基于51单片机的简易数字电压表的设计要点
基于51单片机的简易数字电压表的设计原理1
题目：基于51单片机的简易数字电压表的设计系部：专业：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........................................................................................ 错误!未定义书签。
摘要.......................................................................................... 错误!未定义书签。
关键词. (2)引言 (2)第一章A/D转换器 (4)1．1A/D转换原理 (4)1．2 ADC性能参数 (6)1．2．1 转换精度 (6)1．2．2. 转换时间......................................................... 错误!未定义书签。
1．3 常用ADC芯片概述 (8)第二章8OC51单片机引脚 (9)第三章ADC0809 (11)3.1 ADC0809引脚功能 (11)3.2 ADC0809内部结构 (13)3.3ADC0809与80C51的接口 (14)3.4 ADC0809的应用指导 (15)3.4.1 ADC0809应用说明 (15)3.4.2 ADC0809转换结束的判断方法 (15)3.4.3 ADC0809编程方法 (16)第四章硬件设计分析 (17)4.1电源设计 (17)4.2 关于74LS02，74LS04 (17)4.3 74LS373概述 (18)4.3.1 引脚图 (18)4.3.2工作原理 (18)4.4简易数字电压表的硬件设计 (19)结论 (20)参考文献 (20)附录.......................................................................................... 错误!未定义书签。
基于51单片机的数字电压表设计
目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1数字电压表介绍 (1)1.2仿真软件介绍 (1)1.3 本次设计要求 (2)2 单片机和AD相关知识 (3)2.1 51单片机相关知识 (3)2.2 AD转换器相关知识 (4)3 数字电压表系统设计 (5)3.1系统设计框图 (5)3.2 单片机电路 (5)3.3 ADC采样电路 (6)3.4显示电路 (6)3.5供电电路和参考电压 (7)3.6 数字电压表系统电路原理图 (7)4 软件设计 (8)4.1 系统总流程图 (8)4.2 程序代码 (8)5 数字电压表电路仿真 (15)5.1 仿真总图 (15)5.2 仿真结果显示 (15)6 系统优缺点分析 (16)7 心得体会 (17)参考文献 (18)1 绪论1.1数字电压表介绍数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。
而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。
因此AD转换是此次设计的核心元件。
输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。
本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。
通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。
其实也为建立节约成本的意识有些帮助。
本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。
1.2仿真软件介绍Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。
它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是:(1)现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。
基于51单片机的数字电压表仿真设计(有参考文献)
基于51单片机的数字电压表仿真设计一、引言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。
数字电压表是采用数字化测量技术设计的电压表。
数字电压表与模拟电压表相比,具有读数直观、准确、显示范围宽、分辨力高、输入阻抗大、集成度高、功耗小、抗干扰能力强,可扩展能力强等特点,因此在电压测量、电压校准中有着广泛的应用。
而单片机也越来越广泛的应用与家用电器领域、办公自动化领域、商业营销领域、工业自动化领域、智能仪表与集成智能传感器传统的控制电路、汽车电子与航空航天电子系统。
单片机是现代计算机技术、电子技术的新兴领域。
本文采用ADC0808对输入模拟信号进行转换,控制核心C51单片机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,通过Proteus仿真软件实现接口电路设计,并进行实时仿真。
Proteus软件是一种电路分析和实物模拟仿真软件。
它运行于Windows 操作系统上,可以进行仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,是集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能强大,具有系统资源丰富、硬件投入少、形象直观等优点,近年来受到广大用户的青睐。
二、数字电压表概述1、数字电压表的发展与应用电压表指固定安装在电力、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。
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，并且传统的电压表在测量电压时需要手动切换量程，不仅不方便，而且要求不能超过该量程。
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领域，并且由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。
2、本次设计数字电压表的组成部分本设计是由单片机AT89C51作为整个系统控制的核心，整个系统由衰减输入电路、量程自动转换电路、交直流转换电路、模数转换及控制电路以及接口电路五大部分构成。
基于51单片机的数字电压表课程设计.
