基于单片机的工频电压(电流)表的设计
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。
单片机课程设计--单相工频交流电压、电流计设计
单片机课程设计--单相工频交流电压、电流计设计单片机课程设计题目：单相工频交流电压、电流计设计姓名：赵然院（系）：信息学院专业：自动化指导教师：潘峰职称：评阅人：职称：东华大学信息科学与技术学院自动化系2012年6月摘要在实际中，有效值是应用最广泛的参数，电压表的读数除特殊情况外，几乎都是按正弦波有效值进行定度的。
有效值获得广泛应用的原因，一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小，这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的；另一方面，它具有十分简单的叠加性质，计算起来极为方便。
本文详细介绍了一个数字工频电压、电流表设计，以AT89C51单片机为控制核心，由电压、电流传感器模块，真有效值测量模块，AD转换模块、波形整形模块、显示模块等构成。
系统采用电压、电流分压分流对输入信号进行降压处理，经AD736转换得到原信号的真有效值，由AD1674转换为数字量后送入单片机内进行简要的数据处理并将结果通过六位LED实时显示，达到了较好的性能指标。
关键词：工频数字电压（电流）表真有效值AD736 AD1674 AT89C51第一章绪论§1.1 系统设计任务设计基于MCS-51的单相工频交流电参数检测仪。
交流有效值0-220V，电流有效值0-40A。
电压、电流值经电压、电流传感器输出有效值为0-5V的交流信号，传感器输出的电压、电流信号与被测电压、电流同相位。
基本要求如下（1）电流、电压测量精度0.1%(2) 检测电压、电流的相位角，求出功率因素（3）电流、电压有效值由LED轮流显示，也可由按键切换显示量(4) 有效值、功率因素可以发送至远程主机。
设计以AT89C51为核心的控制电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）§1.2设计思路本例旨在设计一个工频交流电流、电压计。
系统利用分压、电流转换原理将工频电压/电流转换为弱电压。
进行有效值转换，进而得到稳定的直流信号。
基于51单片机的简易数字电压表的设计单片机
基于51单片机的简易数字电压表的设计单片机————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2个人收集整理勿做商业用途甘肃畜牧工程职业技术学院毕业设计题目：基于51单片机的简易数字电压表的设计系部：电子信息工程系专业:信息工程技术班级:学生姓名:学号:指导老师：日期：目录毕业设计任务书 (1)开题报告 (3)摘要 (6)关键词 (7)引言 (7)第一章A/D转换器 (9)1．1A/D转换原理 (9)1．2 ADC性能参数 (11)1．2．1 转换精度 (11)1．2．2。
转换时间......................................... 错误!未定义书签。
1．3 常用ADC芯片概述 (13)第二章8OC51单片机引脚 (14)第三章ADC0809 (16)3。
1 ADC0809引脚功能 (16)3。
2 ADC0809内部结构 (18)3.3ADC0809与80C51的接口 (19)3.4 ADC0809的应用指导 (20)3.4。
1 ADC0809应用说明 (20)3.4.2 ADC0809转换结束的判断方法 (20)3。
4.3 ADC0809编程方法 (21)第四章硬件设计分析 (22)4。
1电源设计 (22)4.2 关于74LS02，74LS04 (22)4。
3 74LS373概述 (23)4。
3。
1 引脚图 (23)4。
3。
2工作原理 (23)4.4简易数字电压表的硬件设计 (24)结论 (25)参考文献 (25)附录.......................................................................................... 错误!未定义书签。
致谢 (29)毕业设计任务书学生姓名专业班级信息工程技术08。
2指导教师论文题目基于51单片机的简易数字电压表的设计研究的目标、内容及方法目标：基于MCS—51单片机，对设计硬件电路和软件程序应用的设计，使用发光二极管来显示所要测试模拟电压的数字电压值。
基于单片机的电流电压测量 毕业设计
基于单片机的电流电压测量毕业设计基于单片机的电流电压测量系统设计摘要：本次设计所提供的是基于单片机的电压电流测量系统软硬件的设计。
电学参量测量技术设计范围广，能应用的领域也十分广泛。
随着电子技术的发展，在数字化、智能化、科技化为主的今天,数字电压、电流表以成为电压、电流表设计的主要方向，并且有非常重要的地位。
关键词：单片机，应用领域，设计Abstract: The design is provided by SCM-based voltage and current measurement system hardware and software design. Electrical parameter measurement techniques designed a wide range of application areas can be very extensive. With the development of electronic technology, in digital, intelligent, technology-based today, the digital voltage meter to a voltage, current