简易数字电压表解析
~ 学年第学期
《单片机》
课程设计报告
题目：简易数字电压表
专业：自动化
班级：自动化（2）班
姓名：
指导教师：
电气工程系
2011年5月12日
摘要
随着时代的进步，用指针式万用表测量小幅度直流电压已经显得有些不太方便。因为指针式的测量不够精确，随着长时间的使用可能会造成欧姆调零以及机械调零的磨损，这都会对数据的测量造成很多困难，而采用数字式电压表来测量就可以避免这种情况的发生，而且操作更加方便。下面本文将介绍一种由数字电路以及单片机构成的数字电压表的设计方法。数字电压表（Digital V oltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表本设计运用AT89C52单片机和ADC0809进行A/D转换,根据数据采集的工作原理，设计数字电压表，最后完成单片机与PC的数据通信,传送所测量的电压值。该新数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是0-51V(本设计量程为0-5V)。电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机钟电路、复位电路等。下位机采用89C52芯片,A/D转换采用ADC0809芯片。通过RS232行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。
关键词：ATC89C52 ADC0809数模转换器数码管MAX232译码器
Abstract
With the progress of the times, with a multimeter measuring small amplitude DC voltage has been somewhat less convenient. Because of the pointer type measurement is not accurate enough, with the use of long time may cause ohms zero and mechanical zero wear, it will cause a lot of difficulties to measure data, and using the digital voltmeter to measure can prevent this from happening, and the operation is more convenient. This paper will introduce a kind of digital voltage meter is composed of a digital circuit and MCU design method. Digital voltmeter (Digital V oltmeter) referred to as DVM, it is the use of digital measuring technology, the continuous analog (DC input voltage) into discontinuous, discrete digital form and to display the design using AT89C52 single chip microcomputer and ADC0809 A/D conversion, according to the working principle of the data acquisition, the design of digital voltage meter, data communication finally completed the SCM and PC, transmit the measurement of voltage. The new digital voltmeter to measure the voltage type is DC, the measuring range is 0-51V (the design range is 0-5V). The circuit includes: data acquisition circuit of the MCU minimum design, interface circuit, SCM and PC MCU clock circuit, reset circuit etc.. The machine adopts 89C52 chip, A/D conversion chip ADC0809 is used. Communication through the RS232 port and PC data transmission, DC voltage measurement.
Keywords: ATC89C52 ADC0809 DAC digital tube MAX232 decoder
插图清单
图2-2 51型单片机引脚 (5)
图2-3 ADC0809引脚图 ................................................................................ 错误！未定义书签。图3-1 系统框图 ............................................................................................ 错误！未定义书签。图3-2 电源模块 ............................................................................................ 错误！未定义书签。图3-3 ADC模数转换 .................................................................................... 错误！未定义书签。图3-4 单片机最小系统 ................................................................................ 错误！未定义书签。图3-5 液晶显示电路 .................................................................................... 错误！未定义书签。图4-1 主程序流程图 .................................................................................... 错误！未定义书签。图4-2 子程序流程图 .................................................................................... 错误！未定义书签。图5-1 总电路图 ............................................................................................ 错误！未定义书签。图5-2 仿真结果 ............................................................................................ 错误！未定义书签。
目录
1.1 数字电压表发展的必然性.......................................................... 错误！未定义书签。
1.2 数字电压表的类型...................................................................... 错误！未定义书签。第二章设计内容与方案............................................................................... 错误！未定义书签。
2.1 系统方案确定.................................................................................. 错误！未定义书签。
2.2 器件选择.......................................................................................... 错误！未定义书签。
2.3 51单片机介绍.................................................................................. 错误！未定义书签。