信息与电气工程学院电子应用系统CDIO一级项目设计说明书（2011/2012学年第二学期）题目：___ _数字电压表__________专业班级：电子信息0902班学生姓名：张文盛学号：090070213指导教师：贾少锐、李晓东、马永强李丽宏、贾东立、刘会军设计周数：设计成绩：2012年6月28日1、CDIO设计目的本次CDIO设计题目是：利用所学的51单片机，C语言，数字电路等知识，设计一个符合要求的数字电压表。
主控芯片可以是AT89C51，而采集电压的模拟量转换成数字量的芯片可以是ADC0804，也可以是PCF8591。
而显示模块可以是数码管，也可以是液晶LCD1602，从而展示给我们所得的电压值。
2、CDIO设计正文2.1 数字电压表系统设计框图本次数字电压表系统设计框图如图1所示：图1 数字电压表设计框图数字电压表主要由模/数转换电路、单片机控制电路、显示电路等三部分组成。
其中PCF8591等器件组成的转换电路，将输入的模拟量信号进行取样、转换、然后将转换的数字信号送进单片机。
单片机控制电路主要实现对数据进行程序处理；显示电路主要用于将单片机的信号数据转换后显示测量结果。
模拟信号产生模块：输入电源电路（变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成）和分压电路（9万欧姆和1万欧姆的电阻分压）。
模数转换模块组成部分：PCF8591芯片程序处理的单片机控制模块：AT89C51芯片电压结果显示部分：LCD1602液晶2.2 各模块介绍2.2.1 AT89C51芯片介绍AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节Flash，256 字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
基于51单片机的简易数字电压表的设计 推荐
题目：基于51单片机的简易数字电压表的设计目录毕业设计任务书 (2)开题报告...................................................................................... 错误！未定义书签。
摘要........................................................................................ 错误！未定义书签。
关键词. (3)引言 (3)第一章A/D转换器 (5)1．1A/D转换原理 (5)1．2 ADC性能参数 (7)1．2．1 转换精度 (7)1．2．2. 转换时间....................................................... 错误！未定义书签。
1．3 常用ADC芯片概述 (9)第二章8OC51单片机引脚 (10)第三章ADC0809 (12)3.1 ADC0809引脚功能 (12)3.2 ADC0809内部结构 (14)3.3ADC0809与80C51的接口 (15)3.4 ADC0809的应用指导 (16)3.4.1 ADC0809应用说明 (16)3.4.2 ADC0809转换结束的判断方法 (16)3.4.3 ADC0809编程方法 (17)第四章硬件设计分析 (18)4.1电源设计 (18)4.2 关于74LS02，74LS04 (18)4.3 74LS373概述 (19)4.3.1 引脚图 (19)4.3.2工作原理 (19)4.4简易数字电压表的硬件设计 (20)结论 (21)参考文献 (21)附录........................................................................................ 错误！未定义书签。
基于51单片机的数字电压表的设计
目录目录1 课程设计 (1)1.1课程设计目的1.1.1熟悉51单片机功能 (1)1.1.2提高编程，排错，仪器设备知识 (1)1.1.3熟悉元件工作原理 (1)1.2 设计要求 (1)1.2.1显示 (1)1.2.2编程 (1)1.2.3仿真 (1)2 主要元件介绍 (1)2.1模数转换芯片ADC0808 (1)2.1.1简介 (2)2.1.2引脚功能 (2)2.2控制芯片AT89C51 (3)2.2.1概述 (3)2.2.2管脚说明 (4)2.3LED数码管 (6)3 电压表原理系统硬件电路设计与实现 (6)3.1系统设计原理说明 (6)3.2系统功能阐述 (7)4 课程设计心得 (7)参考文献： (8)附录 (9)附录1整体程序 (9)附录2系统电路图 (12)1 课程设计1.1 课程设计目的1.1.1 熟悉51单片机功能熟悉51单片机的功能，积累一定的单片机开发经验。
1.1.2 提高编程，排错，仪器设备知识锻炼和提高在软件编程、排错调试、相关仪器设备的使用技能等方面的知识。
1.1.3 熟悉元件工作原理熟悉数字电压表和A/D转换器，液晶显示屏的工作原理。
1.1.4加深知识进一步加深对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面知识的认识，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。
1.2 设计要求1.2.1显示可以测量0-5V范围内的输入电压值1.2.2将采集到的电压值显示在4位数码管上。