meter design of the main direction, and there is a very important position.Keywords:MicroController Unit, Applications, Devise目录1 前言 (5)1.1 电子测量概述 (5)1.2 数字电压表的特点 (5)1.3 单片机的概述 (6)2 系统方案的选择与论证 (7)2.1 功能要求 (7)2.2 系统的总体方案规划 (7)2.3 各模块方案选择与论证 (7)2.3.1 控制模块 (7)2.3.2 量程自动转换模块 (8)2.3.3 A/D转换模块 (8)2.3.4 显示模块 (9)2.3.5 通信模块 (9)3 系统的硬件电路设计与实现 (10)3.1 系统的硬件组成部分 (10)3.2 主要单元电路设计 (10)3.2.1 中央控制模块 (10)3.2.2 量程自动转换模块 (11)3.2.3 A/D模数转换模块 (15)3.2.4 显示模块 (17)3.2.5 通信模块 (17)3.2.6 电源部分 (18)4 系统的软件设计 (19)4.1 软件的总体设计原理 (19)4.1.1 A/D转换程序设计 (20)4.1.2 数字滤波程序设计 (20)4.1.3 量程自动转换的程序设计 (22)5 系统调试及性能分析 (24)5.1 调试与测试 (24)5.2 性能分析 (24)6 结束语 (25)6.1 设计总结 (25)6.2 设计的心得 (25)7 致谢词 (26)附录 (27)附录1 参考文献 (27)附录2 系统总电路图 (28)附录3 源程序 (29)1 前言1.1 电子测量概述从广义上讲，凡是利用电子技术来进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上来说，电子测量是在电子学中测量有关电量的量值。
基于单片机的电压表的设计
目录1. 设计背景 02. 系统总体方案设计 03. 系统硬件电路的设计 (1)3.1 系统控制器的设计 (1)3.2 电压数据采集模块 (3)3.3 LCD1602显示电路 (4)3.4 按键设置模块 (5)3.5 报警电路模块 (6)3.6 上位机通信模块 (6)3.7 温度采集模块 (7)4. 软件电路设计 (7)4.2 量程自动切换子程序流程图 (8)4.3 A/D转换子程序流程图 (9)4.4 温度测量子程序流程图 (10)心得体会 (11)参考文献 (12)附录 (13)基于单片机的电压表设计1. 设计背景随着科学技术的发展，人们对宏观和微观世界逐步了解，越来越多的微弱信号需要被检测，例如：弱磁、弱光、微震动、小位移、心电、脑电等。
测控技术发展到现在，微弱信号检测技术已经相对成熟，基本上采用以下两种方法来实现：一种是先将信号放大滤波，再用低或中分辨率的ADC进行采样，转化为数字信号后，再做信号处理，另一种是使用高分辨率ADC，对微弱信号直接采样，再进行数字信号处理。
两种方法各有千秋，也都有自己的缺点。
前一种方法，ADC要求不高，特别是现在大部分微处理器都集成有低或中分辨率的ADC，大大节省了开支，但是增加了繁琐的模拟电路。
后一种方法省去了模拟电路，但是对ADC性能要求高，虽然∑-△ADC发展很快，已经可以做到24位分辨率，价格也相对低廉，但是它是用速度和芯片面积换取的高精度，导致采样率做不高，特别是用于多通道采样时，由于建立时间长，采样率还会显著降低，因此，它一般用于低频信号的单通道测量，满足大多数的应用场合。
在对采样精度要求不断提升的情况下，科技工作者也在其他方面对智能仪表的发展提出了新的要求，如：良好的人机界面、数据存储和通讯、阈值报警和较低的功耗等，同时还要求仪表具有较高的性价比。
本文主要设计的是基于单片机的量程自动选择的电压表的设计。
用来精确地采集不同等级的电压表。
数字电压表是采用数字化测量技术，把连续的量输入电压转换成不连续离散的数字化形式并加以显示的仪表作为现代电子测量中最基础与核心的一种测量仪器，对其测量精度和功能要求也越来越高，由于电压测量范围广特别是在微电压高电压及待测信号强弱相差极大情况下，既要保证弱信号测量精度又要兼顾强信号的测量范围，传统的手动转换量程的电压表在测量技术上有一定难度同时若量程选择不当不但会造成测量精度下降甚至损坏仪表。
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。
基于单片机的数字电流表的设计
图中电容 , 是为了提高电路的稳定性和改善瞬态响应。R为保护电阻，防止电压突变损坏 。
前面介绍的是正向峰值保持电路，如果需要负向峰值保持，可以把正向峰值保持电路中的二极管及其它元件适当改接，就能实现。
ICL7135的输出是 位的BCD码，为了减少引出线数目，它采用动态字位扫描输出的方式，即万、千、百、十、个各位数字BCD的码轮流出现在 端上，并在 各端上同步出现字位选通脉冲，这种输出使其数字显示电路非常简单。
当使用 转换芯片时，可采用以下方法提高转换分辨率：
1）当输入模拟电压小于 转换电路的满刻度所对应的电压值时，应放大输入信号，使输入电压的最大值对应 满刻度值，以充分利用 转换电路的满刻度。
2009届本科毕业设计
基于单片机的数字电流表的设计
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指导教师：
2009年4月10日
基于单片机的数字电流表的设计
摘
本电流表各模块之间使用标准信号进行传输的，这些标准信号都符合国际标准。国际电工委员会在1973年四月第65次技术委员会通过的标准规定了国际统一信号标准，过程控制系统的模拟直流信号为4到20MA，模拟直流电压信号为1到5伏，我国的DDZ-3型电动单元组合仪表采用了国际的信号标准。
图1数字电流表的基本原理
1.
