基于单片机的数字电压表设计
基于单片机的数字电压表设计
基于单片机的数字电压表设计一、引言在电子测量领域中，电压表是一种常用的测量仪器，用于测量电路中的电压值。
传统的模拟电压表由于精度低、读数不便等缺点，逐渐被数字电压表所取代。
数字电压表具有精度高、读数直观、抗干扰能力强等优点，广泛应用于工业自动化、电子设备检测、实验室测量等领域。
本文将介绍一种基于单片机的数字电压表设计方案，详细阐述其硬件电路设计、软件编程实现以及系统性能测试。
二、系统总体设计方案（一）设计要求设计一款基于单片机的数字电压表，能够测量 0 5V 的直流电压，测量精度为 001V，具有实时显示测量结果的功能。
（二）系统组成本数字电压表系统主要由以下几个部分组成：1、传感器模块：用于将输入的电压信号转换为适合单片机处理的电信号。
2、单片机模块：作为系统的核心，负责对传感器采集到的数据进行处理和计算，并控制显示模块显示测量结果。
3、显示模块：用于实时显示测量的电压值。
三、硬件电路设计（一）传感器模块选用 ADC0809 作为模数转换芯片，它具有 8 个模拟输入通道，可以将 0 5V 的模拟电压转换为 8 位数字量输出。
（二）单片机模块选择 AT89C51 单片机作为控制核心，它具有 4K 字节的 Flash 程序存储器和 128 字节的随机存取数据存储器。
（三）显示模块采用液晶显示屏（LCD1602）作为显示器件，它能够清晰地显示数字和字符信息。
四、软件编程实现（一）编程语言选择使用 C 语言进行编程，C 语言具有语法简洁、可移植性强等优点。
（二）主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括单片机端口初始化、LCD1602 初始化、ADC0809 初始化等。
然后启动 ADC0809 进行模数转换，读取转换结果并进行数据处理，计算出实际的电压值。
最后将电压值发送到 LCD1602 进行显示。
（三）模数转换子程序ADC0809 的转换过程通过控制其启动转换引脚（START）和读取转换结束引脚（EOC）来实现。
基于单片机数字电压表设计
基于单片机的数字电压表学生姓名系部：专业年级：指导教师：摘要本文介绍基于AT89S52单片机的一种电压测量电路,介绍了双积分电路的原理，AT89S52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扩展强关键词：电压测量，ICL7135，双积分A/D转换器，1601液晶模块目录第1章概述 (1)1.1 数字电压表的发展前景. (1)1.2 电路原理图 (2)第2章硬件电路设计 (3)2.1 输入电路设计 (3)2.1.1 衰减电路设计 (3)2.1.2 衰减电路： (3)2.2 转换电路 (4)2.2.1 转化器类型 (4)2.2.2 转换器主要性能： (5)2.2.3 ICL7135芯片简绍 (6)2.3 AT89S52介绍 (8)2.3.1 AT89S52芯片特点 (9)2.3.2 主要引脚功能描述 (9)2.4 显示电路 (12)2.4.1 液晶显示器的分类及原理 (12)2.4.2 LCD-1601介绍 (12)第3章系统软件设计 (14)3.1主程序设计 (14)3.2 中断程序设计 (15)第4章通讯模块设计 (16)4.1 通讯模块电路组成 (16)4.2 通讯模块程序设计 (16)结束语 (18)致谢 (19)附件一电路原理图 (20)附件二部分参考程序 (21)参考文献 (23)第1章概述1.1 数字电压表的发展前景.数字电压表作为数字技术的成功应用，发展相当快。
数字电压表（Digital VoIt Me-ter，DVM），以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。
特别是以A／D转换器为代表的集成电路为支柱，使DVM向着多功能化、小型化、智能化方向发展。
基于单片机的数字电压表设计
一 、 方 案论证 与 比较 （一 ）数 字 电压表设 计 常用 的基本 方 法 方 案一 （如 图 １所 示 ） 采用 比较 器 、减 法器 、电子 开关 以及少 量 的 分 立元件 ，将电压输 出到 ＡＤＣ０８０９再转换 为数字信 号后送单片机控制 ，然后通过显示器显示 。但 由 于 元 件 分 散 性 太 大 ， 即使 采 用 了单 片 机 最 小 系 统 ，由 于 电子 开 关 ＩＣ４０６６的 内 阻 较 大 ，导致 在 其 上的压降也较 大 ，使小信 号衰减 严重 ，输入 到 ＡＤＣ０８０９的电压值 与待测 电压相差较远 ，抗干扰 能力较弱 ，不能达到本题 目的基本要求 。
０ Ｖ～１．２８Ｖ １．２８Ｖ ～２．５６Ｖ ２．５６Ｖ～３．８４Ｖ ３．８４Ｖ 一５．１２Ｖ ５．１２Ｖ～６．４Ｖ ６．４Ｖ～７．６８Ｖ ７．６８Ｖ～８．９６Ｖ ８．９６Ｖ～１０．２４Ｖ
０Ｖ １．２８Ｖ ２．５６Ｖ ３．８４Ｖ ５．１２Ｖ ６．４Ｖ ７．６８Ｖ ８．９６Ｖ
成
ＡＤＣ０８０９的输 入 电压 范 围 限定 在 １．２８Ｖ 以 内 ，需 在前放置一个减法器 ，控制输入电压量 。当待测电 压处 于下 列各 档 次 时 ，对 应 的 ＤＡＣ０８３２的输 出电
压如 表 １所示 ：
表 １ ＤＡＣ０８３２的 输 出 电压 表
待测输 入电压范 围（ｖ） ＤＡＣ０８３２输 出电压 （ｖ） ห้องสมุดไป่ตู้
基于单片机的简易数字电压表设计
基于单片机的简易数字电压表设计随着电子技术的迅猛发展，数字电压表在实验室、工业和日常生活中的应用越来越广泛。
本文将详细介绍基于单片机的简易数字电压表的设计过程，包括系统设计思路、硬件选型、软件实现以及调试过程。
设计一个简易数字电压表的目标是实现对直流电压的实时测量，并将其以数字形式显示。
该系统的核心是单片机，它负责数据采集、处理及结果显示。
选用单片机的原因在于其体积小、成本低、易于编程等优点。
在硬件设计方面，系统主要由输入电路、单片机、显示模块和电源模块组成。
输入电路的作用是将待测电压信号转化为单片机可处理的电信号。
一般采用分压电路，通过电阻分压的方法，将高电压降低至单片机的可接受范围。
还需考虑输入电压的范围，以确保测量精度和系统安全。
选用的单片机需具备一定的模拟输入功能，以便对电压进行采样。
常用的单片机型号有51系列、AVR系列及STM32系列等，其中STM32系列因其较高的性能和丰富的外设而受到广泛关注。
在设计中，应根据具体需求选择合适的单片机，并进行必要的引脚配置。
显示模块的选择是系统设计的重要环节，常用的有液晶显示屏（LCD）和七段数码管。
液晶显示屏具有显示内容丰富、可视角度广等优势，但其功耗相对较高。
而七段数码管则以其简洁明了的特性广泛应用于数字电压表中。
