目录
1 引言 (2)
2 系统硬件设计 (2)
2.1ATMEL89C51单片机系统和显示电路 (3)
2.2A／D转换电路 (4)
3 系统软件设计 (5)
3.1初始化程序 (5)
3.2A/D转换子程序 (5)
3.3显示子程序 (6)
4 系统安装调试及结果 (14)
4.1系统安装调试 (14)
4.1.1 电路焊接 (14)
4.1.2 程序下载及程序下载 (14)
4.2系统调试结果 (14)
4.2.1 调试所用工具 (14)
4.2.2 记录测试数据 (14)
5 总结 (15)
6 致谢 (15)
7 注释
8 参考文献
简易数字电压表的设计
【内容摘要】此在现代检测技术中，常需用高精度数字电压表进行现场检测，将检测到的数据送入微计算机系统，完成计算、存储、控制和显示等功能。本文中的数字电压表的控制系统采用ATMEL89C51单片机，A/D转换器采用TLC549为主要硬件，实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，调节工作可实现自动化。
【关键词】数字单片机；数字电压表；A/D转换；模拟信号
1 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，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。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。
2 系统硬件设计
硬件电路设计主要包括：ATMEL89C51单片机系统，A/D转换电路，显示电路。图2-1是数字电压表硬件电路原理图。
2
图2-1 数字电压表硬件电路原理图
2.1 ATMEL89C51单片机系统和显示电路
由于单片机体积小、重量轻、价格便宜，所以本系统采用A TMEL89C51单片机，其原理图如图1所示。
89C5l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TLC549的A／D 转换数据读入用，P2端口用作TLC549的A／D转换控制。
ATMEL89C51的性能特点：
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：1000写/擦循环
·数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
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·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
2.2 A／D转换电路
图2-2 TLC549 A/D转换原理图
D/A转换电路就是将数字信号转换成模拟信号的电路。数据转换精度和转换速度是衡量D/A转换器的重要指标。A／D转换由集成电路TLC549完成。TLC549 A/D转换电路如图2所示。TLC549具有8路模拟信号输入端口，地址线(23～25脚)可决定对哪一路模拟信号进行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2 s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。l0脚为0809的时钟输入端，利用单为0809的时钟输入端，利用单片机30引脚的六分频晶振频率再通过14024Z分频得到1MHz时钟。
3 系统软件设计
4
图3-1 主程序图图3-2 A/D转换测量程序
3.1 初始化程序
系统上电，初始化程序将70H～77H内存单元清0，P2口置0。系统默认为循环显示8个通道的电压值，当进行一次测量后，将显示每一通道的A／D转换值，每个通道显示时间为1 S。70H～77H内存单元存放采样值，78H～7BH内存单元存放显示数据，依次为个位、十位、百位、通道标志位。
3.2 A/D转换子程序
A／D转换子程序用来控制对0809／k路模拟输入电压的A／D转换，并将对应的数值存入70H～77H内存单元。
3.3显示子程序
显示子程序采用动态扫描实现四位数码管的数值显示。测量数据在显示时需转换成BCD码放在78H～7BH内存单元中，其中7BH存放通道标志数。R3作为8
路循环控制，R0用作显示数据指针。
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程序代码如下：
/*******************************************************************/ * 文件名：tlc549.c
* 主要功能：应用IIC总线读取tlc549模数转换后的电压值
* 时钟：11.0592MHz
********************************************************************/
#include
#include
#include
#include<164.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
//sbit sda=P0^2;
//sbit scl=P0^3;
sbit Tlc549_CLK = P2^5;
sbit Tlc549_DATA = P2^6;
sbit Tlc549_CS = P2^7;
void delay_us(uint x);
void shift(unsigned char function,int b);
void led_display();
//uchar AD_convert();
int TLC549_OUTPUT();
/*const char led_code[19]={0x11,0xd7,0x32,0x92,0xd4, // 0,1,2,3,4
6
0x98,0x18,0xd3,0x10,0x90, // 5,6,7,8,9 0x50,0x1c,0x39,0x16,0x38,0x78, // a,b,c,d,e,f
0xfe,0xef,0xff}; // - dot dark
/*******************************************************************/ * 名称：void delay_us(uint x)
* 功能：延时
* 输入：NULL
* 全局变量：NULL
* 返回值：NULL
* 调用：NULL
* 说明：通过改参数X来改变延时的时间
********************************************************************/
void delay_us(uint x)
{
uint i;
for(i=0;i<=x;i++)
{
_nop_();
}
}
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/********************************************************************
* 名称：void shift(uchar n)
* 功能：把一个显示代码送入数码管显示
* 输入：NULL
* 全局变量：NULL
* 返回值：NULL
* 调用：NULL
* 说明：从最高位开始读入