1.2.2编程采用汇编或C语言编程；1.2.3仿真采用Proteus、KeilC等软件实现系统的仿真调试2 主要元件介绍2.1 模数转换芯片ADC0808图2.1 ADC08082.1.1 简介ADC0808是采样分辨率为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。
ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。
基于_单片机的简易数字直流电压表毕业设计
基于MCS-51单片机的简易数字直流电压表设计设计一个简易数字直流电压表。
（量程0V-2V、测量速度为大于等于2 次/秒、测量误差在±0.05V以内，有超限报警、数码管显示。
）1：系统设计（1）分析任务要求，写出系统整体设计思路从试题的要求分析，主要包括的内容为ADC 转换电路的控制、采用定时器定时读取ADC 转换器的数据、将ADC 转换器的数据计算为对应的电压值，最后在数码管上显示出来。
整体设计思路：硬件采用单片机的P0 输出数码管的7 段码，P2 口输出数码管的位控信号。
用P1 的三个I/O 管脚连接ADC 转换器的接口，通过查询定时器T0 中断标志是否有效来启动ADC 转换器的工作，并读取ADC 转换器的转换结果。
然后，根据ADC 转换器的参考电压将ADC 转换器的转换结果计算为对应的电压值，并在数码管上显示出来。
（2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图采用MCS51 系列单片机At89S51 作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、AD 转换器TLC549、基准电压TL431 等。
数码管驱动采用2 个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244 作为数码管的驱动。
在74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。
AD 转换器的参考电压由精密基准电源TL431 提供，标准参考电压Vref+为2.5 伏, Vref-为0 伏。
由于0V-2V 内的测量误差控制在±0.05V 内，因此8 位A/D 转换器即可满足要求。
AD 转换器TLC549是以8 位开关电容逐次逼近A/D 转换器为基础而构造的CMOS A/D 转换器。
它们设计成能通过3态数据输出和模拟输入与微处理器或外围设备串行接口。
TLC549 仅用输入/输出时钟（I/O CLOCK）和芯片选择（CS）输入作数据控制。
TLC549 的IO CLOCK 输入频率最高可达1.1MHz。
基于51单片机的数字电压表设计
1.1数字电压表介绍数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。
而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。
因此AD转换是此次设计的核心元件。
输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。
本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。
通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。
其实也为建立节约成本的意识有些帮助。
本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。
1.3 本次设计要求本次设计的作品要求制作数字电压表的量程为0到10v，由于用到的模数转换芯片是ADC0809，设计系统给的供电电压为+5v，所以能够测量的电压范围为-0.25v到5.25v之间，但是一般测量的直流电压范围都在这之上，所以采用电阻分压网络，设计的电压测量范围是0到25v之间，满足设计要求的最大量程5v的要求。
同时设计的精度为小数点后三位，满足要求的两位小数的精度，在不考虑AD芯片的量化误差的前提下，此次设计的精度能够满足一般测量的要求。
2单片机和AD相关知识2.1 51单片机相关知识51单片机是对目前所有兼容intel 8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是intel的8031单片机，后来随着技术的发展，成为目前广泛应用的８为单片机之一。
单片机是在一块芯片内集成了CPU、RAM、ROM、定时器／计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称为MCU。
51系列单片机内包含以下几个部件：一个８位CPU；一个片内振荡器及时钟电路；4KB的ROM程序存储器；一个128B的RAM数据存储器；寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路；32条可编程的I/O口线；两个16位定时／计数器；一个可编程全双工串行口；５个中断源、两个优先级嵌套中断结构。
基于51单片机的数字电压表设计
内容摘要：进入二十一世纪以来，在现代化检测技术运用过程中，往往需要通过具有高精细度以及科学化的数字电压表完成相应的现场检测工作。
通过将世纪检测得到的数据通过传输功能送入计算机计算中心，从而完成相应的存储、计算以及控制、实时显示等各项功能。
而在本文中，笔者所的数值电压表为51式单片机（AT89c51），而A/D转换装置采用的是TLC2543型号硬件，从而实现整个数值电压表软件以及硬件电路的设计。
在本系统中，具有电路简单，元件使用数量少、设计成本低等优点，并且整个调节过程完全自动化。