在本设计中，建议使用LCD显示模块，以便于显示多位数值及相关信息。
电源模块的设计需确保系统的稳定运行。
一般采用稳压电源，为单片机及其他外设提供稳定的电压供应。
需考虑电源的功耗及散热问题，确保系统在长期工作中不会出现故障。
数据处理模块是整个系统的核心，其主要任务是将采集到的模拟电压信号转换为相应的数字值。
可采用模数转换（ADC）技术，将模拟信号转换为数字信号，并进行必要的线性化处理。
处理过程中，应考虑量化误差及噪声对测量结果的影响。
数据显示模块负责将处理后的电压值通过LCD显示出来。
在这一过程中，需要对显示内容进行格式化，以确保信息的清晰易读。
基于单片机数字电压表设计
目录1 引言 (2)2 软件介绍 (3)2.1 PROTEUS 软件介绍 (3)2.2 Keil C51软件简介 (4)3软件仿真电路设计 (5)3.1 电路的工作原理 (5)3.2 电路原理图 (5)3.3 主要芯片简介 (6)3.3.1 AT89C51 芯片 (6)3.3.2 ADC0808 (8)3.3.3 74LS161 (9)3.3.4 七段数码管 (10)4 系统硬件设计 (11)4.1 主程序 (11)4.2 A/D转换子程序设计 (13)4.3 时钟电路的设计 (14)4.4 复位电路 (14)4.5 显示部分 (15)4.6 循环显示设计 (17)5 调试运行 (18)6总结 (21)参考文献 (22)附录 (23)1 引言随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器／计数电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。
数字电压表（DigitalVoltmeter）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。
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，示出强大的生命力理。
在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。
本设计以AT89C51单片机为核心，以双积分型A/D转换器ADC0808、七段数码管为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够实现自动和手动测量8路0.00～5.00V的直流电压，最小分辨率为0.02V，测量误差约为正负0.02V。
2 软件介绍2.1 PROTEUS 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。
基于单片机数字电压表设计
单片机技术课程设计说明书智能数据采集系统基于单片机的数字电压表设计专业电气工程及其自动化姓名何俊班级BMZ电气081学号0861402114指导教师周云龙完成日期2011年6月5日目录基于单片机数字电压表的设计1.概述………………………………………………………………………………………2.数字电压表设计原理图……………………………………………………………………………3.系统硬件设计……………………………………………………………………………3.1硬件流程图…………………………………………………………………………3.2硬件电路图…………………………………………………………………………3.3硬件电路图各组成模块分析………………………………………………………4.系统软件设计……………………………………………………………………………4.1主程序流程图………………………………………………………………………4.2转换结果处理子程序流程图……………………………………………………4.3显示子程序流程图…………………………………………………………………4.4延时子程序流程图…………………………………………………………………5. 综合调试图………………………………………………………………………6. 结束语……………………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………………附录……………………………………………………………………………………………附录1 ：程序清单……………………………………………………………………………附录2：设计图纸……………………………………………………………………………附录3：元器件目录表…………………………………………………………………………智能数据采集系统（基于单片机数字电压表的设计）1.概述1.1课题要求设计并且制作基于51单片机的数据采集系统，配置A／D转换芯片，编制数据采集系统监控软件，数据采集软件，电位器提供模拟输入量（传感器实验系统提供模拟量输入），将模拟量转换成数字量，通过数码管显示出来，分析数据采集精度。
基于单片机的数字电压表设计
基于单片机的数字电压表设计在当今的电子世界里，电压的准确测量已成为各种电路设计和应用的关键部分。
为了满足这一需求，数字电压表应运而生。
本文将详细阐述如何利用单片机设计数字电压表。
在了解数字电压表之前，我们首先需要理解什么是单片机。
单片机是一种微型计算机芯片，它集成了CPU、内存、I/O接口等必要组件，具有体积小、功耗低、价格实惠等优点。
因此，利用单片机来设计数字电压表是十分理想的选择。
数字电压表是一种能够将模拟电压信号转换为数字信号并加以处理的仪器。
它的优点包括测量准确、分辨率高、稳定性好等。
数字电压表的种类繁多，根据应用场景的不同，可以选择不同的设计方案。
在进行数字电压表设计时，我们需要以下几个方面：电压传感器的选择：根据实际应用场景选择合适的电压传感器，例如电压互感器、霍尔电压传感器等。
A/D转换器的选择：A/D转换器是将模拟信号转换为数字信号的关键部件。
在选择时，我们需要考虑其分辨率、转换速率、功耗等参数。
单片机的选择：根据项目需求选择合适的单片机型号，确保其具有足够的资源来处理数字信号。
人机界面的设计：为了便于用户操作和观察，我们还需要设计一个简单易用的人机界面。
在具体实施时，我们需要将电压传感器与A/D转换器连接，并将A/D 转换器的输出端连接到单片机的I/O端口。
然后，我们可以通过编写单片机程序，实现对数字信号的处理、存储和显示。
数字电压表在各种电路设计中都有着广泛的应用，例如电源电路、电机控制电路、模拟电路等。
通过数字电压表，我们可以轻松地监测电路中的电压波动，以便及时进行调整和故障排查。
数字电压表还可以用于科研、教育、生产等领域，为人们提供准确可靠的电压测量数据。
基于单片机的数字电压表设计是一项实用且具有挑战性的任务。
