LL49基于单片机的数字直流电压表的设计与实现2
基于单片机的数字直流电压表的设计与实现
足够 时间 （ ２ 个机器周 期以上） ，单片机就可
以进行复位操作。 ３ ． ４拓展功 能负压 显示 使 用 单片 机 判 断 Ｐ １ ． ７的高 低 电平 来是 执行 ０ － ５ Ｖ的 电压 输 出还 是 － ５ Ｖ－ ５ Ｖ的 电压 ， 但会 是该简 易数字 电压表 的精度 误差 升高为 Ｏ ． ０ ３ ９ ２ Ｖ，当测量 负压 的时候 有外 界提供 ． ５ Ｖ 电压 ， 因为我们的过压保护不能保护有点不足 ， 所以需另外引出线作为输入的测试 电压 。 模拟 电压 （ 负压 ）信号通 过变 阻器 分压 后 由 ＡＤＣ ０ ８ ０ ８的 Ｉ Ｎ０弓Ｉ 脚进 入 （ 由于使 用的
２ ． ２设 计 思路
３ ． ２ 数码 管显 示 电路
改 ，在准确 无误后 可 以用 Ｐ ＣＢ自动布 线 并改 善 ，完成 以后方可制作加工。 如要 真正实 现 电压 测量 和显 示功 能，还 需要写入相应 的程序才可达到要 求。
本设计使 用的是 Ｌ Ｅ Ｄ数码 管，Ｌ Ｅ Ｄ数码 管显示 器 是 由发 光二极 管显示 字段 的显示 器 件 ，也称为数码管。其外形结构如 图所示 。它 由 ８个发光二极管构成 ，通过不同的组合可用 来显示 ０ － ９ 、Ａ— Ｆ及小数 点 “ ． ”等字 符。Ｌ Ｅ Ｄ
ＡＤＣ ０ ８ ０ ８引 脚 定 义 ：
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பைடு நூலகம்
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（ １ ） Ｉ Ｎ ０～Ｉ Ｎ ７ 引脚为 ８ 路模拟量输入 ， 【 关键词 】单片 机 电压表 设计
通过 ３根地址译码线 ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ选通～路。 （ ２ ）Ｄ７～ ＤＯ引脚为数据转换后 的输出 端 ，其中 Ｄ０为最 低位 ，Ｄ７为 最高 位 。输 出
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。
基于单片机的数字电压表设计
基于单片机的数字电压表摘要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。
本设计在参阅了大量前人设计的数字电压表的基础上，利用单片机技术结合A/D 转换芯片构建了一个直流数字电压表。
本文首先简要介绍了设计电压表的主要方式以及单片机系统的优势；然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程，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，包括各部分电路的走向、芯片的选择以及方案的可行性分析等。
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，在多方面显示出了它的优势，值得进一步学习和研究。
但是仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。
关键词单片机（MCU）A/D转换ADC0809Digital Voltmeter Based on MicrocontrollerABSTRACTWith the development of electronic science and technology, electronic measuring a vast number of electronic workers must have the means to measure the accuracy and function of increasingly high requirements, and voltage measurement is obvious, because the measured voltage is most common. The design see a lot of our predecessors in the design of digital voltage meter on the basis of using SCM technology with A / D converter chip Construction of a DC voltage digital form. This paper briefly introduced the design voltage meter and the main form of the advantages of SCM system and then described in detail the number of DC voltage meter design processes, systems and software and hardware system design, and gives details of the hardware circuit design, Including the direction of the circuit, chip and the choice of the feasibility analysis.In recent years, with the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, in many ways to display its advantages, it is worth further study and research. However, only the knowledge SCM is not enough, the structure should be based on specific hardware