1 设计课题任务、功能要求说明及设计方案介绍
1.1 设计课题任务
（1）该数字电压表能够测量电压范围0—5V，测量精度小数点后两位。 （2）该电压表按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入测量准备状态。 （3）按测量开始键开始测量，并将测量值显示在数码管显示器上。 （4）按测量结束键则自动返回“P.”状态。
1.2 功能要求说明
电路通电或按复位键时，显示“P.\字符，再按功能键键1，进入电压测试状态，通过改变电位器的阻值改变模拟输入电压，不断的将模拟电压转换成数字量，通过数码管显示出所测得的模拟电压。再按功能键键2退出电压测试状态，同时显示字符“P.”。在测试中测试的电压值必须和实际的电压值不超过0.02V的电压。在改变电压时，能够准确的侧量出电压的变化值。
1.3 设计方案
要实现电压的测试有多种方案，其中两种比较简单的且精确度比较高的可以分别采用并行ADC0809芯片和TLC549芯片，其中各芯片都有可取之处。
方案一：用TLC549串行芯片作模数采样芯片，占用的单片机的I/O口线少，且占用电路面积小，只是编程复杂点。
方案二：用ADC0809并行芯片作模数采样芯片，需要占用一个I/O口，不过可以循环采样8路模拟通道，占用板子的面积大，编程相对来说简单点。
本次课程设计采用方案二，采用常用的AT89S52单片机作为控制芯片，ADC0809并行芯片作模数采样芯片, ADC0809的CLOCK时钟信号脚接单片机的ALE脚经过74LS74双D触发器4分频后的信号，OE脚反接一个或非门到单片机的P3.7脚，ALE和START脚反接一个或非门到单片机的P3.6脚，EOC脚顺接一个非门到单片机的P3.2脚，ADC0809的3个通道选通地址端都接地,使芯片选通通道IN0，IN0脚接输入电压（及测试电压），ADC0809通过采样进来的数据信号送给单片机，再通过数据计算可以得到电压值，再通过显示电路，将所求得的电压值显示出来。通过调节连接IN0引脚的电位器及可调电压是在0~5V左右变化。
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1.4 数字电压表工作原理
数字电压原理：这里主要是利用ADC0809模数芯片，ADC0809芯片的基准电压脚外接电压为5V，则最大可以测得的电压为5V，ADC0809芯片的模拟输入脚通过电位器接5V电压，进行模拟采样，通过调整电位器的值改变模拟量。输入的模拟量经过ADC0809芯片内部的8位逐次逼近A/D转换器，转换成8为二进制数，其最小的分辨率为0.0196（VREF=0.0196V,即5v进行256等份)，D为转化的数字量，再通过 VIN?D?VREF/255可以求得模拟电压，最后通过数码管就可将所测得电压显示出来。数字电压表系统整体框图如下图1所示。
AT89S52 单 片 机 时钟电路 A/D转换电路 测量电压输入 复位电路 显示系统 按键电路
图1 整体框图
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2 硬件系统设计
2.1 单片机系统
接口分配电路设计如右图2所示： 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/ 地址的第八位。在这里P0口作为输入与输出分别与ADC0809的输出端和数码管显示的输入端相连，且P0外部被阻值为470?的电阻拉高。
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。
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口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，在这里用到了P3.2 /INT0（外部中断0）、 P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）、P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）。
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2.2 A/D转换模块
接口分配电路设计如图3所示： IN0～IN7为8路模拟量输入端，这里只接一路电压信号，其输入信号是由直流电源及可调电阻提供。
OUT1～OUT8为8位二进制数字量输出端，其另一端连接到AT89S52单片机进行数值转换。
ADDA、ADDB、ADDC为3位片选地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。
ALE为地址锁存允许信号，由单片机P3.6口写信号与接地信号相或取反输入，高电平有效。
CLOCK为时钟信号输入端，在这里要经过单片机的ALE脚4分频后接入信
图3 A/D转换电路
号频率就为500KHz，分频电路见图5总电路图上的接法。
START为 A／D转换启动脉冲输入端，由单片机P3.6口写信号与接地信号或取反输入一个正脉冲使其启动（脉冲上升沿使0808复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC为 A／D转换结束信号，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平取反给P3.2口（转换期间一直为低电平）。
OE为数据输出允许信号，高电平有效。当A／D转换结束时，此端由单片机P3.7读信号与接地信号相或后取反输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
2.3复位电路和时钟电路及按键
单片机在启动运行时都需要复位，使CPU和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。复位完成后，如果RST端继续保持高电平，单片机就一直处于复位状态，只要RST恢复低电平后，单片机才能进入其他工作状态。单片机的复位方式有上电自动复位和手动复位两种，是单片机统常用的上电复位和手动复位组合电路，只要Vcc上升时间不超过1ms，它们都能很好的工作[1]。
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单片机中CPU每执行一条指令，都必须在统一的时钟脉冲的控制下严格按时间节拍进行，而这个时钟脉冲是单片机控制中的时序电路发出的。单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成震荡器，XTAL1为该放大器的输入端，XTAL2为该放大器输出端，但形成时钟电路还需附加其他电路[1]。
在测量时需要按键选择，本设计直接在单片机的P1.0和P1.1口上接上两个按键分别做测量开始键和测量结束键。
本设计系统采用内部时钟方式，利用单片机内部的高增益反相放大器，外部电路简，只需要一个晶振和 2个电容即可，电路中的器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路的参数，电路中，电容器C1和C2对震荡频率有微调作用，通常的取值范围是30±10pF，在这个系统中选择了33pF；石英晶振选择范围最高可选24MHz，它决定了单片机电路产生的时钟信号震荡频率，在本系统中选择的是12MHz，因而时钟信号的震荡频率为12MHz。复位电路和时钟电路及按键图如图4所示。
图4 复位电路和时钟电路及按键
2.4 数码管显示系统设计
由于单片机的并行口不能直接驱动LED显示器，所以，在一般情况下，必须采用专用的驱动电路芯片，使之产生足够大的电流，显示器才能正常工作[7]。如
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