通过掌握数字电压表的基本原理和单片机的应用方法，我们可以实现准确、稳定的电压测量，从而为各种电路设计和应用提供有力的支持。
在未来的电子世界中，数字电压表将继续发挥其重要作用，推动电路技术的发展和创新。
基于单片机的电压表设计
基于单片机的电压表设计目录1 引言 (2)2设计原理及要求 (1)2.1数字电压表的实现原理 (1)2.2数字电压表的设计指标............... 错误!未定义书签。
3软件仿真电路设计. (2)3.1设计思路 (2)3.2硬件电路设计图 (2)3.3 AT89C51的功能介绍 (3)3.3.1简单概述 (3)3.3.2主要功能特性 (3)3.3.3 AT89C51的引脚介绍 (4)3.4 ADC0804的引脚及功能介绍 (6)3.4.1芯片概述 (6)3.4.2 引脚简介 (7)3.4.3 ADC0804的转换原理 (8)3.5 74HC373芯片的引脚及功能 (8)3.5.1芯片概述 (8)3.5.2引脚介绍 (10)3.6 LED数码管的控制显示 (10)4系统软件程序的设计 (11)5测试及性能分析 ......................... 错误!未定义书签。
5.1 测试............................. 错误!未定义书签。
55.2 性能分析.......................... 错误!未定义书签。
6 设计总结 (17)参考文献 (17)附录原理电路............................ 错误!未定义书签。
1 引言随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器／计数电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。
数字电压表（DigitalVoltmeter）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。
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。
本设计重点介绍单片机、A/D 转换器以及由它们构成的数字电压表的工作原理。
基于单片机的数字电压表设计
目录第一章开发平台1.1 系统概述1.2 整体架构第二章硬件设计思想和原理图2.1 系统总体设计框图2.2 单片机系统2.3 AD转换电路2.4 信号调理模块2.5 编写程序第三章软件设计与流程3.1 程序流图3.2 功能介绍第四章软件仿真及测试数据4.1 仿真结果第五章成品图及感悟第一章开发平台1.1 系统概述Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。
运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB 或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系统。
掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
1.2 整体架构C51工具包的整体结构较为丰富，其中uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。
开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C 或汇编源文件。
然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。
目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。
ABS 文件由OH51转换成标准的Hex 文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中。
基于单片机的数字电压表设计
基于单片机的数字电压表设计在当今的电子世界中，电压表是一种必不可少的测量工具。
随着技术的进步，数字电压表因其精度高、易于读取、稳定性好等优点逐渐取代了传统的模拟电压表。
本文将探讨如何基于单片机设计数字电压表。
一、硬件设计1、1传感器模块传感器模块是数字电压表的重要组成部分，负责将输入的模拟电压转化为可被单片机处理的数字信号。
通常，我们使用ADC（模数转换器）来实现这一功能。
ADC的精度直接决定了电压表的测量精度。
1、2单片机模块单片机是数字电压表的“大脑”，负责控制整个系统的运行。
我们选择具有较高性能和可靠性的单片机，如Arduino、STM32等。
这些单片机都具有丰富的外设接口，便于实现复杂的控制逻辑。
1、3显示模块显示模块负责将单片机的处理结果呈现给用户。
常用的显示模块包括LED数码管、LCD液晶屏等。
选择适合的显示模块，可以大大提升电压表的易用性。
二、软件设计2、1数据采集与处理软件首先通过ADC从传感器模块读取模拟电压，然后对其进行处理，得到实际的电压值。
这一步的关键在于选择合适的ADC算法和设置合适的参考电压。
2、2数据输出与存储处理后的电压值需要被输出并存储起来。
通常，我们使用LCD液晶屏将电压值实时显示出来，同时也可以通过串口将数据传输到计算机或云端进行存储和分析。
三、精度与稳定性优化3、1硬件校准为了提高电压表的测量精度，我们可以在生产过程中对每一块电压表进行硬件校准。
通过调整ADC的参考电压或者在软件中进行校准算法的优化，可以有效提高电压表的测量精度。
3、2软件滤波在实际应用中，由于各种噪声和干扰的存在，电压表的读数可能会出现波动。
我们可以通过软件滤波算法，如平均滤波、卡尔曼滤波等，来减小这些干扰对测量结果的影响。
四、应用与扩展基于单片机的数字电压表不仅可以在实验室或工业现场使用，还可以扩展出更多的应用场景。
例如，通过加入无线通信模块，我们可以实现远程监控；通过加入更多的传感器，我们可以实现多通道的电压测量；通过与计算机或云端进行数据交互，我们可以实现大数据分析和预测。
基于单片机的数字电压表设计
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0-5V③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0-25V②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—14.2 原理及功能8路数字电压表主要利用A/D转换器，其过程为如下：先用A/D转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成比例关系运算得到相应的模拟电压值，然后把模拟值通过数码管显示出来。