2.4 AD转换器介绍 ................................................................................ 错误！未定义书签。第三章数字电压表部分设计....................................................................... 错误！未定义书签。
3.1 电源模块...................................................................................... 错误！未定义书签。
3.2 ADC模数转换电路 .................................................................... 错误！未定义书签。
3.3 单片机.......................................................................................... 错误！未定义书签。
3.4 液晶显示...................................................................................... 错误！未定义书签。第四章软件设计........................................................................................... 错误！未定义书签。
4.1 主程序.......................................................................................... 错误！未定义书签。
4.2 子程序.......................................................................................... 错误！未定义书签。
4.3 简易数字电压表源程序.............................................................. 错误！未定义书签。第五章总电路图及仿真............................................................................... 错误！未定义书签。
5.1 仿真总电路图.............................................................................. 错误！未定义书签。
5.2 仿真结果显示.............................................................................. 错误！未定义书签。第六章心得与体会....................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献......................................................................................................... 错误！未定义书签。
第一章绪论
对简易数字电压表的设计，掌握目前自动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。数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。
1.1 数字电压表发展的必然性
电子科学技术日益发展, 电子测量也变的越来越普遍, 并且对测量的精度和功能的要求也越来越高, 而电压的测量甚为突出,因为电压的测量最为普遍。而且随着电子技术的发展, 更是经常需要测量高精度的电压,而传统的模拟式（即指针式）电压表已有100多年的发展史，虽然不断改进与完善，仍无法满足现代电子测量的需要，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
数字电压表（Digital Voltmeter）简称3.2DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。智能化数字电压表则是最大规模集成电路（LSI）、数显技术、计算机技术、自动测试技术（ATE）的结晶。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。数字电压表的基本原理，是对直流电压进行模数转换，其结果用数字直接显示出来，按其基本工作原理可以分为积分式和比较式两大类。
1.2 数字电压表的类型
(1)斜波型数字电压表出现较早，结钩简单是它的优点，但是它的抗干扰能力差，精皮不能很高，测试时间随被测位大小而变，这些是不足之处。有些低精度表常用这种型式，以达到降低价格、减小体积之目的。
(2)逐次比较型数字电压表出现最早，它是从电位差计演变来的，因而直流电位差汁高精度的特点就被它沿袭过来。此外，它的测试速度很高而且恒定也是一个优点。其缺点是抗干扰能力差。为发挥其优点，它常被应用于干扰小时的精密测显及高速测量等方面，巡回检测装咒的测量仪表就常用这种型式。
(3)电压一频率(V-F)变换型数字电压表是积分型数字电压表中出现最早的一种，它在抗干扰方面有所改进，但对过零干扰仍无能为力，所以虽然在此鉴础上又有一些新的结构出现，但是在单独构成数字电压表上已出现了被淘汰的趋势。不过把被测摄值的大小直接变换成频率大小的原理仍然被广泛应用，在测磁及其他测量中仍占据着重要的地位。
(4)双斜积分型数字电压表抗千扰能力很强，并且可以达到较高的精度，它的结构也比较简单，作为数字电压表是比较合适的型式。这种原理被用于制成各种型式，在普通等级的仪表中常被采用。近年来一些廉价的仪表也采用这种型式。
(5)脉冲调宽型数字电压表，就其性能而言和双斜积分型数宇电压表相接近。结构上比双斜积分型数字电压表稍微复杂，但其功能比双斜积分型数字电压表广，特别是这一原理作为高精度乘法器在电能的精密测量及作为新型电位差计、比较仪等方面的应用具有特殊的意义。
第二章设计内容与方案
2.1 系统方案确定
按系统功能实现要求，决定控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其他A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如下。
图2-1 方案流程图
P0：地址数据低8位口P1：普通I/O口P2：地址高8位口P3：特殊功能口
晶振电路保证信号传输同步，串口通信是与外界进行信息交换的一种方式，按键电路中一个按键是单路和轮流显示的选择，一个按键是单路时的通道选择。
2.2 器件选择
A/D转换器芯片ADC0809，AT89C52单片机，1602液晶显示器；
2.3 51单片机介绍
51单片机是对目前所有兼容intel8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是inte l的8031单片机，后来随着技术的发展，成为目前广泛应用的８为单片机之一。单片机是在一块芯片内集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称为MCU。51系列单片机内包含以下几个部件：
一个８位CPU；一个片内振荡器及时钟电路；
4KB的ROM程序存储器；
一个128B的RAM数据存储器；
寻址64K B外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路；
32条可编程的I/O口线；
两个16位定时／计数器；
一个可编程全双工串行口；
５个中断源、两个优先级嵌套中断结构。
引脚功能：Vcc:电源电压；GND:地
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入。flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。（P1.0/T2）和（P1.1/T2EX）。
P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX＠DPTR 指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX＠R I指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。
