基于单片机的电压监控
基于单片机的数字电压表 毕业设计论文
目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状和发展 (1)1.3 本文的研究内容 (2)第二章系统分析与设计方案 (3)2.1 系统分析 (3)2.1.1 功能及指标 (3)2.2 系统总体方案设计 (3)2.2.1 方案设计的基本思路 (3)2.2.2 数字电压表的两种设计方案 (3)2.2.3 A/D转换模块的选择 (4)2.2.4 接口模块的选择 (4)2.2.5 微控制器的选择 (5)2.3 系统硬件分析 (5)2.3.1 AT89S52单片机简介 (6)2.3.2 LCD1602显示器简介 (6)2.3.3 ADC0804转换芯片简介 (7)第三章系统硬件电路设计 (8)3.1系统组成 (8)3.2电源接口电路 (8)3.3 AT89S52单片机最小系统电路 (8)3.3.2 复位电路 (9)3.3.3 晶振电路 (10)3.4 LCD1602显示电路 (10)3.6 A/D转换电路 (11)3.7 量程转换电路 (11)第四章系统软件设计 (12)4.1 系统主程序流程图 (12)4.2 LCD1602液晶流程图 (12)4.3 ADC0804流程图 (13)第五章性能测试与分析 (14)5.1 各模块独立测试 (14)5.2 系统联合调试 (14)5.3 系统运行评估 (15)第六章总结 (16)参考文献（References） (17)致谢 (18)附录1: 系统原理图及实物图 (19)附录2: 系统主程序 (20)基于单片机的数字电压表专业：学号：摘要：在电路设计中我们时常会用到电压表，过去大部分电压表还是模拟的，虽然精度较高但模拟电压表采用用指针式，里面是磁电或电磁式结构，所以响应较慢。
为适应许多高速信号领域目前已广泛使用数字电压表。
数字电压表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局，它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件,数字电压表是把连续的模拟量（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。
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。
基于单片机的电池电压检测方案设计
基于单片机的电池电压检测方案设计电池电压检测是电池管理系统中的重要一环，可以用来监测电池的电量和健康状况。
本文将介绍一种基于单片机的电池电压检测方案设计。
电池电压检测方案的设计目标是实现对电池电压的精确检测，并能够将检测结果与预设的阈值进行比较，以判断电池的状态。
具体的设计步骤如下：1. 硬件设计：1.1 选择合适的电池电压检测模块：可以选择集成了AD转换器的电压检测模块，如常用的MAX17043芯片。
该芯片具有高精度的电池电压检测功能，并能通过I2C接口与单片机进行通信。
1.2 连接电池电压检测模块和单片机：将电池电压检测模块的输出引脚与单片机的AD输入引脚相连接，以实现模拟电压的转换和采集。
1.3 设计供电电路：为电池电压检测模块和单片机提供稳定的电源，可以使用电源管理芯片来实现。
2. 软件设计：2.1 单片机初始化：在程序开始时，需要对单片机的AD输入引脚进行初始化，以及对电池电压检测模块进行初始化，包括设置采样率、AD转换位数等。
2.2 读取电池电压：通过AD输入引脚采集电池电压的模拟信号，并将其转换为数字信号。
根据电压和AD转换系数的关系，可以得到电池的实际电压值。
2.3 比较电池电压：将当前检测到的电池电压与预设的最低电压阈值进行比较。
如果电池电压低于阈值，则表示电池电量不足或电池老化，需要进行相应的处理。
2.4 输出电池状态：根据电池电压的比较结果，可以通过显示屏、LED灯或蜂鸣器等输出设备来显示电池的状态。
还可以将电池状态信息通过串口或无线通信模块发送给外部设备。
3. 系统调试：在完成硬件和软件设计后，需要对系统进行调试和测试。
可以通过改变电池电压来模拟不同的电池状态，并观察系统的检测结果是否准确。
总结：基于单片机的电池电压检测方案设计涉及到硬件设计和软件设计两个方面。