设计时假设待测的输入电压为8路，电压值的范围为0——5v，要求能在4位LED数码上轮流显示或单路显示。
基于单片机的数字电压表设计
以51单片机为核心，8位精度模数转换器ADC0804捕捉到电压模拟信号转换成数字信号传给单片机分析，使用lcd1602为显示核心。
（附带原理图集c语言代码）#include <reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar r8,r7,r6,r5,r4,r3,r2,r1;uint shi,ge,xs,xss,temp,volt,num;uchar Vref=5; //基准电压（注意：电压越大精度愈低）uchar code table[]=" It's Amazing!"; uchar code table1[]=" V olt: . V";uchar code table2[]="0123456789" ;sbit s1=P2^0;sbit s2=P2^1;sbit s3=P2^2;sbit s4=P2^3;sbit s5=P2^4;sbit s6=P2^5;sbit s7=P2^6;sbit s8=P2^7;sbit lcden=P3^4;sbit lcdrs=P3^5;sbit lcdrw=P3^6;sbit wr=P3^1;sbit rd=P3^2;sbit cs=P3^0;void delay(uchar x){uchar y,z;for(y=110;y>0;y--)for(z=x;z>0;z--);}void write_com(uchar com) //lcd写控制命令与时序{lcdrs=0;lcdrw=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}void write_data(uchar date) //lcd写数据命令与时序{lcdrs=1;lcdrw=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}void init() //lcd初始化{cs=0; //片选选中AD转化器lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0e);write_com(0x0c); //不显示光标write_com(0x01);write_com(0x80+0x10);}void chuzhi(){if(s8==1) r8=1;else r8=0;if(s7==1) r7=1;else r7=0;if(s6==1) r6=1;else r6=0;if(s5==1) r5=1;else r5=0;if(s4==1) r4=1;else r4=0;if(s3==1) r3=1;else r3=0;if(s2==1) r2=1;else r2=0;if(s1==1) r1=1;else r1=0;}void start() //开始转换{wr=1;wr=0;wr=1;}void display_init() //显示器固定不变的部分{write_com(0x80);for(num=0;num<16;num++){write_data(table[num]);delay(5);}write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<15;num++){write_data(table1[num]);delay(5);}}void jisuan() //计算电压值{volt=((r8*128+r7*64+r6*32+r5*16+r4*8 +r3*4+r2*2+r1*1)*0.00392156862745098039 21568627451)*Vref*100;}void display() //显示器动态部分{chuzhi();jisuan();shi=volt/1000;ge=(volt%1000)/100;xs=((volt%1000)%100)/10;xss=((volt%1000)%100)%10;write_com(0x80+0x40+7);write_data(table2[shi]);delay(5);write_com(0x80+0x40+8);write_data(table2[ge]);delay(5);write_com(0x80+0x40+10);write_data(table2[xs]);delay(5);write_com(0x80+0x40+11);write_data(table2[xss]);delay(5);}void main(){init();display_init(); while(1){start();delay(5);rd=0;display(); }}。
基于单片机的数字电压表设计
基于单片机的数字电压表设计摘要单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)。
随着单片机技术的飞速发展，各种单片机蜂拥而至，单片机技术已成为一个国家现代化科技水平的重要标志。
单片机可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。
单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化。
现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。
本毕业设计的课题是“简易数字电压表的设计”。
主要考核我们对单片机技术，编程能力等方面的情况。
观察独立分析、设计单片机的能力，以及实际编程技能。
本课题主要解决A/D转换、数据处理及显示控制等三个模块。
控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。
关键字介绍：单片机，AT89C52，A/D转换，ADC0809，数据处理。
