单片机电压检测系统

合集下载

基于单片机下的数字电压表设计毕业论文

河南理工大学万方科技学院本科毕业论文基于单片机下的数字电压表设计毕业论文目录前言 (1)1 设计任务与分析 (3)1.1 设计任务简介及背景 (3)1.1.1 单片机简介 (3)1.1.2 背景及发展情况 (3)1.2 设计任务及要求 (5)1.3 设计总体方案及方案论证 (5)1.4 数据输入模块的方案与分析 (7)1.4.1 芯片选择 (6)1.4.2 实现方法介绍 (6)1.4.3 输入模块流程图 (10)1.5 A/D模块的方案与分析 (10)1.5.1 芯片的选择 (11)1.5.2 实现方法介绍 (11)1.5.3 A/D模块流程图 (13)1.6 数据处理及控制模块 (13)1.6.1 芯片选择 (14)1.6.2 实现方法介绍 (14)1.6.3 数据处理及控制模块流程图 (14)1.7 显示模块 (15)1.7.1 芯片选择 (15)1.7.2 实现方法介绍 (15)2 硬件设计 (16)2.1 数据输入模块原理图 (17)2.2 A/D模块原理图 (18)2.3 控制模块原理图 (20)2.4 显示模块原理图 (21)3 软件设计 (23)3.1 主程序流程图 (23)3.2 子程序介绍 (24)3.2.1 初始化程序 (24)3.2.2 中断子程序 (24)3.2.3 档位选择子程序 (25)4 主要芯片 (29)本科毕业论文4.1 AT89C52的功能简介 (29)4.1.1 AT89C52芯片简介 (29)4.1.2 引脚功能说明 (29)4.2 ICL7135功能简介 (31)4.2.1 ICL7135 芯片简介 (31)4.2.2 引脚功能说明 (32)4.3 LCD1602功能简介 (35)4.3.1 LCD1602芯片简介 (35)4.3.2 引脚功能说明 (35)4.4 CD4052的功能介绍 (38)4.4.1 CD4052芯片简介 (38)4.4.2 引脚功能说明 (39)4.5 CD4024的功能介绍 (39)4.5.1 CD4024芯片简介 (39)4.5.2 引脚功能说明 (40)4.6 OP07的功能介绍 (40)4.6.1 OP07的功能简介 (41)4.6.2 引脚功能说明 (41)结论 (42)致谢 (44)参考文献 (45)河南理工大学万方科技学院本科毕业论文前言数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

MSP430程序库十二SVS(电源电压监控器)模块

MSP430程序库<十二>SVS(电源电压监控器)模块电源电压监控对于单片机来说，也是经常要用的模块。

当需要稳定的工业级产品时，经常要对电源电压监控，以保证单片机系统工作于正常环境或范围中。

MSP430F16x提供了一个现成的电源电压监控器模块SVS，方便检测电源电压或者是外部电压，可以设置为电压过低时复位或置标志位。

本程序即完成SVS的设置使用的程序库(msp430f14x没有此模块)。

硬件介绍：MSP430单片机含有的SVS模块可以很方便的监控电源电压或外部电压。

电源电压监控器（SVS）是用于监控AVCC电源电压或外部电压。

SVS的可配置当电源电压或外部电压下降到低于用户选择的电压级别时设置一个标志，或产生POR复位。

SVS模块有以下特点：可以监控AVCC电压；可选择产生复位信号；可软件设置SVS 比较器输出信号；低电压标志可以被锁定或被用户程序访问；有14个可供选择的电压门限；可以监控外部输入电压。

SVS模块可以很方便的监控电源电压或系统的其他电压，可以产生复位信号或是置标志位。

SVS模块仅有一个8位的寄存器，使用十分方便。

寄存器SVSCTL：高四位VLDx用来设置监控电源电压的门限、关闭SVS或者选择监控外部输入电压。

具体含义如下：当高四位是0时，SVS模块是关闭的；1-14分别是对电源电压监控的14个门限电压；15时，监控外部电压，门限电压是1.2v。

PORON位设置是否启动电压低于门限时，单片机复位：1 复位0 置标志位SVSFG SVSON位，这位和其他模块的ON位不太一样，SVSON位仅仅指示当前SVS模块是否打开，而不是用来开关模块的。

