基于单片机的交流数字电压检测系统仿真设计——数字显示模块设计毕业设计(论文)说明书

衢州学院

毕业设计（论文）

题目：基于单片机的交流数字电压检测系

统仿真设计——数字显示模块设计

作者：XX

分院：电气与信息工程学院

专业班级：11 电自（1）班

指导教师：XX

职称：XX

201X 年 5 月30 日

基测数单统字于系显片仿示机真模的设块交计设流计数

字

电

压

检

摘要

本设计采用的是仿真设计的交流电压检测系统电路，调节RV3可取不同“被测”交流电压，经变压器变压，RV2降压后，再通过LM358构成的电压提升电路，將最大幅值为2V的交流电压提升为0-4V的直流电压，经LTC1864进行A/D转换及公式转换后，当前交流电压將以数字形式显示在4位数码管上。

通过这次设计学会了Proteus和Keil软件的使用方法，掌握了从系统的需要、方案的设计、功能模块的划分、原理图的设计和电路图的仿真的设计流程，积累了不少经验。

关键字：单片机，数字交流电压检测，LED数字显示

Keywords: microcontroller;digital AC voltage detection; LED digital display

目录

摘要 .............................................................................................................................. I 目录 ............................................................................................................................. I I 第1章绪论 (1)

1.1 所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述 (1)

1.2 所涉及的基本量以及所用电气原件的概论 (1)

第2章设计总体方案 (3)

2.1 设计要求 (3)

2.2 设计思路 (3)

2.3 设计方案 (3)

2.4 系统工作原理 (4)

第3章硬件电路设计 (5)

3.1 A/D转换模块 (5)

3.1.1 逐次逼近型A/D转换器原理 (5)

3.1.2 LTC 1864 主要特性 (5)

3.1.3 LTC1864的外部引脚特征 (7)

3.1.4 LTC1864的内部结构及工作流程 (7)

3.2 单片机系统 (8)

3.2.1 AT89C51性能 (8)

3.2.2 AT89C51各引脚功能 (8)

3.3 复位电路和时钟电路 (10)

3.3.1 复位电路设计 (10)

3.3.2 时钟电路设计 (11)

3．4 数据寄存器 (12)

3.4.1 74HC595基本描述 (12)

3.4.2 174HC595特点 (12)

3.4.3 74HC595管脚功能描述 (12)

3.5 LED显示系统设计 (14)

3.5.1 LED基本结构 (14)

3.5.2 LED显示器的选择 (14)

3.5.3 LED译码方式 (15)

3.5.4 LED显示器与单片机连接设计 (16)

3.6 总体电路设计 (16)

第4章程序设计 (18)

4.1 程序设计总方案 (18)

4.2 系统子程序设计 (19)

4.2.1 初始化程序 (19)

4.2.2 A/D转换子程序 (19)

4.2.3 显示子程序 (19)

第5章仿真 (21)

5.1 软件调试 (21)

5.2显示结果及误差分析 (21)

5.2.1 显示结果 (21)

5.2.2 误差分析 (23)

总结 (26)

参考文献 (27)

致谢 (28)

附录 (29)

第1章绪论

1.1 所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述

数字电压表出现在上世纪50年代初，60年代末发张起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后通过显示器件显示。这种电子仪表之所以出现，一方面是由于电子计算机的应用推广到系统的自动控制信号的实验领域，提出了各种被观测量或被控制量转换成数字量的要求，即为了实时控制和数据处理的要求；另一方面，也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的发展，为数字化仪表的出现提供了条件。所以，数字化测量仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的；同时，为革新电子测量中的烦琐与陈旧方式也促进了它的飞速发展。如今，它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。

如今，数字电压表已经绝大部分取代了传统的模拟指针式电压表，因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候非常不方便还经常出错，而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛应用与电子和电工测量，工业自动化仪表，自动测量系统等领域。显示出强大的生命力。

数字电压表最初是伺服步进电子管比较式，其优点是准确度比较高，但是采样速度较慢，体积重达几十公斤。继之出现了谐波式电压表，它的速度方面稍有提高但准确度低，稳定性差，再后来出现了比较式仪表改进逐次渐进式结构，它不仅保持了比较是准确度高的优点，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺点就是抗干扰能力差，很容易受到外界因素的影响，随后，在谐波式的基础上双引申出阶梯波式，它的唯一进步就是成本，可是准确度，速度及抗干扰能力都未提高。而数字电压表的发展已经非常成熟，就原理来讲，它从原来的一两种已经发展到多种，在功能上讲，它从测单一的参数发展到能测多种参数；从制作原件看，发展到集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度已经达到1NV，读数速度达到每秒几万次，而相对以前价格已经降低了很多。

目前实现电压数字化测量的方法仍然是模—数（A/D）转换的方法。数字电压表分类繁多，日常生活中一般根据原理的不同进行分类，大致分为：比较式，电压—时间变换式，积分式等。

1.2 所涉及的基本量以及所用电气原件的概论

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