AbstractChip Processor is a kind of chip of integrated circuit, adopt to exceed large-scale technology have data handling ability( such as arithmetic manipulation, logic is operational , data deliver and suspend handling) tiny processor ( CPU ). Along with Chip Processor technology develop fast, various Chip Processor come in great numbers, Chip Processor technology has become a important sign of the national modern level of science and technology.Chip Processor can complete modern industrial control alone theintelligent control function that will beg, this is the feature of biggestChip Processor. When Chip Processor control system can replace, using the control system that complex electronic line or digital circuit forms can software control come to realize, and can realize intelligence to melt. Now, Chip Processor control category is omnipresent , for instance communicate product, electric home appliances, intelligent instrument appearance, course control and the control equipment for special purpose and so on, theapplication field of Chip Processor is more and more extensive.Graduate the program of design is \volmeter \technology and programming ability mainly. Observe actual programming ability as well as the ability of independent analysis and design Chip Processor.This program solves the data handling and conversion of A/D mainly and shows the 3 modulars such as control. Control system adopts AT89C52 only flat machine, the conversion of A/D adopts ADC0809.Keyword introduction: Chip Processor, AT89C52, A/D changes, ADC0809，Data handle.目录第一章绪论 ........................................................................... (5)1．1 单片机简介 ........................................................................... ............................................ 5 1．2 单片机的应用领域 ........................................................................... ................................ 6 1．3 单片机的发展趋势 ........................................................................... ................................ 7 1．4 单片机应用系统的开发过程 ........................................................................... . (8)1.4.1 总体设计 ........................................................................... ........................................ 8 1.4.2 硬件电路设计 ........................................................................... ................................ 9 1.4.3 软件设计 ........................................................................... . (9)第二章数字电压表 ........................................................................... . (9)2．1 数字电压表的特点 ........................................................................... ................................ 9 2．2 数字仪表的发展趋势 ........................................................................... .......................... 11 第三章系统设计 ........................................................................... .. (12)3．1 功能要求及设计目标 ........................................................................... .......................... 12 3．2 方案论证 ........................................................................... .............................................. 