SVSOP位，这位是设置SVS内部比较器输出值：0 输出低电平1 输出高电平。

SVSFG位，标志位指示是否检测到低电压仅PORON 为0时有效出现低电压后置1；改为不会自动清零，必须软件清零。

另外，SVS模块值得一提的是：SVS门限电压已经设置回差带：每个SVS的水平已经滞后AVCC，接近临界值时，以减少小型电源电压的变化的敏感性。

基于单片机的电流电压测量系统设计

基于单片机的电流电压测量系统设计目录1 前言 (2)1.1 电子测量概述 (2)1.2 数字电压表的特点 (2)1.3 单片机的概述 (3)2 系统方案的选择与论证 (4)2.1 功能要求 (4)2.2 系统的总体方案规划 (4)2.3 各模块方案选择与论证 (5)2.3.1 控制模块 (5)2.3.2 量程自动转换模块 (5)2.3.3 A/D转换模块 (5)2.3.4 显示模块 (6)2.3.5 通信模块 (6)3 系统的硬件电路设计与实现 (7)3.1 系统的硬件组成部分 (7)3.2 主要单元电路设计 (7)3.2.1 中央控制模块 (7)3.2.2 量程自动转换模块 (8)3.2.3 A/D模数转换模块 (13)3.2.4 显示模块 (14)3.2.5 通信模块 (15)3.2.6 电源部分 (16)4 系统的软件设计 (16)4.1 软件的总体设计原理 (16)4.1.1 A/D转换程序设计 (17)4.1.2 数字滤波程序设计 (18)4.1.3 量程自动转换的程序设计 (20)5 系统调试及性能分析 (22)5.1 调试与测试 (22)5.2 性能分析 (22)6 结束语 (23)6.1 设计总结 (23)6.2 设计的心得 (23)7 致谢词 (24)附录 (25)附录1 参考文献 (25)附录2 系统总电路图 (26)附录3 源程序 (27)1 前言1.1 电子测量概述从广义上讲，但凡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。

与其他一些测量相比，电子测量具有以下几个明显的特点：①测量频率范围极宽，这就使它的应用范围很广；②量程很广；③测量准确度高；④测量速度快；⑤易于实现遥测和长期不间断的测量，显示方式又可以做到清晰，直观；⑥易于利用电脑，形成电子测量与计算技术的紧密结合。

随着科学技术和生产的发展，测量任务越来越复杂，工作量加大，测量速度测量准确度要求越来越高，这些都对测量仪器和测试系统提出了更高的要求。

基于stm32单片机的锂电池组参数在线监测系统

0 引言本文以长寿命、高安全性的锂电池为研究对象，设计了一种以STM32F103增强型单片机为核心的锂电池组在线监测仪，增强型系列的时钟频率能达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品，拥有专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM Cortex- M3内核，它为实现MCU 的需要提供了低成本的平台、缩减的管脚数目、降低的系统功耗，同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。

1 锂电池组参数监测系统硬件电路设计系统主要由电流检测模块、电压检测模块、温度检测模块、电量检测模块、STM32F103单片机模块以及串口通信模块等模块组成。

以STM3F103单片机为主处理器，对电池组的多种参数进行监测。

采样数据通过TFTLCD 液晶模块显示，并通过串口通信实时传送至电脑。

图1为锂电池组参数监测电路的整体设计框图。

图1 系统整体设计框图1.1 电流检测模块电流检测模块以INA282芯片作为核心电路。

INA282为一高精密电压放大器，可以将所测电压进行约50倍放大。

该芯片供电电压范围为2.7V 至18V。

通过在该芯片两端并联一个采样电阻R1，可将电流值转换成电压值在芯片的5脚输出，且5脚的输出电压与流经R1上的电流大小成比例变化。

通过单片机可测得5脚输出电压值V2，根据式（1）可计算出当前电池组电流I。

图2为INA282采样模块原理图。

I=V2/50R1K （其中K 为误差校正系数）(1)图2 INA282电流采样模块原理图1.2 电压检测模块电压检测模块首先进行分压，然后，采用16位高精度低功耗模数转换器ADS1115将所测电压进行AD 转换，转换成数字信号进行处理。