通过选择合适的电池电压检测模块，实现对电池电压的精确检测，并可以通过单片机进行处理和输出。
该方案可以广泛应用于电池管理系统中，提高电池使用效率和安全性。
基于单片机的电压表实验报告
附页：
一、学生实验报告
14)8通道，10位高速ADC，速度可达25万次/秒，2路PWM还可当2路D/A使用。
15)2通道捕获/比较单元(PWM/PCA/CCP)，也可用来再实现2个定时器或2个外部中断(支持上升沿/下降沿中断)。
16)4个16位定时器，兼容普通8051的定时器T0/T1，2路PCA实现2个定时器。
17)可编程时钟输出功能，T0在P3.4输出时钟，T1在P3.5输出时钟，BRT 在P1.0输出时钟。
18)硬件看门狗(WDT)。
19)高速SPI串行通信端口。
20)全双工异步串行口(UART)，兼容普通8051的串口。
21)通用I/O口(36/40/44个)，复位后为：准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)。
可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏。
每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过120mA。
二、学生参加实验室开放项目的体会与建议。
基于单片机电压采集电路设计完整版
基于单片机电压采集电路设计集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]1引言数据采集是分析模拟信号量数据的有效方法。
而实时显示数据是自动化检测系统的现实需求。
在测试空空导弹导引头的过程中，导引头的响应信号包括内部二次信号和模拟量电压信号。
检测过程中要求检测系统实时显示导引头的工作状态，显示二次电源和模拟量响应电压信号，判断导引头性能，同时保证在非常情况下人为对导引头做出应急处理，保护导引头。
对于模拟量电压信号，通常采用模数转换、事后数据标定的方法实现。
根据现实需求，研制相应检测系统可作为导引头日常维护和修理的重要工具。
这里介绍一种基于单片机和CPLD的实时数据采集显示系统设计方案。
?2系统构成该系统中待采集显示电压信号共路，动态电压范围为－~+27V。
由于这些电压信号变化频率较低，或者认为频率无变化，且检测系统只关心其电压值，所以在低采样率下就可满足系统要求。
根据需求，系统设计的采样率即显示刷新速率在1．56k／s以上。
采用单片机80C196KB和可编程逻辑器件78SLC为核心控制器，以80C196KB内部集成A/D转换器作为模数转换器实现16路电压信号的实时数据采集、显示、控制。
该系统总体设计结构框图如图1所示。
整个系统主要由信号预处理、信号选通、单片机采集、双机以及数据处理显示等构成。
其中，信号选通模块由CPLD和多路模拟选择器组成。
3系统硬件电路设计3．1信号预处理电路由于待采集电压信号输入动态范围较宽，且极性各异，对于单片机A／D转换器来说，需要调理到能够采集的电压范围闱0~5V，所以要统一调理采集信号，如图2所示。
图2中运放和1556均采用双电压供电，以提高动态信号输入范围；均采用精度为0．1％的精密型金属膜电阻，以提高电压转换精度。
在二级电压凋理过程中，MC1556同相输人端采用电路以减少长时间通电情况下温度升高对系统产生的不良影响。
南于电压跟随器具有输入阻抗大和输出驱动能力强的特点，故在预处理电路的输入端和输出端均采用电压跟随电路。
基于单片机的0-5V的数字电压表
摘 要本文介绍一种基于89C51单片机的一种电压测量电路,双积分A/D 转换电路，测量范围直流0-5伏，使用LCD 模块显示电压值。
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，89C51的特点及应用。
该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。
关键词: 单片机、双积分电路、89C51、74LS161、ADC08081 系统总体设计及方案1.1 设计题目、内容、要求设计题目：简易数字电压表的设计。
设计内容：1．可以测量0～5V范围内的8路直流电压值。