and application-specific characteristics of the target software combination, to be perfect.Key words Microcontroller (MCU),A / D converter,ADC0809目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 引言 (1)2 系统原理及基本框图 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1 输入电路 (4)3.2单片机芯片选择 (4)3.3 A/D转换器与单片机接口电路 (8)3.3.1 A/D转换器芯片选择 (8)3.3.2 A/D 转换电路 (9)3.3.3 ADC0809 A/D转换器 (9)3.4 LED数码管 (12)3.4.1 性能特点 (12)3.4.2 性能简易检测 (12)3.4.3 使用注意事项 (13)3.5 通讯模块 (13)3.6报警电路的设计 (14)4 软件设计及流程图 (15)4.1程序设计内容 (15)4.2程序流程框图 (15)4.3 C51程序（见附录3） (16)4.4 通讯模块程序设计 (16)结束语 (18)致谢 (20)参考文献 (21)附录一 (22)附录二 (25)1 引言在电量的测量中，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。
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、背景介绍随着科技的发展，越来越多的人开始关注电压表。
电压表是一种测量电压的仪器，它可以根据检测到的电压值显示出相应的数字。
传统的电压表使用指针或指示灯来显示电压值，但这种方式会有很多限制，例如不能显示小于1V的电压值，对于高精度的测量也不能满足要求。
为了解决上述问题，本文提出了一种基于单片机的数字电压表设计方案。
二、基于单片机的数字电压表设计原理基于单片机的数字电压表设计采用单片机ADC（模数转换）模块来检测电压值，将检测到的电压值转换成数字值，然后通过LCD（液晶显示器）来显示。
该设计中需要使用一个模拟信号处理电路，它包括一个放大器、一个滤波器和一个参考电压电路。
放大器可以增加信号的幅值，以便更好地检测信号的电压值；滤波器可以削弱外部电磁干扰，以便更好地检测电压值；参考电压电路可以把外部电压转换为0-5V之间的电压，以便更好地检测电压值。
三、设计方案1.单片机：AT89S522.ADC模块：AD79053.放大器：LM3584.滤波器：LPF（低通滤波器）5.参考电压电路：LM3176.LCD显示器：12864四、设计步骤1. 利用LM358放大器和LPF滤波器对测量的电压值进行放大和滤波处理，以获得更精准的数据。
2. 利用LM317参考电压电路将放大后的电压值转换为0-5V的电压，以便更好地检测电压值。
3. 将转换后的电压值送入AD7905 ADC模块，将检测到的电压值转换成数字值。
4. 将转换后的数字值送入AT89S52单片机，并通过12864 LCD显示器将检测到的电压值显示出来。
五、总结本文提出了一种基于单片机的数字电压表设计方案，主要采用单片机ADC模块来检测电压值，并将检测到的电压值转换为数字值，然后通过LCD显示器显示出来。
该设计方案可以满足各种电压测量要求，具有良好的精度和可靠性。
基于单片机的数字电压表的课程设计
基于单片机的数字电压表的课程设计一、引言在电子测量领域，电压表是一种常见且重要的测量工具。
传统的模拟电压表存在精度低、读数不直观等缺点，而数字电压表则凭借其高精度、高稳定性和直观的数字显示等优势，在电子测量中得到了广泛的应用。
本课程设计旨在基于单片机设计一款数字电压表，以实现对直流电压的准确测量和数字显示。
二、设计要求1、测量范围：0 5V 直流电压。
2、测量精度：优于 01V 。
3、显示方式：四位数码管显示。
4、具备超量程报警功能。
三、系统总体设计本数字电压表系统主要由单片机最小系统、A/D 转换模块、数码管显示模块和报警模块组成。
单片机最小系统作为控制核心，负责整个系统的运行和数据处理。
A/D 转换模块将输入的模拟电压转换为数字量，供单片机读取。
数码管显示模块用于显示测量的电压值。
报警模块在测量电压超过设定范围时发出报警信号。
四、硬件设计1、单片机最小系统选用 STC89C52 单片机，其具有性能稳定、价格低廉等优点。
最小系统包括单片机芯片、晶振电路和复位电路。
2、 A/D 转换模块采用 ADC0809 芯片进行 A/D 转换。
ADC0809 是 8 位逐次逼近型A/D 转换器，具有 8 个模拟输入通道，能够满足本设计的需求。
3、数码管显示模块使用四位共阳极数码管进行电压显示。
通过单片机的 I/O 口控制数码管的段选和位选，实现数字的显示。
4、报警模块采用蜂鸣器作为报警元件，当测量电压超过 5V 时，单片机输出高电平驱动蜂鸣器发声报警。
五、软件设计软件部分主要包括主程序、A/D 转换子程序、数据处理子程序和显示子程序等。
1、主程序负责系统的初始化，包括单片机端口设置、A/D 转换器初始化等。
然后循环调用 A/D 转换子程序、数据处理子程序和显示子程序，实现电压的测量和显示。
2、 A/D 转换子程序控制 ADC0809 进行 A/D 转换，并读取转换结果。
3、数据处理子程序将 A/D 转换得到的数字量转换为实际的电压值，并进行精度处理。
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。
基于单片机的数字电压表设计_毕业设计(论文) 推荐
毕业设计论文基于单片机的数字电压表设计摘要本文介绍了一种基于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转换主要由芯片ADC0809来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。