ADS1115芯片可以准确测到1mV 数量级的电压，并且同时对多路电压进行测量，运用此方法可以将测量基金项目：大学生创新训练计划项目（SZDG2019011）。

数据误差控制在0.2%以内。

图3为电压检测模块的原理图：1.3 温度检测模块温度检测电路采用数字温度传感器DS18B20。

单片机中的电源电压检测技术与应用

单片机中的电源电压检测技术与应用在单片机中，电源电压的检测技术是非常重要的，它在保证系统正常运行的同时，也能有效防止电源波动对电路带来的损坏。

本文将介绍单片机中的电源电压检测技术及其应用。

一、电源电压的检测原理在单片机系统中，电源电压的检测主要是通过模拟比较和数字化处理实现的。

具体而言，可以采用模拟电压比较器、模拟-数字转换芯片以及相关外围电路等方式来完成电源电压的检测。

1. 模拟比较器模拟比较器是一种常见的用于电源电压检测的模块。

它通过将电源电压与参考电压进行比较，从而判断电压是否在给定的范围内。

当电源电压超出范围时，比较器会输出相应的信号，通过此信号可以触发相应的保护机制，如关断系统电源或采取其他措施。

2. 模拟-数字转换芯片模拟-数字转换芯片是一种广泛应用于单片机系统中的芯片。

它可以将模拟电压信号转换为数字信号，通过单片机内部的程序进行处理以实现电源电压的监测。

这种方式可以提高检测的准确度和可靠性，且方便与其他数字量进行处理。

3. 外围电路除了上述两种常见的方式外，还可以通过外围电路来实现电源电压的检测。

例如，可以采用稳压电路、滤波电路、电源管理芯片等器件来辅助检测。

这些电路可以提供稳定的电压和电流，确保单片机系统的正常运行，并对电源电压进行实时监测。

二、电源电压检测的应用电源电压检测技术在单片机系统中有着广泛的应用。

以下将介绍一些常见的应用场景。

1. 电源管理电源电压检测技术在电源管理中起到至关重要的作用。

通过监测电源电压的波动和状态，可以实时掌握电源的工作状态，从而采取相应的措施进行保护。

例如，当电源电压超出范围时，可以自动关闭系统以避免电路损坏；当电池电压较低时，可以通过报警或过渡能量的方式提醒用户充电。

2. 故障监测和保护电源电压检测技术可以用于故障监测和保护。

通过实时监测电源电压，可以及时发现异常情况并采取相应的措施，以避免故障的发生或减小故障对系统的影响。

例如，在电源电压过高或过低时，可以触发报警或自动切断电源，以保护关键设备的安全运行。

电压检测单片机复位监控芯片

应用
后备电池控制电路中电源上/掉电测量系统失控瞬间断电检测给智能设备提供复位功能
象打印机个人电脑 VTRs 等
等价电路
Vcc OUT
GND
B
C
C A
H
G
A
J B E
L K
C
K
E G
D
H
F
F
1 23
J
N
DIM
A
B
C
D
E
F
G
H
J
K
L
M
1. Vcc
N
2. GND
3. OUT
TO-92
KIA7034AP/AF 3.25 3.4 3.55
KIA7035AP/AF 3.35 3.5 3.65
KIA7036AP/AF 3.45 3.6 3.75
KIA7039AP/AF 3.75 3.9 4.05
KIA7042AP/AF 4.05 4.2 4.35
KIA7045AP/AF 4.35 4.5 4.65
a 使用焊锡回流法焊接 1 焊接时器件表面温度不超过 240 时间不要超过 10 秒 2 推荐侧面温度 3 预防过热的方法焊接时使用树脂松香这样器件将可靠地被焊好这样就可以用尽可能短的时间焊好该器件从而防止温度升得太快
b 使用卤素灯或者是红外加热器使用卤素灯或者是红外加热器应避免直接照射树脂表面这样会造成器件大面积温度迅速上升焊接 SOT-89 封装器件时请务必注意
低电平输出电压输出漏电流滞后电压
检测电压温度系数
测符号试
测试条件
最典型最单
小
大位
CIR

基于单片机控制的汽车蓄电池电压、容量监测系统设计

10.16638/ki.1671-7988.2019.24.053基于单片机控制的汽车蓄电池电压、容量监测系统设计*宋海燕，陈继涛，宋娟（青岛黄海学院，山东青岛266427）摘要：蓄电池作为汽车的稳定电源和后备电源，是确保车载用电设备正常运行的最后一道生命线。