峰峰值检波器本身具有采样保持的功能，由于A/D转换器的转换时间为100ms，所以峰峰值检波电路能够保证A/D转换器有足够的转换时间[6]。
交流信号不只包括正弦波，对于其它规则的交流信号，也可以用本采样电路采样。档位选择需要将独立按键与放大器中集成运放的外围电阻组合在一块。独立按键不仅有选择档位的功能，还有复位等其它功能。
基于单片机的数字电流表的设计本科生毕业论文
本科生毕业论文（设计）题目：基于单片机的数字电流表的设计学院电子信息工程学院学科门类工学专业电子信息工程学号指导教师2015年05月30日摘要随着时代的进步，电子科学技术的日益更新，传统电工电子测量仪器——模拟测量仪表即使可以直观地从刻度盘读出表针偏转了多少格或占了满刻度的百分之几等，也满足不了对测量数据的精确要求，那么就需要更高、更准精度的仪器来替代。
同时传统的模拟测量仪表在计算时需要对读数加以换算和说明，而且不同的观察者会带来不同的人为“视差”，即使同一个观察者处于不同的位置也可能会得到不同的结果和偏差。
然而，数字电流表就能够克服这些问题，它的测量结果直接以数字的形式在显示屏上显示出来。
数字电流表不仅具有读数准确，设计简单，随身携带的优点,而且操作方法简单，人们使用起来也非常方便，这些优点使数字电流表在近年来的电工电子的测量中应用更加广泛。
本文基于AT89C51单片机，论述数字电流表的工作原理及设计过程。
利用Protel软件设计、Keil C软件和Proteus仿真软件，根据所给数字电流表的技术指标和要求，确定电流表所需的元器件和最佳设计方案，这种方法简单易行，最终得到比较理想，符合设计要求的数字电流表。
关键词：C51单片机；A/D转换器；数字电流表AbstractWith the progress of time, increasingly updating electronic science and technology, traditional electric and electronic measuring instruments - analogue measurement instruments, even intuitively read from the dial hands deflected the number of cells or accounted for a few percent of full scale, also can not meet the exact requirements of the measured data, then you need higher precision and more accurate instrument instead. While traditional analog measuring instruments need to be converted in the calculation and description of the readings, and different observers will bring a different man, "parallax", even if the same observer in different locations may get different results and error . However, the digital meter will be able to overcome these problems, its measurement results in digital form directly on the screen out. Digital ammeter reading is not only accurate, simple design, the advantages of portable, and simple method of operation, it is also very easy to use, these advantages make digital ammeter in electric and electronic measuring more widely in recent years.Based on AT89C51 microcontroller, digital ammeter discussed the working principle and design process. Use Protel software design, Keil C software and Proteus simulation software, depending on the digital ammeter technical indicators and requirements, determine the required components and ammeter best design, this method is simple, and ultimately get the ideal, in line with Digital ammeter design requirements.Key words: C51 microcontroller digital ammeter; A / D converter; digital ammeter目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1．引言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国外研究现状 (2)1.3 本文主要容安排 (2)2．数字电流表的理论 (2)2.1 数字电流表的工作原理 (2)2.2 A/D转换器 (3)2.3 AT89C51单片机 (5)2.4 液晶显示器 (8)3．数字电流表的设计 (9)3.1 方案论证 (9)3.2 任务指标 (10)3.3 整体电路图 (10)4．软件设计 (11)4.1 软件设计的主程序流程图 (11)4.2 编程语言介绍 (11)4.3 Protel99SE软件的介绍 (12)5．系统调试及实物制作 (13)5.1 硬件系统的调试 (13)5.2 系统软件的调试 (13)5.3 整体系统的调试 (14)5.4 实际硬件制作结果 (14)6．总结与展望 (14)参考文献 (16)致 (17)附录 (18)1．引言1.1 研究背景及意义数字电流表（Digital ammeter）简称AMP，它的测量原理是通过数字化测量技术，把输入的连续模拟量（直流输入电流）转换成不连续、离散的数字形式，然后通过液晶显示屏来显示的仪表。