********************************************************************/
/*
void shift(uchar n)
{
uchar m,i;
m=led_code[n];
scl=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
if (m & 0x80)
{
sda=1;
}
else
{
sda=0;
}
8
scl=1;
scl=0;
m<<=1;
}
}
*/
/******************************************************************** * 名称：void led_display(uint qian,uchar bai,uchar shi,uchar ge)
* 功能：从tlc549读出一个字节数据
* 输入：NULL
* 全局变量：NULL
* 返回值：NULL
* 调用：void shift(uchar n)
* 说明：把模数转换后得到的电压值调数码管显示
********************************************************************/
void led_display()
{
uchar shi,ge;
uchar dianya;
uint ch ;
volatile float Sdata = 0 ;
// dianya=AD_convert();
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dianya=TLC549_OUTPUT();
Sdata=dianya*100/50.0;
ch=(uint)Sdata;
shi=ch/10%10; //取十位
ge=ch/100; //取个位
shift(0,18);
shift(0,18);
shift(0,18);
shift(0,18);
shift(0,18);
shift(0,18);
shift(0,shi);
shift(1,ge);
}
/******************************************************************** * 名称：uchar AD_convert()
* 功能：从tlc549读出一个字节数据（模数转换）
* 输入：NULL
* 全局变量：NULL
* 返回值：T1：从tlc549中读出的数据
* 调用：NULL
* 说明：一个变量与数据口的数相或8次，就取走一个数据
********************************************************************/
uchar AD_convert()
{
uchar T1=0,i=0 ;
10
Tlc549_CLK = 0;
Tlc549_CS = 1;
delay_us(2);
//delay(10);
Tlc549_CS = 0;
for(i=0;i<8;i++)
{
T1 = T1|Tlc549_DATA;
Tlc549_CLK = 1;
delay_us(2);
// delay(10);
Tlc549_CLK = 0;
T1<<=1;
}
Tlc549_CS = 1;
delay_us(3);
// delay(10);
return T1;
}
/**************TLC初开始化****************************************/ void TLC549_Init()
{
Tlc549_CS=1;
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Tlc549_DATA=1;
Tlc549_CLK=0;
}
/**************TLC数据输出*****************************************/ int TLC549_OUTPUT()
{
unsigned int i,v=0;
Tlc549_CS=0;
Tlc549_CLK=0;
delay_us(1);
for(i=8;i>0;i--)
{
v<<=1;
Tlc549_CLK=1;
delay_us(1);
if(Tlc549_DATA)v|=0x01;
delay_us(1);
Tlc549_CLK=0;
}
Tlc549_CS=1;
delay_us(1);
return(v);
}
/********************************************************************
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* 名称：void main()
* 功能：主函数
* 输入：NULL
* 全局变量：NULL
* 返回值：NULL
* 调用：NULL
********************************************************************/
int main()
{
TLC549_Init();
//TLC549_OUTPUT();
while(1)
{
led_display();
delay_us(10000);
}
return 0;
/*while(1)
{
shift(1,1);
shift(0,3);
shift(1,4);
shift(0,5);
delay_us(10000); */
//}
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}
4 系统安装调试及结果
4.1 系统安装调试
系统调试主要分三部分：电路焊接，软件调试及程序下载。
4.1.1 电路焊接
完成PCB板的制作后，在电路板上安装元件，并焊接。经过将近三天的电路焊接，系统电路焊接基本完成。
4.1.2 程序下载及程序下载
软件编程采用C语言和汇编语言设计，C语言在Keil uVision3开发环境和Microsoft Visual C++ 开发环境下完成设计和编译。
在系统板以及各功能模块连接好后，将从PC机并口接上ISP下载线，给系统上电，并对系统板进行程序下载测试，51单片机支持ISP在线编程。
4.2 系统调试结果
4.2.1 调试所用工具
表1 仪器设备使用说明
4.2.2 记录测试数据
制作的作品按照课题设计要求，对各项指标进行测试，测量最大值+5V最小值0V，精确到0.1V。
5 总结
通过这次课程设计的学习我学到了不少知识，并且进一步熟悉了做板的流程和仪器的使用，专业知识更加精深真的是受益匪浅啊。制作过程也并不是一帆风顺的，我们也遇到了许多困难，但是我们通过上网查资料，图书馆内查阅书籍克服了这些困难并最终制作成功。
14
据调试和所测量数据，本系统采用ATMEL89C51单片机作为主控核心，按照设计要求，完成了数字电压表的设计。该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，设计简单，容易实现，适合于要求不同的电子技术应用领域。
6 致谢
在本课题完成之际，我们的基础理论得到了进一步巩固和加深，同时在此基础上，我们掌握了仪器仪表的硬件设计原理和软件调试方法。但这些都离不开我们身边的老师和同学的大力帮助与支持。感谢彭宇林老师的帮助。
7注释
[J].北京:北京航空航天大学出版社，2004.第172页.