数据处理则由芯片AT89C51来完成，其负责把ADC0809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；此外,它还控制着ADC0809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0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。
关键词单片机；数字电压表；A/D转换；AT89C51；ADC0809Design of Digital V oltmeter Based on Single-chip Microcontroller Abstract This paper which introduces a kind of simple digital voltmeter is based on single-chip microcontroller design. The circuit of the voltage meter is mainly consisted of three mould pieces: A/D converting mould piece, A/D converting is mainly completed by the ADC0809, it converts the collected analog data into the digital data and transmits the outcome to the manifestation controlling mould piece. Data processing is mainly completed by the AT89C51 chip, it processes the data produced by the ADC0809 chip and generates the right manifestation codes, also transmits the codes to the manifestation controlling mould piece. Also, the AT89C51 chip controls the ADC0809 chip to work.The voltmeter features in simple electrical circuit, lower use of elements, low cost, moreover, its measuring precision and reliability. The voltmeter is capable of measuring voltage inputs from 1 route ranging from 0 to 5 volt, and displaying the measurements though a digital code tube of 7 pieces of LED.Keywords Single-chip microcontroller; Digital voltmeter; A/D converter; AT89C51;ADC0809目录引言电压表是固定安装在电力、电信、电子设备面板上使用的仪表，用来测量交、直流电路中的电压。
基于单片机数字电压表设计
基于单片机数字电压表设计单片机数字电压表是一种先进的电压测量技术，它可以检测和测量精确的电压值。
近年来，这种技术在电力系统、自动化技术、电子设备等各个领域中得到了广泛的应用。
这种技术不仅提高了测量数据的精确性和可靠性，而且可以满足多种功能要求，有效地提高了工程设计的效率。
单片机数字电压表的原理及组成单片机数字电压表是一种半导体装置，基本原理是用参考电路产生一个参考电压，并使用模数转换技术测试输入电压，然后将输入电压与参考电压比较，最后将比较结果显示在数字显示器上。
单片机数字电压表的结构由电源供应器、测试电路、模数转换技术、控制器和数字显示器组成。
电源供应器的输出电压可以用作参考电压，测试电路将输入电压与参考电压比较，模数转换技术将比较结果转换成数字格式的结果，控制器将数字结果发送给数字显示器，数字显示器将结果显示出来。
单片机数字电压表的优点由于单片机数字电压表具有以下优点，使其在电力系统、自动化技术、电子设备等各个领域中得到了广泛的应用。
首先，单片机数字电压表的测量可靠性比传统的模拟电压表高，能够测量更精确的电压值，从而提高测量准确性。
其次，单片机数字电压表具有超高的灵活性。
它可以通过修改程序在软件上实现功能扩展，从而满足不同的电压测量要求。
第三，单片机数字电压表的显示精度高，同时能够提供连续测量结果，以满足对电压变化的时实判断要求。
第四，单片机数字电压表的体积小，可以完全替代传统的模拟电压表，有利于节约空间和重量。
第五，单片机数字电压表的低功耗，无需额外的外部电源，从而提高工作效率。
单片机数字电压表的应用由于其高质量、精密度和稳定性，单片机数字电压表在电力系统和电子设备中有广泛应用。
电力系统中，单片机数字电压表可用于测量高压过程的开关操作，检测变压器的接线状况，监测电缆引线的断线情况，以及预防接地线等。
在电子设备中，单片机数字电压表可用于监控数字设备的电压变化、测量输入电压的精确度，以及进行自动调节和维护等。
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数字电压表在电子技术中使用非常广泛，可以用来测量电路中的直流电压、交流电压以及各种信号的幅度等等。
基于单片机的数字电压表实现了数字电压的读取和显示，具有精确、稳定、易操作等特点，下面将介绍基于单片机的数字电压表的设计原理及实现方法。
一、系统结构基于单片机的数字电压表主要是由程序控制模块、模数转换模块和数字显示模块组成。
程序控制模块主要用来完成开机、校准、测试、功能选择等功能；模数转换模块主要将电压信号转换成数字量，供数字显示模块使用；数字显示模块主要将转换后的数字量显示在LCD液晶屏上。