除此以外，本数字电压表可以进行八路的转化量（A/D）测量以及测量结果远程传送等多项功能。
本设计数值电压表能够对0V～5V电压的8路电压值进行准确的测量，同时在外部数码管上进行单路或者轮流模式的显示。
关键词：模拟信号数字电压表单片机 A/D转换The design of digital voltage meter based on 51 single chipmicrocomputerAbstract：the twenty-first century, in the process of applying modern detection techniques , often need to complete the appropriate field testing work by having a high finesse and scientific digital voltmeter . Century detected by the data transfer function obtained by computing center into the computer , thus completing the appropriate storage , computing and control , real-time display and other functions . In this article, the author numerical voltmeter 51 type microcontroller (AT89c51), while the A / D converter TLC2543 model is used in hardware , enabling the entire value voltmeter software and hardware design . In this system , with a simple circuit using a small number of components , design and low cost , and the whole adjustment process is fully automated. In addition, the eight digital voltmeter can be converted amount (A / D) measurement and remote transmission of measurement results and many other features . The design values voltmeter capable of 0V ~ 5V voltage 8 accurately measure voltage , single or simultaneous display mode turns on an external digital control .Keywords: Analog signal Digital voltmeter SCM A/D converter；目录前言 (1)1 概述 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 研究意义 (1)2 设计方案分析 (2)2.1 A/D转化装置 (2)2.2 电源 (2)3 硬件部分设计分析 (3)3.1 单片机 (3)3.1.1 对单片机芯片进行选择 (3)3.2 外围电路与AT89C51接口设计分析 (6)3.2.1 TLC2543 (7)3.2.2 TLC2543的特点 (7)3.2.3 TLC2453接口时序 (7)3.2.4 TLC2543 A/D芯片与89C51单片机的接口 (7)4 软件部分设计分析 (10)4.1 程序初始化 (11)4.2 A/D转换装置子程序 (12)4.3 显示子程序 (12)5 结论 (13)参考文献： (14)附录： (15)基于51单片机的数字电压表设计前言随着时代的进步，科技不断发展，电压表也在更新换代，由以前的表面指针电压表更替为以数码管或者液晶显示面板显示的电压表。
51单片机的数字电压表设计
51单片机的数字电压表设计随着科技的快速发展，单片机在许多领域得到了广泛应用。
51单片机作为一种常见的单片机，具有功能强大、易于编程等优点，因此在数字电压表设计中具有独特优势。
本文将介绍如何利用51单片机设计数字电压表。
数字电压表的电源电路通常采用直流电源，可以通过变压器将交流电转换为直流电，再经过滤波和稳压电路，将电压稳定在单片机所需的电压范围内。
数字电压表的信号采集电路可以采用电阻分压的方式，将待测电压分压后送入单片机进行测量。
为了提高测量精度，可以采用差分放大器对信号进行放大和差分输出。
51单片机内置ADC模块，可以将模拟信号转换为数字信号。
在数字电压表中，可以使用ADC模块对放大后的模拟信号进行转换，得到数字信号后进行处理和显示。
数字电压表的显示电路可以采用液晶显示屏或LED数码管，将测量结果以数字形式显示出来。
液晶显示屏具有显示清晰、亮度高、视角广等优点，但价格较高；LED数码管价格便宜、亮度高、寿命长，但显示内容有限。
数字电压表的主程序主要完成电压的采集、A/D转换和显示等功能。
主程序首先进行系统初始化，包括设置ADC模块参数、初始化显示等；然后不断循环采集电压信号，将采集到的模拟信号转换为数字信号后进行处理和显示。
51单片机的ADC模块可以通过特殊功能寄存器进行配置和控制。