8 参考文献
[1] 谢自美.点子线路设计·实验·测试（第三版）[J].西安:华中科技大学大学出版社，2006.
[2] 谢自美.点子线路综合设计[J].北京:华中科技大学出版社，2006.
Design of simple digital voltage meter
Renkai Chen Miaoxin
[Abstract]:This in modern detection techniques, they often need to use high-precision digital voltmeter on-site testing will detect the data into the micro-computer systems, complete the calculation, storage, control and display functions. The figures in this article voltage meter control system ATMEL89C51 microcontroller, A / D converters use a TLC549 as the main hardware, the hardware implementation of digital voltage meter circuit and software design. The system's
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digital voltmeter circuit is simple, using fewer components, low cost, regulation work can be automated.
[Keywords]:Digital microcomputer; digital voltmeter; A / D conversion; analog signal
附件
简易数字电压表实物图
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中国网络大学CHINESE NETWORK UNIVERSITY 毕业设计(论文) 院系名称：百度网络学院 专业：百度 学生姓名：百度 学号：123456789 指导老师：百度 中国网络大学教务处制
2019年3月1日
基于单片机的数字电压表 摘要：本文介绍一种基于89S52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ICL7135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围直流0-±2000伏，使用LCD液晶模块显示，可以与PC机进行串行通信。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的原理，89S52的特点，ICL7135的功能和应用，LCD1601的功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。 关键词：电压测量，ICL7135，双积分A/D转换器，1601液晶模块 Abstract: The introduction of a cost-based 89S52 MCU a voltage measurement circuits, the circuits used ICL7135 high-precision, dual-scoring A/D conversion circuits, measuring scope DC 0-2000 volts, the use of LCD that can be carried out with a PC serial communications. The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit, introduced double integral circuit theory, 89S52 features ICL7135 functions and applications, LCD1601 functions and applications. the circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong. Key Words: Digital Voltmeter ICL7135 LCD1601 89S52 1前言 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，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。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。本章重点介绍单片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。
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。
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
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
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
毕业设计（论文）开题报告 ——基于单片机的数字电压表设计与实现 引言 在传统的电工和电子测量中广泛使用的模拟测量仪表，虽然具有可直观看出表针偏转了多少格或满刻度的百分之几等优点，但需要对读数加以换算或说明， 尤其是不可避免地要带来人为的“视差”，不同的观察者会得到不同的结果。数字仪表则不同，它可以将测量结果直接用数字显示出来，读数准确，设计简单，可以随身携带，使用上更加方便快捷。 一、数字电压表的历史发展与选题意义 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，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。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。 1.1 数字电压表的历史发展 数字电压表自1952年问世以来，已有50多年的发展史，大致经历了五代产品。第一代产品是20世纪50年代问世的电子管数字电压表，第二代产品属于20世纪60年代出现的晶体管数字电压表，第三代产品为20世纪70年代研制的中、小规模集成电路的DVM。近年来，国内外相继推出由大规模集成电路（LSI）或超大规模集成电路（VLSI）构成的数字电压表、智能数字电压表，分别属于第四代、第五代产品。它们不仅开创了电子测量的先河，更以其高准确度、高可靠性、高分辨力、高性价比等优良特性而受到人们的青睐。 1.2选题意义 相对于传统的指针表而言，数字电压表有以下特点： 1.读数直观准确; 2.显示位数； 3.准确度高，分辨率高；
田唯迪：数字电压表的设计 华东交通大学理工学院 Institute of Technology. East China Jiao tong University 毕业设计 Graduation Design （2011 —2015 年） 题目数字电压表的设计 分院：电气与信息工程分院 专业：工程及其自动化 班级：电力2011-1 学号： 学生姓名：田唯迪 指导教师： 起讫日期：2015-01-01—2015-05-10
华东交通大学理工学院毕业设计 摘要 在电子应用领域，工业自动化仪表已经有了非常广泛的应用。本文设计的数字电压表以AT89C51单片机为主要控制器件，利用ADC0808把模拟信号转换为数字信号并加以显示的电路。它的设计主要包括硬件电路和系统程序两部分设计。硬件电路主要是单片机最小设计模块、A/D转换模块和显示模块的设计，系统程序设计则是通过AT89C51单片机先将系统初始化，通过ADC0808转换芯片把模拟量转换成数字量，最后通过数码管显示数据。设计的数字电压表的测量范围为200mv—10v，对直流电压进行测量。该电路功能强大，有报警系统，可控制测量范围，数码管显示精度高，可扩展性强等优点。 数字电压表的应用在很多领域，有非常好的应用前景。对数字电压表进行研究很有必要性。这对我们研究单片机技术是很有帮助的。 关键词：AT89C51；ADC0808；电压测量；A/D转换 1