2．在4位LED数码管上轮流显示各路电压值或单路选择显示，其中3位LED 数码管显示电压值，显示范围为0.00V～5.00V，1位LED数码管显示路数,8路用数字表示分别为0-7。
3．测量最小分辨率为0.02V。
设计要求：1．进行系统总体设计。
2．完成系统硬件电路设计。
3．完成系统软件设计。
4．撰写设计说明书。
1.2 概述数字电压表（Digital V oltmeter）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。
1.3 系统原理及基本框图图1-1 系统基本流程图如图1-1所示，模拟电压经过滑动变阻器切换到不同的分压电路后，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，通过P0口传输送到LED中显示。
1.4 方案说明系统首先通过按键逐路选择八路通道中的一路或是循环显示，将该路某一路电压送入ADC0808相应通道，单片机软件设置ADC0808开始A/D转换，转换结束ADC0808的EOC端口产生高电平，同时将ADC0808的EO端口置为高电平，单片机将转换后结果存如片内RAM。
基于STM32单片机的24V电源监测系统
所能承受的输入电压。 STM32F103ZET6 属于精密低压
控制型单片机，引脚电压信号的最大 值为 3.6V。信号处理电路需要在保证
压按照比例压缩后，传输给单片机的 发射机正常播音的情况下，短时间内
I/O 端口，经过 AD 转换成对应的数字 把 24V 的输入电压信号转换为 3V 的
1 引言
量信号，通过与设定好的上下限值进 输出电压信号，同时保证其电压信号
本 设 计 采 用 的 蜂 鸣 器 是 一 款 多 量电压经过信号处理电路，转换为 3V
3.3 其他接口器件
谐振荡器，用以电压异常时的声音报 模拟量电压输入到 STM32F103ZET6
（1）AT89C52 芯片
警提醒。当系统检测到电压不在合适 单片机的引脚，经过单片机内部 ADC
本设计采用的备份显示控制芯片 的范围时，由核心单片机触发蜂鸣器 转换成对应的 3V 数字量信号，并将
24V 电源系统，对发射机控制、故障 在此基础上，又给 STM32F103ZET6
的显示排查以及定向排除均有着重要 单片机额外增加了一个液晶显示屏，实
影响，所以对保持 24V 电压的稳定性， 时显示监测出的电压数值。
要求十分严格。
使用 STM32 单片机以嵌入式的
3 系统硬件
方 式 设 计 的 24V 电 源 自 动 监 测 系 统， 3.1 STM32F103ZET6 单片机
转换成实际值，并将显示屏所需显示
（1）在模拟调试时，发现软件设
内容提前预置。当检测程序检测到 8 置的电压放大倍数与实际数据存在一
路 24V 模 拟 量 电 压 处 于 正 常 范 围 时， 个区间性的误差，因为在信号处理电
显示器显示正常内容，并实时更新电 路 中， 对 24V 电 压 进 行 缩 小 时， 其
基于单片机的数字电压表.
1 前言 (1)2 总体方案设计 (2)2.1 方案论证 (2)2.2 方案比较及选择 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1 AD转换电路 (4)3.2 复位电路 (4)3.3 时钟电路 (5)3.4 显示电路 (6)3.5 特殊器件介绍 (6)3.5.1 主控芯片AT89S51 (6)3.5.2 ADC0808 (7)3.5.3 LED (9)4 软件部分设计 (11)4.1 A/D转换子程序 (11)4.2 显示子程序 (12)5 电路仿真 (13)5.1 软件调试 (13)5.2 显示结果及误差分析 (13)6 系统功能 (17)小结 (18)参考文献 (19)附录1 基于单片机的数字电压表原理图 (20)附录2 基于单片机的数字电压表程序清单 (21)1 前言在电量的测量中，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。
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。
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。
基于单片机的直流电压检测系统设计课程设计说明书.