二、硬件设计1.电源电路电源电路主要用来为电路提供稳定的电压和电流，本电路采用稳压电源芯片LM7805实现，稳压芯片输入端连接外部DC12V/1A电源，输出端连接电路板上的整个电路。
2.输入电路输入电路主要用来将被测电源的电压传递给单片机，常规情况下采用分压电路实现。
在本电路中，电阻R1和电容C1为RC滤波电路，起到滤波作用，防止干扰信号的影响；电阻R2是分压电路中的电阻，它根据电压值的不同设置不同的值，以保证被测电压在单片机内部转换过程中不会对单片机产生影响。
3.单片机模块单片机模块是系统的核心部分，本电路中选用STM32F103C8T6单片机实现模数转换和数码管控制，使用C 语言编写程序，通过模拟输入端口读取电压并进行模数转换，将得到的数字使用查表法将其转换为数码管控制脉冲，控制数码管的亮灭实现数字显示。
4.数字显示模块数字显示模块主要由七段数码管、LCD液晶屏幕、导线和电容等器组成，七段数码管用于展示测量到的电压大小，LCD 液晶屏用于展示功能选项、单位等信息。
导线是电路板内部连接线路，电容等器用来平滑电压波动。
三、软件设计1.引脚定义在程序中首先定义STM32F103C8T6单片机内存地址、输入输出引脚和电平状态，其中A0口用来读取被测电压；B0-B7口用来控制七段数码管的亮灭；C0口用来输出PWM，控制风扇的旋转速度；D0口用来控制蜂鸣器的开启和关闭。
基于单片机实现的简易数字式直流电压表的设计
摘要数字电压表是对电子电路进行现场检测的常用仪表，本文讨论了一种基于单片机的设计方式，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。
本文中数字电压表的控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换器采用ADC0809为主要硬件，实现简易数字式直流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，且测量精度和可靠性较高。
数字电压表可以测量0~5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。
关键词：单片机、数字电压表、A/D转换、AT89C51、ADC0808ABSTRACTIn modern measuring technology,it is ofen required to conduct site measuring with a digital voltmeter,The data measured will then be input into the micro-computer system to execute such functions like calculating,storing,controlling and displaying.The simple digital voltmeter control system described in this paper makes use of AT89c51 SC computer and ADC0808 A/D converter to fulfill the designing of the software as well as the electrical circuit.The voitmeter features in simple electrical circuit,lower use of elements,low cost ,moreover,its measuring precision and reliability.The meter is capable of measuring voltage inputs from 1 routes ranging from 0 to 5 volt,and displaying the measurements though an digital code tube of 7 pieces of LED.Keywords： Microcontroller Unit、digital voltmeter、A/D converter、AT89C51、ADC0808目录第一章引言 (2)1.1 概述 (2)1.1.1 课题选择的背景和意义 (2)1.1.2 课题研究的现状和发展趋势 (2)1.2 课题研究的重点 (3)第二章系统总体方案设计 (4)2.1 设计功能要求 (4)2.2 设计思路 (4)2.3 总体设计方案 (4)第3章系统硬件设计 (5)3.1 单片机的选择 (5)3.1.1 AT89C51的结构与性能 (5)3.1.2 AT89C51功能性能 (6)3.1.3 AT89C51功能特性概述 (6)3.1.4 AT89C51的引脚功能说明 (6)3.2 A/D转换器ADC0808 (9)3.2.1 逐次逼近型A/D转换器原理 (9)3.2.2 ADC0808 主要特性 (10)3.2.3 ADC0808的外部引脚特性 (10)3.2.4 ADC0808的内部结构及工作流程 (12)3.3 时钟与复位电路 (13)3.3.1 时钟电路设计 (13)3.3.2 复位电路设计 (14)3.4 LED显示系统设计 (14)3.4.1 LED工作原理及基本结构 (15)3.4.2 LED显示器的选择 (16)3.4.3 LED的显示方式 (16)3.4.4 LED显示器与单片机接口设计 (17)3.4.5 LED译码方式 (17)3.5 系统硬件电路设计 (18)第4章软件设计 (21)4.1 软件设计方案 (21)4.1.1 系统软件设计方案框图 (21)4.2 系统应用程序设计 (22)4.2.1 初始化程序 (22)4.2.2 A/D转换子程序 (22)4.2.3 LED显示子程序 (23)第5章系统的仿真实现 (25)5.1 软件调试 (25)5.2 调试中的问题及解决方法 (25)5.3 显示结果分析 (25)第6章结论 (29)参考文献 (30)致谢 .............................................. 错误！未定义书签。