基于单片机的数字电压表设计说明书
课程设计题目: 基于单片机的数字电压表设计专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：2010年9月8日数字电压表（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。
关键词：数字电压表 A/D 转换器 PC 电压测量AbstractDigital voltage meter (Digital V oltmeter) referred to as DVM, it is the use of digital measuring technology, the continuous analog (DC input voltage) into a non-continuous, discrete digital form and to display the instrument.Analog voltage meter features a traditional single, low accuracy, can not meet the digital age, using the single chip digital voltage meter, from the high precision, anti-interference ability, scalability, Ji Cheng convenience, and PC can communicate in real time.At present, by a variety of single A / D converter consisting of digital voltage meter, has been widely used in electronic and electrical measurement, industrial automation, instrumentation, automated test systems, intelligent measurement, showing strong vitality.At the same time, the DVM extension to the various general and specific digital instruments, but also the power and non-power measurement up to a new level.This chapter focuses on single-chip A / D converter, and they form by the microcontroller-based digital voltmeter works.Keywords: digital voltmeter A / D converter voltage measurement PC目录1 设计方案 (6)1.1 A/D转换部分 (6)1.2 电源部分 (7)2 系统硬件电路设计 (8)2.1 单片机芯片 (8)2.2 89C51与外围电路的接口 (10)3 详细设计 (14)3.1复位电路 (14)3.2电源电路 (16)3.3 程序框图 (17)3.4 源程序 (19)4 总结 (28)参考文献 (29)1 设计方案在电量的测量中，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。
(整理)基于单片机的工频电压(电流)表的设计
检测系统实习报告题目：基于单片机的工频电压（电流）表的设计姓名：院（系）：专业：指导教师：职称：评阅人：职称：年月摘要在实际中，有效值是应用最广泛的参数，电压表的读数除特殊情况外，几乎都是按正弦波有效值进行定度的。
有效值获得广泛应用的原因，一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小，这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的；另一方面，它具有十分简单的叠加性质，计算起来极为方便。
本文详细介绍了一个数字工频电压、电流表设计，以AT89S52单片机为控制核心，由电压、电流传感器模块，真有效值测量模块，信号调理模块，AD采集模块及控制、显示模块等构成。
系统采用电压、电流互感器对输入信号进行降压处理，经AD736转换得到原信号的真有效值，由TLC549转换为数字量后送入单片机内进行简要的数据处理并将结果通过LCD实时显示，达到了较好的性能指标。
关键词：工频数字电压（电流）表真有效值AD736 TLC549 AT89S52AbstractIn practice, RMS is the most widely used parameters. Except in special circumstances,voltage meter readings almost all carried out by the RMS of sine wave . The reasons of RMS is widely available, on the one hand, because it directly reflects the size of the exchange of signal energy, which the study of power, noise, distortion, spectrum purity, energy conversion, such as it is very important; On the other hand, it has a very simple superposition of the nature of the calculation will be extremely convenient. The design of