P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上位电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线之外，更重要的用途是它的第二功能，P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片复位。
ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：
每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。
如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。
PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次RSEN信号。
EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H －FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。
XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
外部时钟：输入端接在XTAL1
输出端接在XTAL2
晶体可以在1.2mhz-12mhz中任选，电容可以在20-60uf之间选择。 74l s244：是一个缓冲输入口，同时也是一个单向驱动器一减轻总线负担。
mc14024：用与二进制计数。
ADC0809：A/D转换器。
图2-2 51型单片机引脚
2.4 AD转换器介绍
ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式ＡＤ转换器。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。
ADC0809是采样频率为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个单断模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
1 ）主要特性
1）8路8位A／D转换器，即分辨率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 ）内部结构
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A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。
3 ）外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。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转换启动信号，输入，高电平有效。
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（+）和REF（-）：基准电压。
VCC：电源，单一＋5V。
GND：地。
ADC0809的工作过程是：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。
图2-3 ADC0809引脚图
第三章数字电压表部分设计
此次设计的是数字电压表，要求的电压范围是0~5v，而设计扩展的量程为0~25v。系统设计主要包括四个部分：分别是电源模块、AD模数转换部分、51单片机最小系统部分、1602液晶显示部分。首先由单片机初始化ADC0809模数转换芯片和1602液晶显示，当外接被测电压后，ADC0809将模拟电压信号转换为数字信号输入到单片机的I/O口，通过单片机处理后将电压的大小显示在1602液晶上面。如下是本次设计作品的框图：
图3-1 系统框图
3.1 电源模块
由于此次系统的芯片工作电压为+5v，所以用常用的三端稳压器LM317和LM337构成的电源系统供电，其中ADC0809要提供一个准确的参考电源才能正常的工作，而LM317正好能够达到要求。
图3-2 电源模块
3.2 ADC模数转换电路
由于ADC0809是带地址锁存的模数转换器件，ADDA、ADDB、ADDC为模
拟通道选择，编码为000~111分别选中IN0~IN7。ALE为地址锁存信号，其上升
沿锁存ADDA、ADDB、ADDC的信号，译码后控制模拟开关，接通八路模拟输入中相应的一路。CLK为输入时钟，为AD转换器提供转换的时钟信号，典型工作频率为640KHz。STAR T为AD转换启动信号，正脉冲启动ADDA~ADDC 选中的一路模拟信号开始转换。OE为输出允许信号，高电平时候打开三态输出缓存器，是转换后的数字量从D0~D7输出。EOC为转换结束信号，启动转换后EOC变为低电平，转换完成后EOC编程高电平。
图3-3 ADC模数转换
3.3 单片机
单片机的最小系统如下所示
图3-4 单片机最小系统
3.4 液晶显示
以下是液晶引脚的接线图，中间没有接线的为数据控制端口。字符型通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样：
图3-5 液晶显示电路
第四章软件设计
4.1 主程序
在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后，将显示每一通道的A/D转换值，每个通道的数据显示时间为1S左右。主程序在调用显示子程序和测试之程序之间循环，主程序流程图见图。
4.2 子程序
显示子程序采用动态扫描法实现四位数码管的数值显示。测量所得的A/D转换数据放在70H~77H内存单元中，测量数据在显示时需转换成10进制BCD码放在78H~7BH单元中，其中7BH存放通道标志数。寄存器R3用作8路循环控制，R0用作显示数据地址指针。
图4-2 子程序流程图
4.3 简易数字电压表源程序
#include
#include
#define addata P0 //模拟电压数据采集入口
#define Disdata P1 //显示数据段码输出口
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit START=P2^4; //启动一次转换位
sbit ALE=P2^3; //地址锁存位
sbit OE=P2^5; //0809输出控制位
sbit EOC=P3^7; //A/D转换结束标志位
sbit DISX=Disdata^0; //LED小数点控制位
sbit k1=P3^5; //循环/单路选择控制位
sbit k2=P3^6; //显示通道控制位
sbit A=P2^0;
sbit D=P2^1;
sbit C=P2^2;
uchar code dis_7[11]={0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49,0x41,0x1F,0x01,0x09,0xFF};
/*共阳8段LED数码管段码表0.1.2.3.4.5.6.7.8.9.不亮*/
uchar code scan_con[4]={0xf1,0xf2,0xF4,0xF8};
//四位数码管数值动态扫描显示控制
uchar data ad_data[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
//定义8个数据内存单元
uint data dis[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
//定义4个显示数据单元和1个数据存储单元
/**********1ms延时子函数***********/
delaylms(uint t) //t=1
{
uint i,j;