基于单片机的数字电压表设计报告
基于单片机的数字电压表设计报告
一、研究意义
数字电压表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。
二、系统硬件设计
模拟电压经过档位切换到不同的分压电路衰减后，经隔离干扰送到A/D转换器进行A/D转换，然后送到单片机中进行数据处理。
处理后的数据送到LCD中显示，同时通过串行通讯与上位机通信。
1）硬件电路框图：
2）硬件电路原理图：
三、系统软件设计1）主程序设计
2）中断子程序设计
四、分析及结论
电压测量通过不同的接口电路可实现温度、湿度、压力等测量，广泛应用于工业领域。
本电路设计别具一格，是一种高精度、低功耗、宽量程、智能化的电压表。
可扩展键盘、EEPROM、报警电路，实现电压异常记录、报警。
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、数字电压表设计1、目的及意义数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。
可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表（如：温度计，湿度计，酸度计，重量，厚度仪等），几乎覆盖了电子电工测量，工业测量，自动化仪表等各个领域。
除此之外，数字电压还有着传统指针电压表无可比拟的优点：读数直观、准确，显示范围宽、分辨力高，转入阻抗高，功耗小、抗干扰强等。
因此对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。
但是传统的数字电压表设计通常以大规模ASIC(专用集成电路)为核心器件，并辅以少量中规模集成电路及显示器件构成，可是这种设计方法灵活性差，系统功能固定，难以更新扩展，不能满足日益发展的电子工业要求。
而应用单片机为核心单元的数字电压表，其灵活性高、系统功能扩展简单，性能稳定可靠。
本课题目的就是以单片机为基础设计出一种结构简单、工作可靠、灵活性好的直流数字电压表。
要求测量范围为0～5V。
2、总体设计方案数字电压表主要包括两部分：硬件电路及软件程序。
而硬件电路采用ATMEL公司的AT89C51作为主处理器，系统主要由信号采集、A/D转换、数据处理输出、驱动显示等几个功能模块组成。
系统框图1如下：图1硬件原理框图被测直流电压由A/D转换单元采集后被量化，再由单片机对A/D转换的结果进行标度变换，得到被测电压的数值，通过单片机对数次转换结果求平均值、并通过SOI串行数据接口把所求平均值输出给显示驱动单元，由该单元完成译码，并驱动数码管显示。
电压表的数字化是将连续模拟的电压量经A/D转化后变为不连续的离散的数字量并加以显示。
在设计过程中采用分模块设计，按照图1把电路分A/D转换、数据处理输出、驱动、显示四个单元。
数值显示是采用八段数码管，由单片机以动态扫描方式驱动，在此方式下能保证足够的亮度和较长的使用寿命。
单片机是将计算机的基本部件微型化，使之集成在一块芯片上的微机。
在自动化装置、智能化仪器仪表、过程控制和家用电器等领域得到日益广泛的应用。
基于单片机的数字电压表的设计_毕业论文设计
毕业论文基于单片机的数字电压表的设计摘要本设计主要研究的是以AT89C51单片机为核心的电压测量系统，该系统能够在单片机的控制下完成对电压信号采集，能够根据采样值进行量程自动转换，并且测量结果可通过四个数码管显示出来。
整个系统的设计完成了硬件电路的设计及软件程序的编写，通过最终硬件电路的调试及软件程序的仿真，使该系统能够在要求的条件下达到正常的测量及显示功能。
在整个系统的设计过程中，主要采用了模块化的设计方法。
关键词：AT89C51单片机；数字电压表；模块化Design of the digital voltmeter based on the MCUAbstractThis paper introduces an achievement of a voltage measure system based on the AT89C51 MCU. This system can accomplish the signal sampling of voltage, and change range automatically according to the signal sampled. The result can be displayed through numeral rube of four places.In this design, the hardware circuit and software programming are both realized at the judge of hardware circuit and imitation of software program. This system can fulfill the function of measure and displaying under the demanded conditions.Over the designing of the whole system, the method of modularity is used. Key words: AT89C51 MCU; Digital Voltmeter; Modularity目录绪论 (1)第一篇硬件部分的设计 (1)1.数据采集部分的设计 (2)1.1 交流信号和直流信号的采样 (2)2.量程自动转换电路的设计 (4)3.模数转换单元的设计 (5)4.控制电路的设计 (7)4.1总体概况 (7)一.主要功能 (7)二.内部结构框图 (8)三.外部引脚说明 (9)4.2 单片机在系统中的应用 (11)5.显示部分的设计 (12)5.1键盘显示8279芯片 (12)5.2 8279的组成和基本工作原理 (13)5.3 8279引脚及功能 (15)5.4 8279的工作方式及命令字格式 (17)第二篇软件系统的设计 (23)1.MCS-51单片机汇编语言 (23)2.主程序的设计 (23)3.子程序的设计 (25)3.1采样程序的设计 (25)3.2 量程处理程序的设计 (26)3.21 采样及其处理程序 (26)3.22 计算部分的设计 (28)3.23 显示部分的软件设计 (29)3.3 超量程处理 (29)4.系统程序清单 (29)设计总结 (41)参考文献 (41)绪论在电气测量中，电压是一个很重要的参数。