在数字电压表的软件设计中，需要编写ADC模块驱动程序，以控制ADC 模块完成模拟信号到数字信号的转换。
具体实现可以参考51单片机的ADC模块寄存器定义和操作指南。
数字电压表的显示程序需要根据显示硬件选择合适的显示库或驱动程序。
在编写显示程序时，需要将采集到的数字信号转换为合适的数值，并将其显示在显示屏上。
具体实现可以参考所选显示库或驱动程序的文档说明。
精度问题：数字电压表的精度直接影响到测量结果的质量。
为了提高测量精度，可以采用高精度的ADC模块和合适的信号处理技术。
同时，需要注意信号采集电路中电阻的精度和稳定性。
51单片机的数字电压表设计
摘要
近些年来，数字电压表逐渐进入人们的视线中，它主要采取数字化测量技 术。与传统的指针式仪表相比，它的功能有了进一步的完善，并且精度也有了 很大的提高。数字电压表主要采用单片机和模/数转换模块，这样不仅提高了测 量速度，而且抗干扰能力强、使用便捷、可扩展性强、测量准确。 本文主要采用 AT89C51 单片机和 ADC0808 芯片制作的简易数字电压表， 可以采集 0~5V 和 5~10V 的模拟直流电压进行测量，其测量结果在液晶 LCD1602 上显示。 该设计硬件电路主要有三个模块组成:A/D 转换模块、 数据处 理模块及输出显示模块。数据处理由单片机 AT89C51 来完成，它主要把 ADC0808 传送来的数值经一定的数据处理，然后送至显示模块进行显示，同时 控制显示芯片 1602 的工作。 程序设计上有各模块初始化操作、 电压档位选择和 LCD1602 液晶显示程序等。
8
3. 系统程序设计
系统的主程序流程如图 3-1 所示：
开始
初始化
m>1000? N 接收并处理 数据
Y
选择量程
显示电压值
显示MAX
等待下一次数据
图 3-1
系统主程序流程图
本设计程序设计主要分为几个模块： 初始化程序设计、 A/D 采样程序设计、 测量参数数据处理程序设计、量程选择和报警程序设计、LCD1602 显示程序设 计。下面逐个介绍各个模块的程序设计。 3.1 初始化程序 所谓初始化，将利用到单片机内部各部件或扩展芯片进行初始工作状态设 定，其主要负责设置定时器模式、初始设定、开中断和打开定时器等，对于液 晶 1602 同样也要进行初始化，其中包括清除显示屏、显示开/关控制、功能设 置、进入模式设置等。其中部分初始化程序如下：
基于51单片机的简易数字电压表的方案设计书
班级：智能电网111学生：喻卫湖南铁道职业技术学院电气工程系目录1控制要求2设计目的意义3 系统原理框图4 89C52单片机5 ADC0809 的工作原理6 系统原理图和PCB图7程序流程图8 C语言程序9数字电压表工作原理10设计体会1控制要求利用STC89C52单片机和ADC0809设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，四位数码管显示，使用的元器件数目较少。
外界电压模拟量输入到A/D转换部分的输入端，通过ADC0809转换变为数字信号，输送给单片机。
然后由单片机给数码管数字信号，控制其发光，从而显示数字。
2设计目的意义1.通过亲身的设计应用电路，将所用的理论知识应用到实践中，增强实践动手能力，进而促进理论知识的强化。
2.通过数字电压表的设计系统掌握51单片机的应用。
掌握A/D转换的原理及软件编程及硬件设计的方法，掌握根据课题的要求，提出选择设计方案，查找所需元器，设计并搭建硬件电路，编程写入STC89C52单片机并进行调试等。
3 系统原理框图4 89C52引脚资料STC89C52P1 P0P3 P2AD0809D0~D7IN0~IN7VREF+VREF-CLKOEST、ALE四位数码管位选段选控制线数据待测电压系统原理框图89C51引脚图总线型DIP40引脚封装电源引脚（2个）VCC：接+5V电源。
GND：接地端。
外接晶体引脚（2个）XTAL1：外接晶振输入端（采用外部振荡器时，此引脚接地）。
XTAL2：外接晶振输入端（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号输入端）。
并行输入/输出引脚（32个）P0.0~P0.7：通用I/O引脚。
P1.0~P1.7：通用I/O引脚。
P2.0~P2.7：通用I/O引脚或数据低8位地址总线复用引脚。
P3.0~P3.7：通用I/O引脚或第二功能引脚（RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1、WR 、RD）。
控制引脚（4个）RST/VPD：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚。
基于51单片机的简易数字电压表的设计
五邑大学单片机课程设计报告基于51单片机的简易数字电压表的设计学院：信息工程学院专业：交通工程（交通控制与管理）班姓名学号指导老师：完成日期：2015年01月05日目录1 引言 (1)2 设计方案 (1)3 元器件 (3)4 实际电路 (8)5 单片机程序 (10)6 电路板制作 (15)7总结 (16)8附录 (16)9参考文献 (17)数字电压表设计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。
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。
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。
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 设计方案2.1设计要求以单片机为核心，设计一个数字电压表。