for(i=0;i for(j=0;j<100;j++) ; } /************显示扫描子函数***************/ scan() { uchar k,n; int h; dis[3]=1; //通道初值为1 for(n=0;n<8;n++) //每次显示8个数据 { if(k2==0) break; dis[2]=ad_data[n]/51; dis[4]=ad_data[n]%51; //余数暂存 dis[4]=dis[4]*10; //计算十位 dis[1]=dis[4]/51; dis[4]=dis[4]%51; dis[4]=dis[4]*10; //计算百分位 dis[0]=dis[4]/51; for(h=0;h<100;h++) //每个通道显示时间控制约为一秒 { if(k2==0) break; for(k=0;k<4;k++) //4位LED扫描控制 { if(k2==0) break; Disdata=dis_7[dis[k]]; if(k==2) { DISX=0; } P3=scan_con[k]; //P3.0-P3.3控制四个数码管的输出 delaylms(3); P3=0xff; } } if(k2==1) dis[3]++; if(dis[3]>=8) dis[3]=0; } } /*************通道选择函数*********************/ tongdao() { uint m,i,n; dis[2]=ad_data[n]/51; dis[4]=ad_data[n]%51; //余数暂存 dis[4]=dis[4]*10; //计算十分位 dis[1]=dis[4]/51; dis[4]=dis[4]%51; dis[4]=dis[4]*10; //计算百分位 dis[0]=dis[4]/51; for(m=0;m<100;m++) //每个通道显示时间控制约为一秒 { if(k2==0) break; for(i=0;i<4;i++) //4位LED扫描控制 { Disdata=dis_7[dis[i]]; if(i==2) { DISX=0; } P3=scan_con[i]; //P3.0-P3.3控制四个数码管的输出 delaylms(3); P3=0xff; } } } /*************0809A/D转换子函数*******************/ test() { uchar m; for(m=0;m<8;m++) { switch (m) { case 0:{A=0;D=0;C=0;break;} case 1:{A=1;D=0;C=0;break;} case 2:{A=0;D=1;C=0;break;} case 3:{A=1;D=1;C=0;break;} case 4:{A=0;D=0;C=1;break;} case 5:{A=1;D=0;C=1;break;} case 6:{A=0;D=1;C=1;break;} case 7:{A=1;D=1;C=1;break;} } START=1; ALE=START; //转换通道地址锁存 _nop_(); _nop_(); START=0; ALE=0; //开始转换命令 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();//延时8US while(EOC==0) { _nop_(); } //等待转换结束 OE=1; ad_data[m]=addata; delaylms(1); OE=0; } } /************************主函数***************************/ main() { uint n,m; P0=0xff; //初始化窗口 P1=0x00; P3=0xff; while(1) { 课题交流毫伏表设计 系别 专业 年级 姓名 学号 指导教师 目录 第一章引言 (2) 1.1摘要 (2) 1.2 设计目的 (2) 1.3设计任务及要求 (2) 1.4 课程设计过程 (2) 第二章系统方案选择和论证 (3) 2.1基本方案论证 (3) 2.2输出部分中各模块的方案选择 (3) 2.3总体方案设计 (4) 第三章AT89C51的结构 (5) 3.1AT89C51的概述 (5) 3.2 AT89C51部结构 (5) 3.3存储器和特殊功能寄存器的介绍 (5) 3.4时钟电路和复位电路 (7) 第4章元器件的选择 (7) 4..1显示 (7) 4.2 模数（A/D）芯片 (11) 4.3 数模AC/DC736芯片 (13) 4.4 OP07 (13) 第五章电路的设计 (14) 5.1时钟电路 (15) 5.2A/D转换程序 (17) 第6章系统的调试 (18) 6.1 硬件的调试 (18) 6.2软件调试 (19) 参考文献 (20) 附录 (20) 程序清单 (20) 元件清单 (25) 容摘要 本次设计主要解决AC/DC转换、A/D转换、数据处理及显示控制等几个模块。控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0809。要求交流毫伏表检测信号的电压围：1mv—2v ，输入信号的频率围：10Hz-2000KHz，并在LCD1602液晶上显示测量电压信号。 关键词AT89C51单片机；电压测量；A/D转换；LCD1602液晶显示；AC/DC 转换；放大；衰减。 1.2 设计目的 本课程的任务是通过“交流毫伏表的设计”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，通过这一设计实践过程，锻炼学生的动手能力和分析，解决问题的能力；积累经验，培养按部就班，一丝不苟的工作个对所学知识的综合应用能力。 1.3设计任务及要求 1、设计一个交流毫伏表，检测信号的电压围：1mv—2v。 2、输入信号的频率围：10Hz-2000KHz 3、查阅相关资料，了解交流毫伏表的各种现实发法极其特点，并着重掌 握交流毫伏表的设计及显示等。 4、熟悉并掌握个芯片的功能极其管脚分。 5、检测设计电路中所需要的各种电子元器件。 6、对设计的交流毫伏表进行装接与调试，要时设计的电路达标。 7、完成设计交实物图极其设计报告。 1.4课程设计过程 1、各组组成员讨论并进行软硬件系统设计，经指导老师同意进行具体方 案实施。 2、将可行方案硬件电路焊接在万能板上，并检查。 3、软硬件仿真。 单片机课程设计报告 简易数字电压表 一、设计任务与要求 1.电压表的测量范围为0-5V; 2.测量精度约为20mV。 二、方案设计与论证 方案一： 选择MC14433A/D转换器、CD4511等元器件设计电路： 方案二： 用单片机设计电路： 设计采用STC89C52单片机、A/D转换器ADC0809和共阴数码管为主要硬件，分析了数字电压表Proteus软件仿真电路设计及编程方法。将单片机应用于测量技术中，采用ADC0809将模拟信号转化为数字信号，用STC89C52实现数据的处理。通过数码管以扫描的方式完成显示。 方案比较： 方案1：3为半双积分式A/D转换器MC14433转换精度为读数的±0.05%±1字，并能很方便地判断出是否超欠量程，以便于量程的自动切换功能的实现，其中集成了双积分式A/D转换器所有的CMOS模拟电路和数字电路。具有输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能。缺点是工作速度低，且外围电路需配基准电源，短译码驱动器和位驱动器，电路较复杂。 方案2：设计电路简单。易于控制，且性能稳定；单调试过程需要一定的编程基础，可利用Proteus软件仿真电路设计和调试。Proteus软件是一种电路分析和实物模拟仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以进行仿真、分析（SPICE）各种模拟器件和集成电路，是集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能强大，具有系统资源丰富、硬件投入少、形象直观等优点，因此可用此软件方便调试电路。 经过以上两种方案的特点比较，方案二中的电路设计采用比较常见的元器件，对这种方案有一定的专业基础，故采用第二种方案。 三、单元电路设计与参数计算 1 A/D转换模块 1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。 1.3 本次设计要求 本次设计的作品要求制作数字电压表的量程为0到10v，由于用到的模数转换芯片是ADC0809，设计系统给的供电电压为+5v，所以能够测量的电压围为-0.25v到5.25v之间，但是一般测量的直流电压围都在这之上，所以采用电阻分压网络，设计的电压测量围是0到25v之间，满足设计要求的最大量程5v的要求。同时设计的精度为小数点后三位，满足要求的两位小数的精度，在不考虑AD芯片的量化误差的前提下，此次设计的精度能够满足一般测量的要求。 2单片机和AD相关知识 2.1 51单片机相关知识 51单片机是对目前所有兼容intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是intel的8031单片机，后来随着技术的发展，成为目前广泛应用的８为单片机之一。单片机是在一块芯片集成了CPU、RAM、ROM、定时器／计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称为MCU。51系列单片机包含以下几个部件： 一个８位CPU；一个片振荡器及时钟电路； 4KB的ROM程序存储器； 一个128B的RAM数据存储器； 寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路； 32条可编程的I/O口线； 两个16位定时／计数器； 一个可编程全双工串行口； ５个中断源、两个优先级嵌套中断结构。