田唯迪：数字电压表的设计 Abstract In electronic applications, industrial automation instruments have a very wide range of applications. This design of a digital voltmeter to AT89C51 microcontroller as the main control device, use it ADC0808 analog signals into digital signals and display them circuit. Its design includes hardware and system design program in two parts. The hardware circuit design module is the smallest single-chip design A / D converter module and display module, system programming is through the first AT89C51 SCM system initialization, by ADC0808 converter chip to convert analog to digital, and finally through a digital display data. Measuring range designed digital voltmeter is 200mv-10v, DC voltage measurement. The circuit is powerful, alarm system, control measuring range, digital display and high precision, scalability and other advantages.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 Application of digital voltmeter in many areas, there is a very good prospect. Conduct research on the digital voltmeter very necessity. This single-chip technology for our study is helpful.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 Key words: T89C52; ADC0808; V oltage measurement；A/D converter 2
目录 1 绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 数字电压表的研究背景 (1) 1.3 数字电压表设计的意义 (1) 2.系统设计 (2) 2.1系统总设计结构图 (2) 2.2．主控芯片STC89C52单片机的简介....................... 错误！未定义书签。3系统硬件设计.. (3) 3.1电源电路设计 (4) 3.2控制电路设计： (5) 3.2.1 晶振时钟电路 (5) 3.2.2复位电路设计 (6) 3.2.3引脚 (6) 3.3显示电路设计 (6) 3.4串口通信电路设计 (7) 3.5 AD转换电路设计 (8) 3.6电路图的绘制 (9) 3.6.1 Altium Designer简介： (9) 4.软件设计 (13) 4.1 系统软件设计整体思路 (13) 5 程序调试 (14) 5.1 程序调试用到的软件及工具............................ 错误！未定义书签。 5.2 KEIL C51简介........................................ 错误！未定义书签。 5.3 调试过程........................................... 错误！未定义书签。 6 设计总结与展望 (15) 参考文献 (16)
1 绪论 1.1 引言 数字电压表是自动化控制的产物, 通过各种测量手段，使电压表实现对各种量程电压的测量功能。目前, 电压表已经广泛的应用于生产生活以及产品研发领域。 1.2 数字电压表的研究背景 近年来，人工智能领域的科技成果越来越多，也有越来越多的科技成果不断的投入到实际使用过程中。而如何将研究成果更好的投入到生产生活中去让生活更简单更智能成为了一个亟待解决的问题。测量工具的不断升级正悄悄改变着人们的生活，而传统的指针式电压表也存在着一定的缺点，比如精度达不到要求，显示方式不直观，反应不灵敏等。基于此种原因，我们又做了相应的资料搜集，最终我们设计了如下的数字电压表，经测试，运行可靠。 1.3 数字电压表设计的意义 二十一世纪的主题思想就是智能控制。工业水平不断提高，人类在科学控制领域也有了长足的发展，如何更便捷的测量电气参数，更加直观的显示并处理测量结果成为了一个新兴的研究课题。 指针式电压表作为一种新型的教学及研究设备应运而生，因其能灵活的测量电压参数很快被学生及工业现场技术人员所接受，而传统指针式电压表的缺点也日益突出：反应不灵敏，没有友好的人机交互方式等。这些的种种问题都成了制约指针式电压表发展的瓶颈，基于此种原因，我们开发设计了基于STC公司的STC89C52单片机的数字电压表，有效的解决了上述问题。
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
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。
数字电压表的设计与仿真 摘要：本文介绍的是数字电压表的发展背景和利用单片机，A/D转换芯片结合的方法设计一个交直流数字电压表。它的具体功能是：最高量程为500V，分三个档位量程，即5V，50V，500V，可以通过调档开关来实现各个档位。当测得电压的数值小于1V时，系统会自动的将电压数值转换为以mV为电压单位的电压值。并且通过按键的方法能够测得后五秒的平均电压值。同时它也可以用于交流电压的测量，胜任一般的电压测量工作。 关键字：数字电压表；单片机；A/D转换
Digital voltmeter design and simulation Abstract：This article describes the background of the development of the digital voltmeter and designed microcontroller, a / d conversion chips combined with a DC digital voltmeter. Its specific functions are: the maximum range for 200v, three-stall range, that is, 2v, 20v, 200v, can downshift switch to achieve the various stalls. When the measured voltage is less than 1v, the system automatically the voltage value converted to a voltage value mv voltage units. Five seconds and the key method to measure the average voltage value. Key words:Digital voltmeter ;Single-chip computer ;A/D converter
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
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...................................................................................................