single-chip Atmel Corporation AT89S52 as control core, by the current sensor module, True RMS measurement modules, signal conditioning modules, AD acquisition and control module, display module. System uses a current sensor circuit for step-down of the input signal processing, has been converted by the original AD736 True RMS signal by the TLC549 convert into single-chip digital conducted after the brief and the results of data processing in real time through the LCD display, achieve a better performance.Keyword: Digital voltage(current) meter True RMS AD736 TLC549AT89S52目录第一章绪论 (1)§1.1 选题背景及意义 (1)§1.2 系统设计任务 (1)第二章系统总体设计 (2)§2.1 方案论证与比较 (2)2.1.1 电压、电流变换部分 (2)2.1.2 有效值测量部分 (2)§2.2 系统总体设计 (2)第三章硬件设计 (4)§3.1 传感器电路设计 (4)3.1.1 电压互感器 (4)3.1.2 电流互感器 (4)§3.2 真有效值转换电路设计 (5)3.2.1 电压、电流切换电路 (5)3.2.2 真有效值测量电路 (6)§3.3 信号调理电路设计 (7)§3.4 A/D转换电路设计 (7)§3.5 单片机及显示电路设计 (9)第四章软件设计 (10)§4.1 LCD1602液晶显示程序 (10)§4.2 A/D转换程序 (10)§4.3 主程序设计 (12)第五章系统调试及误差分析 (13)§5.1 系统调试及测试结果 (13)5.1.1 AD736测试结果 (13)5.1.2 OP07测试结果 (13)5.1.3 TLC549测试结果 (13)5.1.4 工频电压测量精度 (14)5.1.5 工频电流测量精度 (14)§5.2 误差分析 (14)§5.3 改进方法 (15)结束语 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录 (19)附录一完整电路图 (19)附录二程序清单 (20)第一章绪论§1.1 选题背景及意义在日常的生产、生活和科研中，工频电无处不在，所谓工频就是电力供电系统交流电的频率，我国国家规定工频为50赫兹，即周期为0.02秒，英、美等国规定的工频为60赫兹。
基于ATmega8单片机的工频电压／频率仪设计
基于ATmega8单片机的工频电压／频率仪设计【摘要】介绍一种以A VR单片机ATmega8为核心，设计工频电压/频率仪。
利用单片机ATmega8内部A/D转换功能测量电压，以内部定时计数器功能测量频率。
用四位LED数码管作为电压/频率显示输出。
本文对硬件电路和软件设计作比较详细的介绍。
本设计硬件电路简单、性能稳定可靠、经济适用。
【关键词】ATmega8；A/D转换；电压；频率1.引言在电力生产和电气测试工作中，经常需要测量工频电压和频率。
目前市面上工频电压表和频率表种类繁多，本设计与其相比具有电路简单、体积小、功耗低、性价比高等特点。
利用低价位具备A VR高档单片机性能的ATmega8单片机，设计工频电压和频率两用测量仪。
ATmega8单片机除了有A/D转换和定时计数器功能外，其内部的模拟比较器在测量频率电路中省了测量过零电路；I/O端口20mA驱动能力直接驱动LED数码管，省了驱动电路。
使整个硬件电路非常简单。
2.硬件设计基于ATmega8单片机工频电压/频率仪设计硬件电路如图1所示。
以单片机为核心，加上少量的外部元件构成。
图1 工频电压/频率仪电路图图1中：T1是电源变压器和电压互感器两用器件（电压互感器有变比精度要求），提供测量仪运行电源，并兼做为被测输入源使用；AD1、C1是电源整流滤波电路元件；U1是三端稳压器件；C2、C6是+5V电源滤波电容；L1、C4、C5是测量电压用基准电压和模拟端电源解耦电路元件；DS是大尺寸低功耗LED 数码管，与Rd1-Rd8构成测量结果显示电路；D1、D2、R1是测量频率输入波形整形电路元件；R2、R3、R4、C3是测量电压取样输入电路元件；R6、R7、LED2、LED3是测量频率或电压状态指示电路元件；R8、LED1是电源指示电路元件；E1（8MHz）晶体和两个20p的电容组成单片机运行所必须的时钟（保证测量频率的精度）。
S1是测量电压/频率选择开关。
基于单片机的简易数字电压表设计(任务书+论文)
任务书摘要本文介绍了基于89c51单片机的一种8路输入电压测量电路,该电路采用ADC0809作为A/D转换元件，测量范围0至5伏，小数点后显示一位。
要求能够依次显示每路通道电压，而且能够通过拨码开关选择输入通道。
使用3位LED 模块显示，前面一位显示通道号，后面两位显示测量电压值。
本系统主要包括四大模块：数据采集模块、控制模块、显示模块、A/D转换模块。
绘制电路原理图与工作流程图，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路。
在软件编程上，采用了汇编语言进行编程，开发环境使用WAVE集成开发环境。
开发了显示模块程序、通道切换程序、A/D转换程序。