51系列单片机如下图： 图1 51单片机引脚图 引言 数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本论文重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。 1 实训要求 （1）基本要求： ①实现8路直流电压检测 ②测量电压范围0-5V ③显示指定电压通道和电压值 ④用按键切换显示通道 （2）发挥要求 ①测量电压范围为0-25V ②循环显示8路电压 2 实训目的 （1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理； （2）掌握单片机的借口技术及，ADC0809芯片的特性，控制方法； （3）通过这次实训设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术；（4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计的方法和调试技术。 3 实训意义 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使自身了解开发单片机应用系统的全过程，强化巩固所学知识，为以后的学习和工作打下基础。 4 总体实训方案 测量一个0——5V的直流电压，通过输入电路把信号送给AD0809，转换为数字信号再送至89s52单片机，通过其P1口经数码管显示出测量值。 4.1 结构框图 如图1—1所示 图1—1 一、简易数字电压表的设计 l ．功能要求 简易数字电压表可以测量0～5V 的8路输入电压值，并在四位LED 数码管上轮流显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019 V ，测量误差约为土0.02V 。 2．方案论证 按系统功能实现要求，决定控制系统采用A T89C52单片机，A ／D 转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其它A ／D 转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如图1-1。 3．系统硬件电路的设 计 简易数字电压测量电 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1-2所示。A ／D 转换由集成电路0809完 成。0809具有8路模拟输人 端口，地址线(23～25脚)可决定对哪一路模拟输入作A ／D 转换，22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存，6脚为测试控制，当输入一个2us 宽高电平脉冲时，就开始A ／D 转换，7脚为A ／D 转换结束标志，当A ／D 转换结束时，7脚输出高电平，9脚为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1 MHz 时钟。单片机的P1、P3.0～P3.3端口作为四位LED 数码管显示控制。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。P0端口作A ／D 转换数据读入用，P2端口用作0809的A ／D 转换控制。 4．系统程序的设计 （1）初始化程序 系统上电时，初始化程序将70H ～77H 内存单元清0，P2口置0。 （2）主程序 在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后，将 图1-1 数字电压表系统设计方案 自动化与电气工程学院 电子技术课程设计报告 题目数字电压表的制作 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 二○一三年七月 一、课程设计的目的与意义 1.课程设计的主要目的，是通过电子技术综合设计，熟悉一般电子电路综合设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法。 2.同时了解双积分式A/D转换器ICL7107的性能及其引脚功能，熟悉集成电路ICL7107构成直流数字电压表的使用方法，并掌握其在电路中的工作原理。 3.通过设计也有助于复习和巩固以往的模电、数电内容，达到灵活应用的目的。在完成设计后还要将设计的电路进行安、调试以加强学生的动手能力。在此过过程中培养从事设计工作的整体观念。 4.利用双积分式A/D转换器ICL7107设计一数字电压表，量程为-1.99—+1.99，通过七段数码管显示。 二、电路原理图 数字电压表原理图 三、课程设计的元器件 1.课程设计所使用的元器件清单： 2.主要元器件介绍 （1）芯片ICL7107： ICL7107的工作原理 双积分型A/D转换器ICL7107是一种间接A/D转换器。它通过对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用脉冲时间间隔，进而得出相应的数字性输出。 它的原理性框图如图所示，它包括积分器、比较器、计数器，控制逻辑和时钟信号源。积分器是A/D转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器先后对输入信号电压和基 准电压进行两次积分。比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较，比较的结果作为数字电路的控制信一号。时钟信号源的标准周期Tc 作为测量时间间隔的标准时间。它是由内部的两个反向器以及外部的RC组成的。其振荡周期Tc=2RCIn1.5=2.2RC 。 ICL7106A/D转换器原理图 计数器对反向积分过程的时钟脉冲进行计数。控制逻辑包括分频器、译码器、相位驱动器、控制器和锁存器。 分频器用来对时钟脉冲逐渐分频，得到所需的计数脉冲fc和共阳极LED数码管公共电极所需的方波信号fc。 译码器为BCD-7段译码器，将计数器的BCD码译成LED数码管七段笔画组成数字的相应编码。 驱动器是将译码器输出对应于共阳极数码管七段笔画的逻辑电平变成驱动相应笔画的方波。 控制器的作用有三个：第一，识别积分器的工作状态，适时发出控制信号，使各模拟开关接通或断开，A/D转换器能循环进行。第二，识别输入电压极性，控制LED 数码管的负号显示。第二，当输入电压超量限时发出溢出信号，使千位显示“1" ，其余码全部熄灭。 钓锁存器用来存放A/D转换的结果，锁存器的输出经译码器后驱动LED 。它的每个测量周期自动调零（AZ）、信号积分（INT）和反向积分（DE）三个阶段。 目录 摘要........................................................................ I 1 绪论. (1) 1.1数字电压表介绍 (1) 1.2仿真软件介绍 (1) 1.3 本次设计要求 (2) 2 单片机和AD相关知识 (3) 2.1 51单片机相关知识 (3) 2.2 AD转换器相关知识 (4) 3 数字电压表系统设计 (5) 3.1系统设计框图 (5) 3.2 单片机电路 (5) 3.3 ADC采样电路 (6) 3.4显示电路 (6) 3.5供电电路和参考电压 (7) 3.6 数字电压表系统电路原理图 (7) 4 软件设计 (8) 4.1 系统总流程图 (8) 4.2 程序代码 (8) 5 数字电压表电路仿真 (15) 5.1 仿真总图 (15) 5.2 仿真结果显示 (15) 6 系统优缺点分析 (16) 7 心得体会 (17) 参考文献 (18) 1 绪论 1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。 1.2仿真软件介绍 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是: (1)现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 (2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、 A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 (3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。 (4)具有强大的原理图绘制功能。 可以仿真51系列、A VR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的 课程设计说明书 简易数字电压表的设计 院（系） 专业机械电子工程 班级二班 学生姓名 指导老师 2015 年 3月 13 日 课程设计任务书 兹发给机械电子工程（2）班学生课程设计任务书，内容如下： 1．设计题目：简易数字电压表的设计 2．应完成的项目： （1）可测0~5V的8路电压输入值； （2）在LED数码管上轮流显示； （3）单路选择显示； （4）利用功能键可以实现滚动显示，显示启动/停止等； 3．