山东建筑大学课程设计说明书题目：基于单片机的直流电压检测系统设计课程：单片机原理及应用B课程设计院（部）：信息与电气工程学院专业：通信工程班级：通信111姓名：张安珍学号：2011081342指导教师：张君捧完成日期：2015年1月目录摘要......................................................... I I 正文.. (1)1 设计目的和要求 (1)3 设计内容和步骤 (2)单片机电压测量系统的原理 (2)3.2 单片机电压测量系统的总体设计 (3)3.2.1 硬件选择 (4)3.2.2 软件选择 (4)3.3 硬件电路的设计 (4)输入电路模块设计 (4)LM7805稳压电源电路介绍 (5)3.3.3 显示模块电路设计 (5)3.3.4 A/D转换设计 (7)3.3.5 单片机模块的简介 (9)系统软件的设计 (12)主程序的设计 (12)3.4.2 各子程序的设计 (14)总结与致谢 (16)参考文献 (17)附录一系统整体电路图 (18)附录二 A/D转换电路的程序 (19)附录三 1602LCD显示模块的程序 (21)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。
本设计在查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ADC0832构建了一个直流数字电压表。
本文首先简要介绍了单片机系统的优势，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。
本文介绍了基于89S51单片机的电压测量系统设计，介绍1602LCD液晶的功能和ADC0832的转换原理。
该电路设计简单，方便。
该设计可以测量0~5V的电压值，并在1602LCD液晶上显示出来。
本系统主要包括三大模块：主程序模块、显示模块、A/D转换模块，绘制点哭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c语言进行编程，开发了显示模块程序，A/D转换程序。
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。
基于单片机的电池电压检测方案设计
基于单片机的电池电压检测方案设计一、简介随着电子产品的不断发展，电池作为电源的重要组成部分，其状态的监测和管理变得尤为重要。
而电池电压检测是电池状态监测的重要手段之一，它可以帮助我们了解电池的剩余电量，及时进行充电或更换电池，从而确保电子产品的正常使用。
基于单片机的电池电压检测方案设计，是利用单片机的ADC（模数转换）功能，通过采集电池的电压信号并将其转换为数字信号，来实现对电池电压的监测。
本文将介绍基于单片机的电池电压检测方案的设计步骤和具体实现方法。
二、方案设计步骤1. 选型：选择适合的单片机和电池电压传感器。
2. 电路设计：设计电路，包括电池电压传感器的连接方式和连接至单片机的ADC引脚。
3. 编程：编写单片机程序，实现对采集到的电压信号的处理和显示。
4. 测试验证：对设计好的电路和程序进行测试验证，确保其功能正常。
5. 优化改进：根据测试结果，对电路和程序进行优化改进，以提高检测的准确性和稳定性。
三、具体实现方法1. 选型：根据需要监测的电压范围和精度要求，选择合适的电池电压传感器和单片机。
一般来说，电池电压传感器可以选择模拟型传感器，输出信号范围为0-5V，精度为10mv；而单片机可以选择带有ADC功能的常见型号，如STC89C52、Atmega8等。
2. 电路设计：将选好的电池电压传感器按照其接口连接到单片机的ADC引脚上，并根据单片机的引脚定义进行连接。
还需在电路中添加合适的滤波电路，以确保采集到的电压信号稳定。
3. 编程：编写单片机的ADC采集程序，通过ADC引脚对电池电压传感器的输出信号进行采集，并将其转换为数字信号。
然后，根据转换后的数字信号，计算出电池的电压值，并进行显示。
在程序中还可以添加电压范围的判断和报警功能，以提醒用户进行充电或更换电池。
4. 测试验证：将设计好的电路烧录到单片机中，连接电池电压传感器和电池进行测试。
测试过程中需要多次测量不同电压下的输出值，并与实际电压进行比对，以验证测量的准确性和稳定性。