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。
基于单片机的交直流数字电压表的设计
数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，这有别于传统的以指针加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。
目前数字万用表的内部核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字万用表的准确度，本文A/D转换器采用ADcosog对输人模拟信号进行转换，控制核心AT89csl再对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号。
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。
本文中数字电压表的控制系统采用A丁89C5，单片机，A/0转换器采用A0c0809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。
还可以方便地进行8路A/O转换量的测量，远程测量结果传送等功能。
数字电压表可以测量O一SV的8路输入电压值，并在四位匕EO数码管上轮流显示或单路选择显示。
二、方案的论证系统硬件主要包括四个部分:AD转换、中央控制单元、显示单元和报音单元。
图中模拟直流信号VA通过AD采集转换电路,转变为相应的二进制数字信号VD,再进入单片机构成的中央控制单元。
而显示和报音电路部分,则是通过中央控制单元完成的。
中央控制单元采用89S51芯片。
三、总体设计3.1、基本工作原理数字电压表可以测量0一5的8路电压值。
89C51为8位处理器，当0809输入电压为5.00V时，输出数据为255(FFH)。
因此最大分辩率为O.O196V(5/255)。
如要获得更高的精度要求，应采用12位、13位的A/D转换器。
数字电压显示可能有偏差，可以通过校正0809的基准电压来解决，或者用软件编程来校正测量值。
本系统用单片机89C51构成数字电压表控制系统，具有精度高、速度快、性能稳定和电路简单且工作可靠等特点，具有很好的使用价值。
基于单片机的数字电压表毕业设计
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直流数字电压表。
它的具体功能是:最高量程为 200V，分三个档位量程，即2V，20V，200V，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。
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TLC2543。
关键字介绍:单片机，AT89C52，A/D 转换，TLC2543，数据处理This paper is the background of the development of digital voltmeter and using single chip computer, A/D conversion chip design method of the combination of the party A dc digital voltmeter. It is the specific function of: supreme range for 200 V, divide a gear range, namely 2 V, 20 V, 200 V, can switch to achieve each by shifting gear gear, when the voltage of the numerical less than 1 V, the system will automatically will convert to mV voltage values for the voltage is the voltage unit, and through the key method can measure five seconds after the average voltage.MCU is a kind of integrated circuit chip, using the technology with large scale data processing ability (such as the art operations, logic operations, data transfer, interrupt handling) of the microprocessor (CPU). With the rapid development of the single chip microcomputer, all kinds of single chip in great Numbers, microcontroller technology has become a national modernization level of science and technology.SCM can complete modern industrial control alone for the intelligent control function, it