参考资料以及说明： [1]刘瑞新.单片机原理及应用教程[M].北京：机械工业出版社, 2003.7 [2]张俊,钟知原,王日根.简易数字电压表的设计[J].科协论坛：下半月,2012（8）34-35 [3]赵静,刘少聪,丁浩.王莉莎.基于单片机的数字电压表的设计[J].数字技术与应用,2011(6):121-125 [4]魏立峰.单片机原理及应用技术[M].北京大学出版社，2005年 [5]谭浩强.C语言程序设计（第二版）[M].北京：清华大学出版社,2005.12 4．本设计任务书于2015年3月2日发出，应于2015年3月13日前完成，然后进行答辩。 专业教研室、研究所负责人审核年月日 指导教师签发年月日 课程设计评语： 课程设计总评成绩： 课程设计答辩负责人签字： 年月日 摘要 在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。 数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。 本实验设计主要讲述了数字电压表的设计过程，主要包括硬件设计和程序设计，硬件主要包括以STC89C51单片机为主要控制电路、数据采样电路、显示电路等，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STC89C51单片机作为控制核心，驱动控制四块数码管显示被测电压，以ADC0809为模数转换数据采样，实现被测电压的数据采样，使得该数字电压表能够测量0－5V之间的直流电压值。 关键词：STC89C51、ADC0809、显示电路、数据采样 简易数字电压表设计 一、设计要求 1、利用ADC0809设计一简易数字电压表，要求可以测量0—5V之间8路输入电压值、电压值由四位LED数码管显示，并在数码管上轮流显示或单路选择显示； 2、测量最小分辨率为0.019V,测量误差为±0.02V。 二、设计作用与目的 利用AT89S51与ADC0809设计制作一个数字表，能够测量直流电压值。 三、所用设备及软件 单片机AT89S51、ADC0809芯片、PC设计台 四、系统设计方案 本设计采用AT89S51单片机芯片配合ADC0809模/数转换芯片构成一个简易的数字电压表，原理框图如图1所示。该电路通过ADC0809芯片采样输入口IN0输入的0～5 V的模拟量电压，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AT89S51芯片的P0口。AT89S51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，并通过其P1口经三极管驱动，再传送给数码管。同时它还通过其三位I/O口P3.0、P3.1、P3.2产生位选信号，控制数码管的亮灭。另外，AT89S51还控制着ADC0809的工作。其ALE管脚为ADC0809提供了1MHz工作的时钟脉冲；P2.3控制ADC0809的地址锁存端(ALE)；P2.4控制ADC0809的启动端(START)；P2.5控制ADC0809的输出允许端(OE)；P3.7控制ADC0809的转换结束信号(EOC)。 图1 系统原理框图 本设计与其它方法实现主要区别在于元器件上例如：AT89C51与AT89C51、AT89S51在AT89C51的基础上，又增加了许多功能，性能有了较大提升。 1.ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。 2.工作频率为33MHz，大家都知道89C51的极限工作频率只有24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。 3.具有双工UART串行通道。 4.内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。 5.双数据指示器。 6.电源关闭标识。 7.全新的加密算法，这使得对于89S51的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。 8.兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。在89C51上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。 五、系统硬件设计 5.1 模数转换芯片ADC0809 ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器。它可以和微型计算机直接接口。ADC0809转换器的系列芯片是ADC0808，可以相互替换。 摘要 LabVIEw 8．5版本的工程技术比以往任何一个版本都丰富．它采用了中文界面，各个控件的功能一目了然。利用它全新的用户界面对象和功能，能开发出专业化、可完全自定义的前面板。LabVIEw 8．5对数学、信号处理和分析也进行了重大的补充和完善，信号处理分析和数学具有更为全面和强大的库，其中包括500多个函数。所以在LabVIEw 8．5版本下能够更方便地实现虚拟电压表的设计。 虚拟电压表是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它由控制模块、仪器模块和软件组成，由软件编程来实现仪器的功能。在虚拟仪器中，计算机显示器是惟一的交互界面，物理的开关、按键、旋钮以及数码管等显示器件均由与实物外观相似的图形控件来代替，操作人员只要通过鼠标或键盘操作虚拟仪器面板上的旋钮、开关、按键等设置各种参数，就能根据自己的需要定义仪器的功能。在虚拟电压表的设计中，考虑到仪器主要用于教学和实验，使用对象是学生，因此将引言中提到的三种检波方式的仪器合为一体，既简化了面板操作，又便于直接对比。 该电压表主要用于电路分析和模拟电子技术等实验课的教学和测量仪器，能够使学习者了解和掌握电压的测量和电压表对各种波形的不同响应。因此，虚拟电压表应具备电源开关控制、波形选择，以及显示峰值、有效值和平均值三种结果，且输入信号的大小可调节等功能。虚拟电压表由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，硬件设备与接口包括仪器接口设备和计算机，设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通信，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作相对应的各种控件。在此，用软件虚拟了一个信号发生器。该信号发生器可产生正弦波、方波和三角波，还可以输入公式，产生任意波形。根据需要，可调节面板上的控件来改变信号的频率和幅度等可调参数，然后检测电压表的运行情况。因此，在LabVIEW图形语言环境下设计的虚拟电压表主要分为两个部分：第一部分是虚拟电压表前面板的设计；第二部分是虚拟电压表流程图的设汁。 一、设计题目：简易数字电压表的设计 二、设计目的 自动化专业的专业实践课程。本课程的任务是使学生通过“简易数字电压表的设计”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，通过这一设计实践过程，锻炼学生的动手能力和分析，解决问题的能力；积累经验，培养按部就班，一丝不苟的工作个对所学知识的综合应用能力。 三、设计任务及要求 设计电压表并实现简单测量。具有以下基本功能： ⑴可以测量0~5V的8路输入电压值； ⑵可在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示； ⑶测量最小分辨率为0.019V； ⑷.测量误差约为±0.02V； ⑸带有一定的扩展功能； 目录 第一章摘要 (4) 第二章智能仪表目前的发展状况 (4) 第三章设计目的 (6) 第四章设计要求 (6) 第五章设计方案与比较论证 (6) 5.1 单片机电路设计 (6) 5.2 电源方案 (8) 5.3 显示方案 (9) 5.4 A/D采样方案 (10) 5.5串口通讯方案 (12) 5.7 高压，短路报警 (14) 5.8 键盘 (14) 第六章方案设计 (15) 6.1 硬件设计 (15) 6.2 软件设计 (16) 第七章性能测试 (18) 电压测试 (18) 第八章结果分析 (19) 第九章设计体会 (19) 参考文献 (20) 附录 (20) 元器件清单 (20) 程序清单 (20) 第一章摘要 本报告介绍了基于AT89S52单片机为核心的、以AD0809数模转换芯片采样、以1602液晶屏显示的具有电压测量功能的具有一定精度的数字电压表。在实现基础功能要求之上扩展了串口通讯、时钟功能、高压报警、短路测试、电阻测量、交流电压峰峰值和周期测试等功能，使系统达到了良好的设计效果和要求。 