12 3．3 系统硬件电路设计 ........................................................................... .............................. 13 3．4 系统程序的设计 ........................................................................... . (16)3.4.1 初始化程序 ........................................................................... .................................. 16 3.4.2 主程序 ........................................................................... .......................................... 16 3.4.3 显示子程序 ........................................................................... .................................. 17 3.4.4 模/数转换测量子程序 ........................................................................... ................. 17 3．5 性能分析 ........................................................................... .............................................. 18 第四章主要硬件功能及介绍 ........................................................................... (19)4．1ADC0809 ...................................................................... . (20)4.1.1 主要特性 ........................................................................... ...................................... 20 4.1.2 内部结构 ........................................................................... ...................................... 20 4.1.3 外部特性（引脚功能） ......................................................................... ................ 21 4．2AT89C52 ...................................................................... .. (22)4.2.1 主要性能 ........................................................................... .................................... 22 4.2.2 引脚结构 ........................................................................... .................................... 23 4.2.3 引脚功能说明 ........................................................................... ............................ 24 4.2.4 特殊功能寄存器 ........................................................................... ........................ 27 4.2.5 存储器结构 ........................................................................... ................................ 28 4.2.6 定时器0和定时器1 ............................................................................ ................ 29 4.2.7 定时器2 ............................................................................ .................................... 29 4.2.8 中断 ........................................................................... ............................................ 30 4.2.9 晶振特性 ........................................................................... .................................... 31 4.2.10 空闲模式 ........................................................................... .................................... 32 4.2.11 掉电模式 ........................................................................... .................................... 