基于单片机的高精度智能交直流电压数据采集系统设计
基于单片机的高精度智能交直流电压数据采集系统设计电压是电子与电力系统中最基本的测量元素之一，快速准确地获取电压值一直是数据采集与电子测量仪器研究的重要内容之一。
传统的指针式电压表具有精度低、可视距离近、功能单一等缺陷，已不适应高速信息化的发展需要。
目前市场上广泛使用的数字电压表智能化程度低，测量电压时需手动切换量程，当量程选择不当时会出现测量精度下降、乃至烧坏电压表的极端情况；而高精度的全量程无档数字电压表一般都采用了DSP、FPGA或CPLD等复杂电路系统，硬件和软件实现成本较高。
为此，笔者设计研制出了一种以单片机为控制主体的智能交流直流电压数据采集系统，具有体积小、精度高、结构简单、使用与读数方便、性价比高、适应范围宽等优点，有效地弥补了上述各种电压表系统的缺点和弊端。
1 系统总体方案该电压数据采集系统主要由电压衰减器、量程转换及放大电路、AC/DC转换电路、A/D 转换电路、主控单片机STC89C52以及LCD显示电路等5个部分组成，其原理框图如图1所示。
电压衰减器和放大器将待测模拟信号电压值转换到AC/DC变换器的输入电压范围内，直流电压经衰减放大后不需作AC/DC转换；量程转换电路根据输入到A/D转换器的模拟直流电压大小，由单片机判断后控制继电器对衰减放大电路作相应的调整，确保选择出最佳量程；A/D转换由单片机启动，在软件中对采集到的数据作数字滤波、标度变换和系统误差校准等处理后，根据电压类型标志位在LCD上显示测量值和电压类型。
2 系统硬件设计2．1 电压衰减、放大和量程转换电路电压衰减放大和量程转换电路如图2所示。
电阻R1～R5构成衰减系数分别为1、10、100、1 000、10 000的分压器，将被测输入电压Uin衰减至0～200 mV范围内并送至后端电路放大、AC/DC转换(直流电压不需转换)、A/D转换以及由单片机进行采集、处理与显示。
为了降低测量误差，分压电阻R1～R5均选用误差为±0．5％的精密金属膜电阻。
基于STM32F103单片机电流电压采集系统设计
基于STM32F103单片机电流电压采集系统设计一、本文概述随着现代电子技术的快速发展，电流和电压的精确采集在诸多领域中，如电力监控、能源管理、工业自动化等，都扮演着至关重要的角色。
STM32F103单片机，凭借其强大的处理能力、灵活的扩展性和高性价比，已成为众多电子系统设计者的首选。
本文旨在探讨基于STM32F103单片机的电流电压采集系统设计，通过对硬件电路和软件程序的详细解析，为相关领域的工程师和研究者提供一种可靠的、高效的电流电压采集方案。
本文将首先介绍电流电压采集系统的总体设计方案，包括硬件架构的选择、关键元件的选型以及系统的工作原理。
随后，将详细介绍电流电压采集电路的设计，包括模拟信号的处理、模数转换器的配置以及信号调理电路的实现。
在软件设计方面，本文将阐述STM32F103单片机的编程环境搭建、数据采集程序的编写以及数据处理和传输的实现方法。
本文还将对系统的性能进行评估，包括精度测试、稳定性分析和响应速度测试等。
通过本文的研究，我们期望能够为电流电压采集系统的设计提供一套完整、实用的解决方案，为相关领域的工程实践和技术创新提供有力支持。
本文也希望激发更多研究者对基于STM32F103单片机的电子系统设计进行深入研究，共同推动电子技术的发展和应用。
二、系统总体设计在设计基于STM32F103单片机的电流电压采集系统时，我们首先需要考虑的是系统的整体架构和功能需求。
系统总体设计的主要目标是实现高精度的电流和电压数据采集，同时保证系统的稳定性和可靠性。
核心控制器：选择STM32F103单片机作为系统的核心控制器，负责数据采集、处理和控制逻辑的实现。
信号调理电路：设计合适的信号调理电路，将采集到的模拟信号转换为适合STM32F103处理的电压范围。
这包括电流转换电路和电压跟随电路，以确保信号的准确性和稳定性。
ADC模块：利用STM32F103内置的ADC模块进行模拟信号到数字信号的转换，实现高精度的数据采集。
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。
基于单片机的电池电压检测方案设计
基于单片机的电池电压检测方案设计电池是电子设备中常用的能量供应装置，而电池的电压是电池当前状态的重要指标之一。