关键词：AT89S52单片机模数转换液晶显示扩展功能 ABSTRACT：The report describes the AT89S52 based on the microcontroller as the core, AD0809 digital-to-analog converter chip sampling, to 1602 LCD display with voltage measurement function with a certain precision of digital voltage meter. In achieving functional requirements based upon the expansion of serial communications, high-pressure alarm, short circuit, electrical resistivity measurement, AC voltage and the peak of cycle testing and other functions, allowing the system to achieve good results and the design requirements. Keywords : AT89S52 SCM analog-to-digital conversion functions LCD expansion 第二章智能仪表目前发展状况 在自动化控制系统中，仪器仪表作为其构成元素，它的技术进展是跟随控制系统技术的发展的。常规的自动化仪器仪表适应常规控制系统的要求，它们以经典控制理论和现代控制理论为基础，以控制对象的数学模型为依据。当今，控制理论已发展到智能控制的新阶段，自动化仪器仪表的智能化就成为必然和必须。本文将就自动化仪器仪表的智能化的状况与进展，以及当今对智能仪器仪表研究、开发热点做概要的分析与表述。作者建议人们关注自动化仪器仪表智能化技术的进展，关注仪器仪表装置 1.设计主要内容及要求； 设计一个多功能数字电压表。 要求：1）硬件电路设计，包括原理图和PCB板图。 2）数字电压表软件设计。 3）要求能够测量并显示直流电压、交流电压，测量范围0.002V---2V。 2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求； （1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。 （2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。 （3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。 （4）. 课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3.时间进度安排； 中文摘要 随着微型计算机及微电子技术在测试领域中的广泛应用，仪器仪表在测量原理、准确度、灵敏度、可靠性、多种功能及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，逐步形成了完全突破传统概念的新一代仪器——智能仪器。智能化是现代仪器仪表的发展趋势，许多嵌入式系统、电子技术和现场总线领域的新技术被应用于智能仪器仪表的设计，尤其是嵌入式系统的许多新的理念极大地促进了智能仪器仪表技术的发展。 今年来，随着大规模集成电路的发展，有单片A/D转换器构成的数字电压表获得了迅速普及和广泛应用，它是目前在电子测量及维修工作中最常用、最得力的一种工具类数字仪表。数字电压表具有很高的性价比，其主要优点是准确度高、分辨力强测试功能完善、测量速率快、显示直观。 测试仪器的智能化已是现代仪器仪表发展的主流方向。因此学习智能仪器的工作原理、掌握新技术和设计方法无疑是十分重要的。 关键词智能，数字，电压表，仪器仪表 电子制作课程考核报告 课程名称简易数字直流电压表的设计 学生姓名贾晋学号1313014041 所在院(系)物理与电信工程 专业班级电子信息工程1302 指导教师秦伟 完成地点 PC PROTEUS 2015年 6 月 13 日 简易数字直流电压表的设计 简易数字直流电压表的设计 摘要本文介绍一种基于AT89C51单片机的简易数字电压表的设计。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换芯片为ADC0808，它主要负责把采集到的模拟量转换为数字量再传送到数据处理模块。数据处理则是由芯片AT89C51来完成，主要负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；并且,它还控制着ADC0808芯片工作。 该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-200V的模拟直流输入电压值，并通过数码管显示。 关键词单片机；数字电压表；AT89C51；ADC0808 目录 1 引言............................................................................................... 2 总体设计方案............................................................................... 2.1设计要求 ............................................................................... 2.2 设计思路 .............................................................................. 2.3 设计方案 .............................................................................. 3 详细设计....................................................................................... 3.1 A/D转换模块 .................................................................... 3.2 单片机系统 ........................................................................ 3.3 时钟电路 ............................................................................ 3.4 LED显示系统设计 ........................................................... 3.5 总体电路设计 .................................................................... 4 程序设计....................................................................................... 4.1 程序设计总方案 ................................................................ 4.2 系统子程序设计 ................................................................ 5 仿真............................................................................................. 5.1 软件调试 (11) 5.2 显示结果及误差分析 ........................................................ 结论................................................................................................. 参考文献........................................................................................... 附录................................................................................................... 