设计一种基于单片机的汽车蓄电池状态监测系统，能实现对汽车蓄电池的电压及容量等数据的实时监测、显示及电压超限报警，具有重要的意义。

关键词：蓄电池；电压；容量；单片机中图分类号：U463.3 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)24-165-02Design of voltage and capacity monitoring system of automobile batterybased on MCU*Song Haiyan, Chen Jitao, Song Juan（Qingdao Huanghai College, Shandong Qingdao 266427）Abstract: As the stable power supply and backup power supply of vehicle, battery is the last lifeline to ensure the normal operation of vehicle electrical equipment. It is of great significance to design a condition monitoring system of automobile battery based on single chip microcomputer, which can realize the real-time monitoring, display and over limit alarm of voltage and capacity of automobile battery.Keywords: Battery; Voltage; Capacity; MCUCLC NO.: U463.3 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)24-165-02引言现在随着汽车行业的迅速发展，汽车蓄电池的重要性也越来越受到人们的重视，蓄电池作为直流系统向外供电的唯一设备，为汽车的起动、点火、照明等提供工作电源，其性能的好坏直接关系到汽车电力系统的安全、可靠、高效运行与乘坐舒适性。

单片机普通io 电压检测电路

对于单片机的普通IO口电压检测电路，可以采用简单的电压分压原理来实现。

以下是
一个基本的电压检测电路示意图：
```
V_in
|
R1
|
+--- V_out
|
R2
|
GND
```
在这个电路中，V_in 是待检测的电压信号，V_out 是输出给单片机的电压信号。

R1 和
R2 是两个电阻，它们组成了一个电压分压器。

根据电压分压原理，输出电压 V_out 可以通过以下公式计算：
V_out = V_in * (R2 / (R1 + R2))
通过调整 R1 和 R2 的阻值，可以得到不同的电压比例和范围，以适应单片机的输入电
压范围。

需要注意的是，为了保护单片机，应该限制输入电压范围，并在电压超过一定范围时
采取适当的电压保护措施，如使用二极管、稳压器或可编程逻辑门等。

此外，在实际应用中，还可以根据需求添加滤波电路、保护电路和电压级移位电路等，以提高电路的稳定性和可靠性。

具体的电路设计和元件选型应根据具体需求和规格进行。

建议在设计过程中参考相关电路设计手册和单片机的数据手册。

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

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A/D0809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。

关键词：单片机(MCU)；电压；A/D转换；ADC0809Abstract: With the development of electronical scientific technology, electronical measurement became a technic that everyone of engaging electronical had to master it. What’s more, the precision is higher and higher and, the function is more and more powerful, and voltage’s measurement is best important. Primarily, I designed a Digital-Voltmeter use MCU technic with A/D-switch chip(ADC0809) base on lots of predecessor design. In this article, introduce some methods that design Digital- Voltmeter and the advantages of use MCU system to do it on the first; then treat the procedure of design of direct- Digital-Voltmeter,contain the hardware and software.Keywords: Micro Controller Unit；Voltmeter；A/D switch；AD08091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。

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。

一种用单片机AD采样方式来检测交流市电电压的方法

⼀种⽤单⽚机AD采样⽅式来检测交流市电电压的⽅法下⾯介绍⼀种⽤单⽚机AD采样的⽅式检测市电电压的⽅法要检测交流市电的电压，通常有两种⽅法⼀、通过频繁的采样后再求平均值来获得实际电压值⼆、通过采样交流市电的峰值，再通过算法得出实际电压值这⾥我们讲述峰值采样法的步骤：1、在正半波时，频繁采样市电AD值，在每次采样后进⾏从⼩到⼤排序并保存⼏个最⼤值的结果，分别放在R_SaveVolAC[0]..R_SaveVolAC[3]2、在负半波时，把刚才所采样到的⼏个值中，提取R_SaveVolAC[1]的值作为上个正半波的的最⼤值。