is the greatest feature of single chip microcomputer. Single-chip microcomputer control system can be replaced by complex electronic circuit or before digital circuit consists of the control system system, can control software to achieve, and to realize intelligent, now single-chip microcomputer control category is everywhere, such as communication products, household appliances, intelligent instruments, process control and special control device and so on, the application field of single chip microcomputer more and more widely.This graduate design topic is "simple digital voltmeter design". We mainly examine of single-chip processor technology technique, the programming ability, etc. Observe independent analysis, design of the single chip microcomputer ability, and the actual programming skills.This subject mainly to solve A/D conversion, data processing and display control and so on three modules. The control system adopts AT89C52 single chip microcomputer, A/D conversion using ADC0809.Keywords: A single-chip microcomputer, AT89C52, A/D conversion,ADC0809, data processing目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)第一章数字电压表简介 (4)1.1设计背景 (4)1.2设计意义 (5)第二章数字电压设计两种方案简介 (6)2.1 由数字电路及芯片构建 (6)2.2 由单片机系统及 A/D 转换芯片构建 (6)第三章单片机简介及本设计单片机的选择 (7)3.1 常用单片机的特点比较及本设计单片机的选择 (7)3.2 本设计使用的单片机的简介 (7)第四章各种显示器件的介绍和选择 (8)4.1 常用显示器件简介 (8)4.2 1602液晶的参数资料 (8)第五章模数(A/D)转换芯片的选择 (11)5.1 常用的A/D芯片简介 (11)5.2 模数(A/D)芯片 TLC2543 的资料 (11)引脚说明: (12)第六章总体设计 (14)6.1 技术要求 (14)6.2 设计方案 (14)第七章硬件电路系统模块的设计 (15)7.1 单片机系统 (15)7.2 输入电路 (15)7.3 A/D 转换芯片与单片机的连接 (16)7.4 1602 液晶与单片机连接 (16)7.5 键盘与单片机的连接如下 (17)第八章系统软件的设计 (18)8.1 汇编语言和 C 语言的特点及选择 (18)8.2 主程序设计 (18)第九章系统的调试 (26)9.1 硬件调试 (26)9.2 软件调试 (26)第十章总结与展望 (27)参考文献 (28)第一章数字电压表简介数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM，作为智能仪表的一种，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量(直流输入电压)转化成不连续，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，精度高，抗干扰能力强，可扩展性强，集成方便。
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基于单片机的数字直流电压表的设计与实现
摘要：数字直流电压变在工程中应用比较广泛，而单片机价格便宜且在数字电表开发与应用方面表现突出。
鉴于此，本文基于单片机设计一款数字直流电压表！
关键词：单片机、电压表、设计
1 引言
最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，从而促使了数字电压表的快速发展，并不断出现新的类型。
本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容，本系统主要包括三大模块：转换模块、数据处理模块及显示模块。
其中，A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理，最后驱动输出装置LED显示数字电压信号。
2 设计总方案
2.1设计要求
（1）以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表。
（2）采用1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。
（3）电压显示用4位一体的LED数码管显示，至少能够显示两位小数。
（4）具有过压保护功能。
（5）能够测量-5V-5V电压。
2.2 设计思路