33 4.2.12 程序储存器的加密 ........................................................................... .................... 33 4.2.13 Flash编程�D并行模式 ........................................................................... ............. 34 4.2.14 编程方法 ........................................................................... (34)第五章毕业设计总结 ........................................................................... . (35)附录 ........................................................................... (37)附录一简易数字电压表的单片机控制源程序 ................................................................... 37 附录二参考文献 ........................................................................... ........................................ 46 附录三文献翻译 ........................................................................... . (47)第一章绪论1．1 单片机简介单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。
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南京林业大学课程设计说明书学院（系）：机械电子工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：於亚斌学号：080307232 课程设计题目：基于单片机的数字电压表设计（二）起迄日期:2011年12月19日~2011年12月31日课程设计地点:7A623和7A623指导教师:程玉柱一、研究背景目的：数字电压表示采用数字化测量仪器的电压仪表，目前，器作为数字化仪表的基础和核心，已被广泛应用于电子和电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。
与此同时，数字电压表扩展而成的各种通用专用仪器仪表，也将电量及非电量测量技术提高到崭新水平。
本设计为直流数字覅按压表。
利用AT89C51借助软件实现数字显示功能、自动校准、LED显示，A/D转换器采用ADC0808构成数模转换电路。
该电压表测量范围在0至5V。
二、设计要求：本数字电压表可测量0至5V多路输入电压值，并在LED数码管或液晶显示器上轮流显示或单路选择显示。
测量最小分辨率为0.0196V，测量误差约为±0.02V。
主控模块采用片内不带A/D转换器的CPU，如AT89C51或其兼容系列、扩展A/D转换器。
数据采集模块数据采集模块的核心部件是A/D转换器。
利用ADC进行1路电压信号的测量。
显示模块利用LED动态显示扫描1路电压信号的显示。
键盘模块由于系统中按键较少，用普通按键接10K的上拉电阻，用查询法或中断法完成读键功能。
三、系统设计说明图1 系统原理框图该系统是利用单片机系统与数模转换芯片、显示模块等的结合后，组成数字电压表。
原理：利用、、A/D转换芯片的基准电压段，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。
A/D转换芯片将被测量电压注入段采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号，然后通过对单片机系统进行软件编程，使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号，动过一定的算法计算出被测量电压的值，最后单片机系统将计算好了的被测点值按一定的时序送入显示电路模块建议显示四、硬件电路设计1.单片机AT89C51AT89C51是ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，内含4Kbytes的可反复擦写的制度程序和128bytes的随机存取数据存储器，通用8位CPU和FLASH存储单元。
图2 AT89C51P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口。
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4个TTL逻辑门电路。
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4个TTL逻辑门电路。
P3口：P3是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。
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是单片机复位。
ALE：当访问外部程序存储器时，ALE输出脉冲用于锁存地址的8位字节。
即使不访问外部，ALE仍以时钟震荡平率的1/6输出固定的正脉冲信号，它可用于定时目的。
EA：外部允许访问。
欲使CPU访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平。
XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输入端。
主要性能参数：1.与MCS-51产品指令系统完全兼容；2.4k字节可重擦写FLASH闪存存储器；3.1000次擦写周期；4.全静态操作：0—24Hz；5.三级加密程序存储器；6.128*8字节内部RAM；7.32个可编程I/O口；8.2个16位定时、计数器；9.6个中断源；10.可编程UART通道；11.低功耗空闲和掉电模式。