基于51单片机的数字电压表设计 二级学院铜陵学院 专业自动化 班级 组号 组员 指导教师 简易的数字电压表的设计 目录 一课程设计任务书·····························································································································错误！未定义书签。 1.1 设计题目、目的····················································································································错误！未定义书签。 1.2 题目的基本要求和拓展功能··························································································错误！未定义书签。 1.3 设计时间及进度安排··········································································································错误！未定义书签。 二设计内容············································································································································错误！未定义书签。 2.1 元器件选型······························································································································错误！未定义书签。 2.2 系统方案确定·························································································································错误！未定义书签。 2.3 51单片机相关知识··············································································································错误！未定义书签。 2.4 AD转换器相关知识··············································································································错误！未定义书签。 三数字电压表系统设计 (7) 3.1系统设计框图 (8) 3.2 单片机电路 (9) 3.3 ADC采样电路 (10) 3.4显示电路 (11) 3.5供电电路和参考电压·························································································································································· 3.6 数字电压表系统电路原理图·········································································································································四软件部分 4.1 主程序 4.2 显示子程序 五数字电压表电路仿真 5.1 仿真总图 5.2 仿真结果显示 六系统性能分析 七心得体会 - 2 - 毕业设计（论文） 题目：数字电压表的设计与制作年级专业：电气自动化14321班 学生姓名：秦小钧 指导教师：杨海蓉 2016年 10 月 13 日 毕业设计任务书 毕业设计题目：数字电压表的设计与制作 题目类型工程设计题目来源学生自选题 毕业设计时间从 2016/09/25 至 2016/10/13 1.毕业设计内容要求： 采用AT89S52作MCU，ADC0809（或其他芯片）进行AD转换，测量电压的范围为直流0-5V 电压，四位数码管显示。 2.主要参考资料 [1]万福君，潘松峰.单片微机原理系统设计与应用[M],中国科学技术大学出版社,01年8月第2版 [2]周责魁. 控制仪表与计算机控制装置[M] ,化学工业出版社,02年9月第1版 [3]李青. 电路与电子技术基础[L] ,浙江科学技术出版社,05年2月第1版 [4]陈乐. 过程控制与仪表[M], 中国计量学院出版社,07年3月 [5]孙育才. 新型AT89S52系列单片机及其应用[M] ，清华大学出版社,05年5月第1版3.毕业设计进度安排 摘要 本设计由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，测量0～5V范围内的输入电压值，由4位共阳8段数码管扫描显示，最大分辨率0.1V，误差±0.05V。数字电压表的核心为AT89S52单片机和ADC0832 A/D转换集成芯片。 关键词：数字电压表；单片机；AT89S52； ADC0832 第一章设计方案的选择 1.1功能要求及设计目标 采用AT89S52作MCU，ADC0809（或其他芯片）进行AD转换，测量电压的范围为直流0-5V电压，四位数码管显示。(设计并制作出实物为优）. 1.2 系统设计方案 AT89S52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器 AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89S5与AT89c52相比，前者的性能比后者高，所以本设计采用AT89S52芯片。 数模转换芯片： 《单片机课程设计》设计报告 设计题目： 姓名： 设计时间：2010-12-28 备注： 目录 1．引言 (2) 2．概述··2 2．1实验要求 (2) 2．2实验目的 (2) 2．3 实验器材 (2) 3．总体设计方案 (3) 3．1系统的总体结构 (3) 3．2芯片的选择 (4) 3．3 ADC0809 的主要性能指标 (4) 4．硬件电路设计 (6) 4．1 AT89S52 单片机最小系统 (6) 4．2 ADC0809 与AT89S52 单片机接口电路设计 (6) 4．3显示电路与AT89S52 单片机接口电路设计 (6) 5．软件设计 (7) 5．1 主程序图 (7) 5．2 ADC0809 电压采集程序框图 (8) 5．3显示程序框图 (9) 6．调试与测量结果分析 (10) 6．1实验系统连线图 (11) 6．2程序调试 (12) 6．3 仿真结果 (13) 6．4 实验结果分析 (14) 7．程序清单和系统原理图 (15) 7．1程序清单 (15) 7．2 系统原理图 (16) 8．实验总结和实验收获 (17) 1．引言 本次课程设计要求完成是数字电压表的设计，随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量 最为普遍。本次课程设计我们小组xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx该电路设计新颖、功能强大、可 扩展性强。 实验报告首先简要介绍了设计数字电压表的实验要求和目的；根据要求和目的设计出直流数字电压表的系统结构流程，以及硬件系统和软件系统的设计，并给出了硬件电路的设计细节，以及调试和仿真结果。最后进行了实验和心得体会的总结。 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使自身了解开发单片机应用系统的全过程，强化巩固所学知识，为以后的学习和工作打下基础。 2．概述 2．1实验要求 采用ADC0809 和AT89S52 单片机及显示电路完成0～5V 直流电压的检测 2．2实验目的 （1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理； （2）掌握单片机的借口技术及，ADC0809芯片的特性，控制方法；（3）通过这次实训设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本基于51单片机的简易数字电压表的设计
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基于51单片机的数字电压表设计说明
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