（1）根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。
（2）A/D转换采用ADC0808实现，与单片机的接口为P1口和P2口的高四位引脚。
（3）电压显示采用4位一体的LED数码管。
（4）LED数码的段码输入,由并行端口P0产生：位码输入，用并行端口P2低四位产生。
3 设计原理分析
3.1 A/D转换电路及其管脚定义
本设计采用的是ADC0808，ADC 0808精度为8位，它是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。
利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。
（1）IN0～IN7——8路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。
（2）D7～D0——A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。
8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。
（3）ADDA、ADDB、ADDC——模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。
（4）VR(+)、VR(-)——正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。
在单极性输入时，VR(+)=5V，VR(-)=0V；双极性输入时，VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。
（5）ALE——地址锁存允许信号，高电平有效。
当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。
在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。
3.2 数码管显示电路
本设计使用的是LED数码管，LED数码管显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也称为数码管。
其外形结构如图所示。
它由8个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示0-9、A-F及小数点“.”等字符。
LED数码管提供三种控制接口，分别是8位微处理器接口，4位微处理器接口及串行接口。
3.3 震荡与复位电路
单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。
通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器（大小为1MHZ）和两只电容（电容和一般取30pF）。
这样就构成一个稳定的自激振荡器。
振荡电路脉冲经过二分频后作为系统的时钟信号，再在二分频的基础上三分频产生ALE信号，此时得到的信号时机器周期信号。
复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是按键复位。
按键复位具有上电复位功能外，若要复位，只要按图中的RESET键，电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一个复位高电平。
上电复位电路要求接通电源后，通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。
上电瞬间RESET引脚获得高电平，随着电容的充电，RERST引脚的高电平将逐渐下降。
RERST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。
按键复位电路图如图6所示。
3.4 拓展功能负压显示
使用单片机判断p1.7的高低电平来是执行0-5V的电压输出还是-5V-5V的电压，但会是该简易数字电压表的精度误差升高为0.0392V，当测量负压的时候有外界提供-5V电压，因为我们的过压保护不能保护有点不足，所以需另外引出线作为输入的测试电压。
此电路的工作原理是：模拟电压（负压）信号通过变阻器VR？分压后由ADC0808的IN0通道进入（由于使用的IN0通道，所以ADDA,ADDB,ADDC均接低电平），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AT89C51芯片的P2口，AT89C51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传送给四位LED，同时它还通过其四位I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3产生位选信号控制数码管的亮灭。
简易数字直流电压表的硬件电路已经设计完成，就可以选取相应的芯片和元器件，利用Proteus软件绘制出硬件的原理，并仔细地检查修改，直至形成完善的硬件原理图。
但要真正实现电路对电压的测量和显示的功能，还需要有相应的软件配合，才能达到设计要求。
4.小结
本文是依托单片机在开发智能仪器仪表上的优越性，设计了一款数字直流电压表，旨在找到一种设计数字电表快捷、合理、通用的方法，对提高电表的生产效率具有积极的作用！
参考文献
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].(第三版).北京：北京航天航空大学出版社，2005.17～24
[2] 苗红霞.单片机实现数字电压表的软硬件设计[M].常州：河海大学常州大学出版社，2002，03～23
[3] 何立民.MCS-51单片机应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1990.01～18
[4]胡辉主编．单片机原理及应用设计[M]．北京：中国水利水电出版社，2005.1—284。