2.时钟电路如图，单片机内部有一个构成振荡器的增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端，这个放大器作为反馈原件的片外晶振一起构成自激振荡器。
电容C2和C3取33pF，晶体的震荡频率取12MHz，晶振频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快。
图3 时钟电路3.复位电路复位电路如图所示当单片机通电，立即复位。
电容C3和电阻R1实现上电自动复位。
图4 复位电路4.A/D转换电路选用ADC0808 A/D转换器。
ADC0808是采样分辨率为8位的，以主次逼近原理进行A/D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，只用其中的一个进行A/D转换图5 ADC0808IN0-IN7：8路模拟量输入。
A、B、C：3位地址输入，2个地址输入端的不同组合选择8路模拟量输入，2个地址输入端的不同组合选择8路模拟量输入。
ALE：地址锁存启动信号。
在ALE的上升沿，将ABC上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。
D0-D7：8位数据和输入端。
A/D转换结果由这8根线传送给单片机。
OE:允许输出信号。
START:启动信号输入端。
EOC:转换完成信号。
EOC上升为高电平时，表明内部A/D转换已完成。
5.A/D转换电路设计ADC0808实现转换电路如图所示。
被测信号由ADC0808模拟输入端输入，完成A/D转换后送入单片机，经相应处理后送出显示。
图6 A/D转换电路6.显示电路本设计中采用4位LED数码管来显示电压值。
LED具有功耗低、亮度大、视角大、线路简单、耐震及寿命长等优点。
它有4个发光二极管组成，使用共阳极接法，当发光二极管导通时，相应的一段比划或点就发亮，从而形成了不同的发光字符。
单片机P0口驱动LED断码显示，P2口选择LED位码。
图7 4位8段LED显示器五．系统软件设计1.主程序设计图8 主程序流程图2.A/D转换程序设计图9 A/D转换程序流程图3.系统源程序LED_0 EQU 30H ; 放三个数码管的断码LED_1 EQU 31HLED_2 EQU 32HADC EQU 35H ;存放AD转换后的数据ST BIT P3.2OE BIT P3.0EOC BIT P3.1ORG 0000HLJMP MAINORG 0030HMAIN:MOV LED_0,#00H ；给显示赋值0 MOV LED_1,#00HMOV LED_2,#00HSETB P3.4SETB P3.5CLR P3.6 ；选择通道3WAIT:CLR STSETB STCLR ST ；启动AD转换JNB EOC,$ ；等待转换结束SETB OE ；允许输入MOV ADC,P1 ；暂存转换结束CLR OE ；关闭输入LCALL CONVERT ；调用数据处理子程序LCALL DISPLAY ；调用显示子程序，显示转换的值SJMP WAIT;*******************；将AD转换输出的数据转换成相应的电压值；*************CONVERT:MOV A,ADC ；将AD转换结果转换成BCD码MOV B,#51 ；255/51=5.00vDIV ABMOV LED_2,A ；各位数字存入LED-2Z中MOV A,B ；余数大于19H，F0为1乘法溢出，结果加5CLR F0SUBB A,#1AHMOV F0,CMOV A,#10MUL ABMOV B,#51DIV ABJB F0,LOOP2ADD A,#5LOOP2:MOV LED_1,A ；小树后的第一位存入LED-1中MOV A,BLR F0SUBB A,#1AHMOV F0,CMOV A,#10MUL ABMOV B,#51DIV ABJB F0,LOOP3ADD A,#5LOOP3:MOV LED_0,A ；小数后的第二位存入LED-0中RET；******************************;显示程序;********************************DISPLAY:MOV A,LED_0 ;数码显示子程序MOV DPTR,#TABLE ；送段码表首地址MOVC A,@A+DPTRSETB P2.3 ；允许百位输出，该数码管为共阳极型MOV P0,A ；将位段码送给P0口LCALL DELAY ；调用延时程序CLR P2.3 ；关闭百位显示MOV A,LED_1MOV DPTR,#TABLE ；送段码表首地址MOVC A,@A+DPTRSETB P2.2 ；允许十位输出，该数码管为共阳极型MOV P0,A ；将位段码送给P0口LCALL DELAY ；调用延时程序CLR P2.2 ；关闭十位显示MOV A,LED_2MOV DPTR,#TABLE2 ；送段码表首地址MOVC A,@A+DPTRSETB P2.1 ；允许个位输出，该数码管为共阳极型MOV P0,A ；将位段码送给P0口LCALL DELAY ；调用延时程序CLR P2.1 ；关闭各位显示RET；*********************************************;延时程序；**********************************DELAY:MOV R6,#10D1:MOV R7,#250DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETTABLE:DB 0C0H, 0F9H,0A4H,0B0H,99HDB 92H,82H,0F8H,80H,90HTABLE2:DB 40H,79H,24H,30H,19H,12HEND5.原理图图10 系统总原理图六．心得体会两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．通过这次课程设计，本人在多方面都有所提高。
通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次仪器系统设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握仪器系统设计的方法和步骤，掌握仪器系统设计的基本技能，怎样确定方案，了解了各种元器件原理，提高了设计能力，编程能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师多多指教,我十分乐意接受你的批评与指正，本人将万分感谢。
七．参考文献《计算机测控技术》张明谢列敏编国防工业出版社2007年版《检测技术及应用》张朝晖编中国计量出版社2005年版《单片机在控制系统中的应用》余永权汪明慧编电子工业出版社2004年版。