关键词：ADC0809；A/D转换；LED显示目录1 方法论证 (5)1.1 系统的设计任务 (5)1.2 设计方案 (5)1.3 软硬件开发环境 (6)2 数字电压表硬件设计 (7)2.1 单片机主电路设计 (7)2.1.1 复位电路 (7)2.1.2 晶振电路 (7)2.2 测量、转换电路设计 (8)2.3 按键电路设计 (9)2.4 显示电路设计 (10)2.4.1 LED数码管构成 (10)2.4.2 显示方式 (11)3 软件设计 (14)3.1 主程序设计 (14)3.1.1 工作流程 (14)3.1.2 存储空间定义安排 (15)3.2 模块程序设计 (15)3.2.1 A/D转换测量程序 (15)3.2.2 显示程序 (16)4 系统调试与分析 (18)4.1 调试内容及问题解决 (18)4.2 系统进一步改进方案 (18)附录1：硬件原理图 (20)附录2：程序清单 (21)参考文献 (24)1 方法论证1.1 系统的设计任务设计单片机主电路、数据采集接口电路、LED显示电路、拨码控制电路，能够实现对8路电压值进行测量，能够显示当前测量通道号及电压值，电压精度小数点后1位，可以通过键盘选择循环显示8路的检测电压值和指定通道的检测电压值。
1.2 设计方案将数据采集接口电路输入电压传入ADC0809数模转换元件，经转换后通过D0至D7与单片机P0口连接，把转换完的模拟信号以数字信号的信号的形式传给单片机，信号经过单片机处理从LED数码显示管显示。
基于51单片机的电压表的设计
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。
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。
数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用[1]。
传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需要。
采用单片机的数字电压表，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，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC实时通信。
数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础[2]。
以数字电压表为核心，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。
目前，由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。
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[3]。
数字电压表从1952年问世以来，经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化（IC化），另一方面，精度也从0.01%-0.005%。
目前，数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，因而，以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面[4]。
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[5]。
1 设计总体方案1.1设计要求：完成系统的硬件电路设计与软件设计； 采用汇编或C 语言编程；采用Proteus 、KeilC 等软件实现系统的仿真调试。
基于单片机的全数字电压、电流表设计开题报告和任务书
《单片机原理及接口技术》余锡存曹国华西安电子科技大学2000.7
〈单片机典型模块设计实例导航〉求是科技人民邮电出版社2005.6
开题小组及教研室意见
开题小肥学院电子信息与电气工程系毕业设计开题报告
学生：杨娟班级：03电子本（3）班
导师姓名：高先和
论文题目
基于单片机的全数字电压、电流表设计
可行性
方案分析
本设计主要由三大模块组成：A/D模数转换模块、单片机控制模块、显示模块。按系统功能实现要求，控制模块采用AT89C52单片机，通过程序来进行电压、电流的计算等数据处理，及其功能控制；A/D转换模块采用ADC0809芯片，其中地址线（23-25脚）的八种组合状态可决定对哪一路模拟输入做A/D转换，以实现自动换档这一功能；显示模块采用四个LED数码管进行动态显示电压、电流值。其系统设计方案框图和程序流程图见附录。
基于单片机的高精度直流电流表的设计与实现
第二章总体方案设计2.1数字电流表的工作原理用单片机及其扩展的外部电路先做成一个理想电压表[3]，图1中用G表示。
由于通常所说的电流表是指灵敏电流计其量程太小，不能直接测量电流，仅用于检测有无电流和电流的方向，所以要想得到一个有多量程或量程较大的电流表需要将一个理想电压表改装而成。
本设计是用一个内阻视为无穷大的电压表并联分流电阻而成的数字电流表。
待测电流I随搬动开关K的位置而流过R1或R2，因而本电流表的两个量程就取决于G 的满量程电压和R1、R2的阻值，记G的满量程电压为Ug，根据欧姆定律Ug=RgIg，若Ug和Rg已知则Ig就是电流表的满量程电流。
2.2方案比较及方案选择方案一：选用内置AD转换器的单片机如MSP430系列作为核心处理器，实现本设计的需求，此方案的好处在于，所需芯片、外围电路较少，但对程序要求比较高。
方案二： 方案二是选用ADC0809为转换芯片和单片机组成的系统，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路模拟输入信号中的一个进行A/D 转换，它的输出为并行输出。
且功耗低，工作温度范围广转换时间较快为100us ，具有转换起停控制端。
2.3方案选择通过比较两种方案，采用方案二ADC0809转换芯片来完成本次设计，他功耗低，模拟输入电压范围0～＋5V ，不需零点和满刻度校准，换时间快，具有转换起停控制端，且并行输出单片机引脚也够，所以本次设计采用方案二。
2.4 功能要求1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作2、能测0——20mA电流，至少能达0.1%的精度3、要求掌握I/V信号转换，A/D转换器的使用和数据采集系统的设计4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显示2.5计思路1、根据设计要求，选择STC89C52单片机作为核心控制器件。
2、A/D 转换采用ADC0809。
(完整版)单片机测电压电流(DOC)
基于单片机的直流电压电流检测的设计一设计要求用单片机做一个电压，电流检测装置。
（1）电压的范围：DC10-36V，要求精度1%以内。