（R_SaveVolAC[2]、R_SaveVolAC[3]当作⼲扰给滤掉）3、把N个上述这些正半波的最⼤值进⾏累加后除以N得到⼀个平均值，这个值就是峰值电压值电路图如下：以下为参考源代码实例：uint8 R_VolAc = 0 ; //输⼊电压值uint8 R_SaveVolAC[4] = {0,0,0,0} ;//保存读AD时的峰值//**************************************// 函数名称：ReadZ0// 函数功能：检测过零信号// ⼊⼝参数：⽆// 出⼝参数：⽆//***************************************void ReadZ0(void){uint8 Tcon=0 ;uint8 F_OK=0 ;do{ReadVol_AC() ; //上半波时读AC电压值Nop(5);if((P_ZER0 == 0)&&(F_PZL)){ Tcon++; }else if((P_ZER0 == 1)&&(!F_PZL)){ Tcon++; }else{ Tcon = 0 ; }if(Tcon >= 5)F_OK = 1 ;}while(F_OK == 0);if(F_PZL) F_PZL = 0 ;else F_PZL = 1 ;}//*************************************// 函数名称：Order_Byte_F2// 函数功能：选择法对数组从⼩到⼤排序// 直接对传递的地址进⾏操作// ⼊⼝参数：排序数据的⾸地址// 出⼝参数：⽆// 返回值：该列数据是的中间值//***************************************uint8 Order_Byte_F2(uint8 *a,uint8 DataLong){uint8 i,j,k;uint8 tmp;for(i=0;i<DataLong-1;i++){k=i; /*给记号赋值*/for(j=i+1;j<DataLong;j++){if(a[k]>a[j]) k=j; /*是k总是指向最⼩元素*/}if(i!=k){ /*当k!=i是才交换，否则a[i]即为最⼩*/tmp = a[i];a[i] = a[k];a[k] = tmp;}}i = DataLong >> 1 ;return a[i] ;}//*************************************// 函数名称：TestVolage// 函数功能：检测电源电压// ⼊⼝参数：⽆// 出⼝参数：⽆//***************************************/void ReadVol_AC(void){if(F_PZL) //正半波检测电压{Adc_Mode_Scan(DIS) ;//ADCAdcSwitch(ADC_Chanel2) ;R_SaveVolAC[0] = ADC_DRH ;Order_Byte_F2(R_SaveVolAC,4) ;//从⼩到⼤排序 }}//======================================= void CalculateVol_AC(void){uint8 Tmp ;static uint16 R_SaveSum = 0 ;static uint8 Tcon = 0 ;if(!F_PZL) //在负半波时计算AC值{//AC的在上半波的最⼤值-已经是最⼤值的中值Tmp = R_SaveVolAC[1] ;R_SaveSum += Tmp ;ClrDataBuf_Byte(R_SaveVolAC,4) ; //清除AC缓冲区 Tcon ++ ;if(Tcon >= 32){Tcon = 0 ;R_VolAc = R_SaveSum >> 5 ; //AC电压对应的AD值 R_SaveSum = 0 ;//再通过查表或算法得到实际AC电压值}}}//********************************************//********** 主函数 ***********//********************************************void main(void){Init_Device() ;while(1){ReadZ0() ; //读过零信号CalculateVol_AC() ; //计算AC电压}}。

单片机电压检测原理

单片机电压检测原理1. 引言单片机（Microcontroller）是一种集成电路，包含了处理器、存储器和各种输入/输出接口，被广泛应用于嵌入式系统中。

在嵌入式系统设计中，经常需要对电压进行检测，以确保系统的正常运行和保护电路免受损坏。

本文将详细解释与单片机电压检测原理相关的基本原理。

2. 电压检测的目的和方法电压检测的目的是测量电路中的电压值，并根据测量结果进行相应的处理。

常见的电压检测方法有模拟电压检测和数字电压检测两种。

2.1 模拟电压检测模拟电压检测是指直接测量电路中的电压值，并将其转换为模拟信号进行处理。

模拟电压检测的基本原理是使用电压分压电路将待测电压转换为与其成比例的电压值，然后通过模拟信号处理电路进行放大、滤波等处理。

模拟电压检测的优点是测量精度高、响应速度快，适用于对电压值变化要求较高的场景。

然而，模拟电压检测也存在一些问题，如受到噪声的影响、需要较多的外部元件等。

2.2 数字电压检测数字电压检测是指将待测电压转换为数字信号进行处理。

数字电压检测的基本原理是使用模数转换器（ADC）将模拟电压转换为数字量，然后通过单片机内部的计数器、比较器等模块进行处理。

数字电压检测的优点是抗干扰能力强、可编程性好，适用于需要对电压进行精确测量和处理的场景。

然而，数字电压检测也存在一些问题，如转换精度受限、响应速度较慢等。

3. 单片机电压检测原理单片机电压检测原理是指使用单片机进行电压检测的基本原理。

单片机通常具有一些用于电压检测的引脚，可以直接测量外部电路的电压值。

3.1 单片机引脚特性单片机引脚通常具有以下特性：•输入/输出（I/O）功能：引脚可以用作输入或输出。

•开漏（Open-Drain）输出：引脚输出为开漏结构，可以通过外部上拉电阻连接到电源或地。

•模拟输入：引脚可以用作模拟输入，测量外部电路的电压值。

•比较器输入：引脚可以用作比较器的输入，与参考电压进行比较。

3.2 单片机电压检测方法单片机可以通过以下方法进行电压检测：•模拟输入：将待测电压连接到单片机的模拟输入引脚上，通过ADC模块将模拟电压转换为数字量进行处理。