设计一种基于单片机的电池电压检测方案，能够及时准确地获取电池的电压状态，对于延长电池寿命、保障设备安全具有重要意义。
一、方案设计目标1. 实现对电池电压的实时监测，提前预警电池状态。
2. 利用单片机实现对电池电压的准确测量和处理。
3. 设计一套电池电压检测方案，能够灵活应用在不同类型、不同规格的电池上。
二、方案设计思路1. 采用单片机进行数据采集和处理，以减小电路复杂度，提高测量精度。
2. 使用模拟转换芯片进行电压信号的模拟-数字转换，提高测量精度和稳定性。
3. 设计一套合理的电池电压检测算法，减小温度、电流等外界因素对测量结果的影响。
4. 灵活设置电池电压报警阈值，能够根据不同应用场景对电压状态进行定制化监测。
三、方案设计详解1. 单片机选择单片机作为方案的核心部件，需具备足够的计算能力和IO引脚用于数据采集和输出。
常见的单片机包括STC89C52、STM32、Arduino等，具体选择应根据实际应用需求来定。
2. 模拟-数字转换电池电压是一个模拟信号，需要通过模拟-数字转换芯片将其转换成数字信号，以供单片机进行处理。
常见的模拟-数字转换芯片有MCP3208、ADS1115等，具有多路输入、高分辨率和内部参考电压等特点，能够满足电池电压检测的需求。
3. 电池电压检测算法电池电压的检测需要考虑到多种因素的影响，如温度、负载电流等。
需要设计一套合理的检测算法，能够在保证测量精度的减小外界因素的干扰。
常见的电池电压检测算法包括移动平均滤波、二次差分滤波等，根据具体情况选择合适的算法。
4. 报警系统设计电池电压状态良好与否，对于设备运行的安全性有着直接的影响。
需要设计一套完善的报警系统，能够在电池电压低于预设阈值时及时报警，以便进行相关的处理和维护。
报警系统可以通过单片机的IO口控制蜂鸣器、LED灯等进行报警提示，也可以与其他设备进行通讯，实现远程监测和控制。
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基于单片机的频率、电压监测系统设计
随着信息化、数字化在各行各业的迅猛发展，武器系统中的信息化、数字化也将成为未来的发展趋势。
武器系统中，司乘人员在空间狭小的操作仓里，经常要面对功能众多、大小不等、量程各异的仪表盘，这些仪表盘不仅占用空间，而且不够直观，在分秒必争的战场中，情况紧急时，容易造成司乘人员的误操作或反应滞后，给操作带来不必要的麻烦。
本文提出一种进行交流电频率、电压测量的方法，以简化武器系统的操作仓，节省了空间，使司乘人员更加直观地进行系统供电频率、电压的监测，而不用先找位置，再进行各种仪表体积、量程的对比确认，最后才进行观测参数的读取，简化了过程，节省了时间。
1频率、电压监测装置的硬件设计
1.1 ATMEL89系列单片机简介
ATMEL89系列单片机共有AT89C51、AT89C52、89C1051、89C2051等型号，该芯片采用51内核，兼容MCS-51产品，100 000次重复编程／擦写，具有5 V供电和低压供电型号。
下面以AT89C52为例进行说明。
ATMEL89C52是美国ATMEL，公司生产的低电压、高性能C MOS8位单片机，具有PLC C、TQFP和DIP等封装，片内含8 kB的程序存储器，256 B的数据存储器，3个16 b定时／计数器，1个标准串行通讯口，8各中断源，内部带有振荡器、上电复位和看门狗电路、5个I／O口、多达36根I／O线。
特别是内部的8 kB 闪存，为程序开发提供了很大方便。
1.2 系统设计框图
以日常照明所用的50～60 Hz交流电为测量对象进行测量原理的摸底，测量系统的硬件电路主要包含供电、隔离变压、电压信号比较输出、A／D转换以及单片机接口控制、串口输出部分构成，测量系统框图如图1所示。
系统电路的工作原理简述如下：交流电压经过隔离变压器隔离降压、限流以后，分成两路电压输入信号。
一路输入用于频率测量，输入信号经离散器件的分压、稳压处理，使其满足电压比较芯片AD790JN输入端的要求，通过AD790JN将输入的正弦波信号转换成5 V的方波信号，然后送到单片机外部中断INT0，单片机接收外部脉冲，启动定时／计数器对方波信号进行定时计数，计算得出频率值；另外一路输入用于电压测量值，输入信号经过分压被送到A／D转换部分，经过AD574A芯片的转换，将输入的模拟量转换成数字量送到单片机的P0口，得到量化电压值；同时，串口电路部分则负责将得到的频率值、电压值以十六进制代码形式发送至上位机，从而，上位机对频率值和电压值进行直观的显示。