（2）电流DC 0.1-3A，要求精度1%以内。
（3）用液晶显示电压，电流值（4）通过按键可切换电压，电流显示。
（5）每组做一个实物，实物要求用通用板焊接完成，单片机自选。
二设计简介：利用单片机系统与模数转换芯片、显示模块,按键选择等的结合构建直流电压电流表。
由于单片机的发展已经成熟，利用单片机系统的软硬件结合，可以组装出许多的应用电路来。
此方案的原理是模数（A/D）转换芯片的基准电压端，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。
模数（A/D）转换芯片通过按键选择模块将被测量电压或电流输入端所采集到的模拟电压或电流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，通过一定的算法计算出被测量电压或电流的值。
最后单片机系统将计算好了的被测电压电流值按一定的时序送入显示电路模块加以显示。
三．单片机简介及本设计单片机的选择在这一设计中，我们涉及到了一个关键系统模块——单片机系统模块，而目前单片机的种类是很繁多的，主要有主流的8位单片机和高性能的32位单片机，结合本设计各方面因素，8位单片机对于本设计已经是绰绰有余了，但将用哪一种类8的单片机呢。
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统，具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU，内存，总线系统等。
而目前常用的单片机的8位有51系列单片机，AVR单片机，PIC单片机。
应用最广的8位单片机还是intel的51系列单片机。
51系列单片机的特点是：硬件结构合理，指令系统规范，加之生产历史悠久，世界有许多芯片公司都买了51的芯片核心专利技术，并在其基础上扩充其性能，使得芯片的运行速度变得更快，性价比更高。
AVR单片机是atmel公司推出较新的单片机，它的显著特点是：高性能，低功能，高速度，指令单周期为主，但性格方面比51单片机要高。
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检测系统实习报告题目：基于单片机的工频电压（电流）表的设计姓名：院（系）：专业：指导教师：职称：评阅人：职称：年月摘要在实际中，有效值是应用最广泛的参数，电压表的读数除特殊情况外，几乎都是按正弦波有效值进行定度的。
有效值获得广泛应用的原因，一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小，这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的；另一方面，它具有十分简单的叠加性质，计算起来极为方便。
本文详细介绍了一个数字工频电压、电流表设计，以AT89S52单片机为控制核心，由电压、电流传感器模块，真有效值测量模块，信号调理模块，AD采集模块及控制、显示模块等构成。
系统采用电压、电流互感器对输入信号进行降压处理，经AD736转换得到原信号的真有效值，由TLC549转换为数字量后送入单片机内进行简要的数据处理并将结果通过LCD实时显示，达到了较好的性能指标。
关键词：工频数字电压（电流）表真有效值AD736 TLC549 AT89S52AbstractIn practice, RMS is the most widely used parameters. Except in special circumstances,voltage meter readings almost all carried out by the RMS of sine wave . The reasons of RMS is widely available, on the one hand, because it directly reflects the size of the exchange of signal energy, which the study of power, noise, distortion, spectrum purity, energy conversion, such as it is very important; On the other hand, it has a very simple superposition of the nature of the calculation will be extremely convenient. The design of single-chip Atmel Corporation AT89S52 as control core, by the current sensor module, True RMS measurement modules, signal conditioning modules, AD acquisition and control module, display module. System uses a current sensor circuit for step-down of the input signal processing, has been converted by the original AD736 True RMS signal by the TLC549 convert into single-chip digital conducted after the brief and the results of data processing in real time through the LCD display, achieve a better performance.Keyword: Digital voltage(current) meter True RMS AD736 TLC549AT89S52目录第一章绪论 (1)§1.1 选题背景及意义 (1)§1.2 系统设计任务 (1)第二章系统总体设计 (2)§2.1 方案论证与比较 (2)2.1.1 电压、电流变换部分 (2)2.1.2 有效值测量部分 (2)§2.2 系统总体设计 (2)第三章硬件设计 (4)§3.1 传感器电路设计 (4)3.1.1 电压互感器 (4)3.1.2 电流互感器 (4)§3.2 真有效值转换电路设计 (5)3.2.1 电压、电流切换电路 (5)3.2.2 真有效值测量电路 (6)§3.3 信号调理电路设计 (7)§3.4 A/D转换电路设计 (7)§3.5 单片机及显示电路设计 (9)第四章软件设计 (10)§4.1 LCD1602液晶显示程序 (10)§4.2 A/D转换程序 (10)§4.3 主程序设计 (12)第五章系统调试及误差分析 (13)§5.1 系统调试及测试结果 (13)5.1.1 AD736测试结果 (13)5.1.2 OP07测试结果 (13)5.1.3 TLC549测试结果 (13)5.1.4 工频电压测量精度 (14)5.1.5 工频电流测量精度 (14)§5.2 误差分析 (14)§5.3 改进方法 (15)结束语 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录 (19)附录一完整电路图 (19)附录二程序清单 (20)第一章绪论§1.1 选题背景及意义在日常的生产、生活和科研中，工频电无处不在，所谓工频就是电力供电系统交流电的频率，我国国家规定工频为50赫兹，即周期为0.02秒，英、美等国规定的工频为60赫兹。
因此，对工频电的测量也是一个应用广泛的实际问题。
传统的测量仪器在使用时需要预先估计待测值的测量范围，多数情况下都要从较大量程档位逐次向小量程档位切换，增加了操作的复杂性，且易发生误操作损坏仪器。
近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制日新月异更新。
在实时监测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用。
电子计算机的飞跃进步，单片机的普及与推广，为数字多用表智能化做出了贡献。
作为重要的测量工具，工频有效值多用表的发展可以说见证了现代工业的发展和科技进步。
从传统的模拟多用表，到现在精确度和灵敏度越来越高的数字仪表，多用表的发展可谓是日新月异。
目前的工频有效值多用表的设计大概可以分为以下几类：（1）基于单片机的数字工频有效值多用表，这类仪表中，最有代表性的是89C52系列的。
由于8位机在价格和性能方面的优点，这类仪表可以说是越来越成熟，并且能根据不同的场合选用不同的核心芯片来满足实际的要求。
（2）将传统测量方法和现代数字化测量方法有机结合起来，能适用于工频交流电特征，同时也能适用于非工频电参数测量，以提高通用性。
在这类系统中，由单片机实现测量控制、数据分析处理、显示和量程自动转化等功能；由CPLD 器件和高速A/D芯片组成双通道高速同步数据采集电路，由锁相倍频电路实现工频周期内均匀等样间隔。
§1.2 系统设计任务题目：基于单片机的工频电压（电流）表的设计1. 设计任务：（1）基本任务（必做）：了解工频电压有效值的检测原理，设计及制作电路，实现对50Hz，220V交流电压有效值的检测及显示；（2）扩展部分（选做）：实现对50Hz，220V交流电流有效值的检测及显示。
2. 性能指标：误差：±5%第二章系统总体设计§2.1 方案论证与比较2.1.1 电压、电流变换部分由于系统测量的是220V交流电有效值以及0~5A工频电流有效值，需将大电压、大电流变换为小电压、电流后才能进行测量。
变换电路有以下两种方案：方案一：采用串联电阻分压，该方法精度不高，输入输出无隔离，电阻损耗的功率较大。
方案二：采用电压互感器，电压互感器利用的是电磁感应的原理，转换精度高，输入输出处于隔离状态，控制电压比容易。
经上述比较，方案二明显优于方案一，故本文选用方案二，采用电压互感器作为电压变换电路。
2.1.2 有效值测量部分测量有效值有三种方案：方案一：采用二极管整流电路，再通过峰值检波电路测得峰值，然后根据波形因数求得相应的有效值。
方案二：利用单片机控制A/D对一个周期内的信号进行连续多点采样，然后在软件中根据有效值计算公式，利用傅里叶变换等算法积分求平均得到有效值。
方案三：采用专用有效值检测芯片如AD736直接将交流信号转换直流有效值信号。
方案一硬件电路较复杂，且能测得的波形有限，对不同的波形还需根据其波形因数采取不同的换算关系。
方案二软件算法过于复杂，编程难度较大，而方案三软硬件都较简单，故设计中选用方案三。
§2.2 系统总体设计系统利用电压/电流互感器和I/V 变换电路将工频电压/电流转换为弱电压。
由模拟开关选择电压或者电流通道，由此得到的仍然是交流信号，然后进行有效值转换，即可得直流信号。
由于信号幅值偏小，经过放大电路后，进行A/D转换，所得数字信号送入单片机进行数据处理，然后显示。
系统总体框图如图2-1所示。
电压互感器电压互感器模拟开关有效值转换信号调理单片机显示按键图2-1 系统总框图第三章硬件设计§3.1 传感器电路设计3.1.1 电压互感器电压传感器电路如图3-1所示，图中T1为电流型电压互感器TV19。
TV19匝数比为1000:1000，输入电流0-5mA，非线性度<0.1%。
电压互感器工作原理为：不同的输入电压通过限流电阻，使一次侧流过不同的电流，二次侧得到一个与一次相同的电流。
经运放或电阻直接取样，得到不同的输出电压，采用运放取样精度更高。
图中运算放大器与电阻构成I-U 转换电路，由于运算放大器的输入阻抗非常高，可以认为二次电流I2全部流入反馈电阻R2。
同时运算放大器的增益很高，因此，根据U = IR得电流传感器电路的输出端电压为U0 = I2*R2。
D1、D2为限幅二极管，在过载的情况下可以有效的保护后级运放不被损坏。
C为相位补偿电容，可以抑制高频域的突起现象。
图3-1 电压互感器电路运放输出电压和互感器输入电压关系为：U0 = (Ui/R1*R2)。
由于输入电流<5mA，选择输入限流电阻R1 = 47KΩ，当输入电压为220V时，电流I = 220/47K = 4.68mA，由此求得的电阻功率P = U*I = 1.03W，故R1选择功率为2W的碳膜电阻。
考虑到后级AD736输入电压有效值<200mV，故选择取样电阻R2 = 40Ω。
由于电压互感器次级有线圈，运放选用高输入阻抗运放TL082。
3.1.2 电流互感器电流传感器电路如图3-2所示，图中T2为电流互感器TA12-200。
TA12-200性能参数如下：变比2000:1，输入电流0 ~ 5A，输出电流0 ~ 2.5mA，非线性度≤0.2%，相移≤5’。