围内,结果就是亮度不一致。　　2、要保证数码管亮度一样，在控制方式选取上也有差别　　最好的办法是恒流控制，流过每一个发光二极管的电流都是相同的，这样发光二极管看起来亮度就是一样的了。如恒压控制，则导致VF不相同的发光二极管分到的电流不相同，所以亮度也不同。　　当然以上二个条件是相辅相成的。　　怎样测量数码管引脚，分共阴和共阳?找公共共阴和公共共阳：首先，我们找个电源（3到5伏）和1个1K（几百欧的也行）的电阻，VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很多，但总有一个LED会发光的，找到一个就够了，然后GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阴的了。相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阳的。也可以直接用数字万用表，红表笔是电源的正极，黑表笔是电源的负极。3.软件设计流程下面我将要介绍的是本组17 黄石理工学院毕业设计（论文）的软件设计流程，我们将以流程图来呈现本组的软件设计概念：开始初始化启动A/D转换A/D转换转换完成？单片机处理超出量程？显示电压蜂鸣器报警YNYN4.本设计的优化方案本设计的优化方案是：我们所使用的数模转换系统比较简单，17 黄石理工学院毕业设计（论文）众所周知越简单的结构就越稳定，从稳定上来讲，我们的选择是很好的；我们所使用的芯片是教学中时常用到的，在更换以及选购方面更加容易获得，具有普片性；AT89S51芯片是AT公司新推出的环保节能芯片，将来必定替代AT89C51芯片，从前景角度来讲，芯片可以使用更久。5.本设计小结通过这次的实验设计，首先是从本设计任务上的出，在了解数字电压表的要求的同时，要先根据要求做出相应的电路图。其次通过小组进行讨论我们的任务作品的所需硬件都有哪些，同时要说明的是通过对相同作用的原件进行比较的到最佳方案，在此过程中了解不同原件的工作原理和许多发散性的知识。参考文献1.李强__《电路基础》__北京出版社，20032.李刚__《新概念单片机教程》___天津大学出版社，20043.胡学海__《单片机原理应用系统设计》__电子工业出版社，20054.郭小纲__《现代电子技术》__上海人民出版社，20005.冯占玲__《数字电表检测技术》__人民邮电出版社，19996.赵新民__《电子测量》__江苏科学技术出版社，20047.吉磊__《protel99se》__电子出版社，19998.王晓明__《电子设计》__工业出版社，19999.肖数人__《电子线路概述》__西安人民出版社，2001附录：17 黄石理工学院毕业设计（论文）17'