1.3 系统主要组成电路
(1)波形转换电路
由于交流电压信号的波形为一定幅值的正弦波，所以首先要将其转化为数字脉冲信号，再送到单片机计数端才能对脉冲计数。
波形转换电路由AD790JN和外围元器件构成，AD790JN的1脚和4脚分别给出了输入波形对地的正向和负向电压范围，2脚为参考电压输入端，这里以交流地为参考，3脚为电压信号输入端，7脚、8脚分别为数字信号输出端和门限电压输入端。
电路如图2所示。
波形由模拟量转换成数字量输出，被送至单片机外部中断INT0端，启动定时／计数器T1进行计数，频率误差在±1 Hz。
(2)A／D转换电路
单片机本身只能识别和处理一种离散的数字信号，而在实际的控制系统中，需要监测和控制的是一些电压、电流等随时间连续变化的电物理量，所以为了实现单片机对一个应用系统的控制和检测，A／D转换电路是必不可少的设计环节。
该A／D设计的目的是把检测到的电压模拟量转换成数字量，要求A／D转换的精度达到±0.1 V，采用AD574A已经满足设计要求。
AD574A是12 b逐次逼近式A／D转换器，具有高精度(12 b)变换和高快(8 b) 转换的功能，片内含高精度的参考电压源和时钟，有单极性和双极性两种接法，对应的输入电压范围分别为0～20 V和-10～+10 V，最大转换时间为35μs，拥有锁存的三态输出，并与TTL兼容，可直接与MCS-51系列总线相连。
设计采用单极性接法，具体电路如图3所示。
为了避免输入电压在进入AD574A输入端时电压衰减，影响测量精度，设计中采用加跟随器OP07进行电压保持。
(3)单片机处理控制电路
单片机是整个系统的核心，根据系统设计的要求和单片机的总体性能，如运算速度、抗干扰能力、I ／O端口、中断源、存储容量、性价比等，我们采用性能优越的AT89C52芯片作为核心。
在设计中，其外围控制电路如图4所示。
(4)串口通讯电路
当单片机内部处理了数据后，通过RS 422串口将所得的频率、电压值发送至上位机，RS 422串口具有较好的抗干扰能力，保证了数据通讯的可靠性。
其电路图如图5所示。
(5)电路抗干扰处理
通常在单片机的工作现场中存在许多干扰源，这些干扰源会影响系统的正常工作，因此必须进行抗干扰处理。
在实际中主要的干扰是电源干扰，数字模拟电路间的相互作用等，所以抗干扰处理主要也是针对这些方面。
抑制电源的干扰通常使用线路滤波器消除电源脉冲干扰的高频分量，用隔离变压器隔离感应干扰的传输。
在该设计中，对交流电采用隔离变压器隔离降压，再经过稳压管、电容去耦、滤波处理，电压波形稳
定，无毛刺。
对。
DC-DC的输入直流电压，设计中在DC-DC前端利用电源滤波器结合电容进行滤波处理，避免了电源模块干扰。
另一方面，在PCB设计时，进行模块化设计，使模拟电路部分和数字电路部分在PCB 上分割清晰，还进行了地线加粗处理，使地线尽可能连成网状，并对数字部分敷铜接地处理，提高了抗干扰能力。
由于设计以原理摸底为目的，所以使用元器件时，兼顾成本考虑，例如在AD790芯片类型选择时，选用了JN型，而没有选AQ型，因为前者为工业级，后者为军品级，在价格上相差甚远。
2系统控制软件设计
2.1软件设计的特点
该设计的软件主要是根据设计的功能在KeilC51下编写的，软件能可靠地实现系统功能。
该设计软件具有以下特点：
(1)软件结构清晰、简洁、合理；
(2)各功能程序实现模块化、子程序化，这样既便于调试、连接，又便于移植修改；
(3)调试过的程序进行规范化，除去修改“痕迹”，规范化的程序可为以后的软件模块化、标准化打下基础。
2.2控制信号组合表
AD574A的工作状态由CE，CS，R／C，12／8，A0这5个控制信号决定。
这些控制信号的组合功能如表1所示：
3结语
该设计在实验室进行了软硬件的调试。
系统上电后，对输入电压进行了适当调整，输出端数据发生了相应的变化。
通过对输出量化数据的转化，求得电压值，与前端实际输入电压值进行比较，误差在±0.1 V 内，串口送出的频率值误差在±1 Hz。
通过一段时间的运行，系统运行状况良好，能够稳定、可靠地进行电压、频率测量。