基于8051单片机的简易电压表设计
基于8051单片机的简易电压表设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：单片机课程设计—简易直流电压表班级：电信四班姓名：彭飞宇学号：2220081336摘要电压表应用十分广泛，但大部分是模拟电压表，而由于其特性,反应速度慢,读数麻烦并且误差较大，所以为适应不断快速发展的高速信号领域，已经广泛使用数字电压表。
本实验设计是基于51单片机开发平台实现的一种数字电压表系统。
该设计采用8051单片机作为控制核心,以ADC0809为模数转换数据采样，实现被测电压的数据采样；通过外围分压电路实现5V和50V的换档;同时使用5V稳压管作为超范围的保护电路;用8255驱动控制四块数码管显示被测电压。
1。
设计任务和要求1.1 设计任务设计制作一个简易直流电压表,该直流电压表能测量直流电压输入电压AD转换器控制器显示测量值1.2 设计要求基本要求1. 能测量电压档0--5V0-—50V 两档，输入阻抗〉200K2. 数码显示共3位，其中一位小数3. 要有输入信号超范围的保护电路 发挥部分1． 能够测量交流电压（0-500V ） 2． 能够测量电阻二 设计方案和部分仿真2.1 硬件:上图为硬件的总体框图，可分为四个模块。
模数转换使用ADC0809芯片，它将输入的模拟电压量转换为一个8位的二进制数字，然后进入到单片机80C51控制单元，经过8255驱动处理用数码管显示出电压值.外围电路是一种分压电路，由于ADC0809芯片输入电压不可大于5V,所以当测量50V 档位的时候要通过分压电路来实现。
同时还有控制单片机显示程序，使其显示为50V 档位数值。
（1）以下介绍MCS —51单片机的内部结构，主要部分为电压模拟量输入外电路模 数 转 换 模 块微 控 制 器 模 块数 码 管 显 示模数控制程图1 硬件框图1. 一个8位的CPU2。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
五邑大学单片机课程设计报告基于51单片机的简易数字电压表的设计学院：信息工程学院专业：交通工程（交通控制与管理）班姓名学号指导老师：完成日期：2015年01月05日目录1 引言 (1)2 设计方案 (1)3 元器件 (3)4 实际电路 (8)5 单片机程序 (10)6 电路板制作 (15)7总结 (16)8附录 (16)9参考文献 (17)数字电压表设计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。
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。
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。
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 设计方案2.1设计要求以单片机为核心，设计一个数字电压表。
采用中断方式，对2路0～5V的模拟电压进行循环采集，采集的数据送LED显示，并存入内存。
超过界限时指示灯闪烁。
为了稍微增加一点难度，我加入测量温度的功能。
2.2 设计思路⑴根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。
⑵A/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。
⑶电压显示采用4位一体的LED数码管。
⑷LED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。
2.3 设计方案将被测电压输入ADC0808的电压输入端口，进行采集。
接着，将采集到的模拟信号转换为数字信号。
然后，通过控制单片机的内部程序，让单片机系统按照规定的时序来采集ADC0808输入的数字信号，并通过算法计算出被测电压的值。
最后，单片机再将计算好的电压值，按照一定的时序送入LED数码管中，让其显示。
同时，设置监测电路，当电压达到预定值时，进行报警提示。
2.4 流程图图1：设计方案流程图3 元器件3.1 A/D转换模块一个n位的逐次逼近型A/D转换器只需要比较n次，转换时间只取决于位数和时钟周期，逐次逼近型A/D转换器转换速度快，因而在实际中广泛使用。
3.1.1 逐次逼近型A/D 转换器原理逐次逼近型A/D 转换器是由一个比较器、A/D 转换器、存储器及控制电路组成。
它利用内部的寄存器从高位到低位一次开始逐位试探比较。
转换过程如下：开始时，寄存器各位清零，转换时，先将最高位置1，把数据送入A/D 转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则1保留，如果转换的模拟量比输入的模拟量大，则1不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的二进制数字量[5]。
其原理框图如图2所示：图2 逐次逼近式A/D 转换器原理图3.1.2 ADC0808ADC0808是CMOS 单片型逐次逼近式A/D 转换器，带有使能控制端，与微机直接接口，片内带有锁存功能的8路模拟多路开关，可以对8路0-5V 输入模拟电压信号分时进行转换，由于ADC0808设计时考虑到若干种模/数变换技术的长处，所以该芯片非常适应于过程控制，微控制器输入通道的接口电路，智能仪器和机床控制等领域[5]。
ADC0808主要特性:8路8位A/D 转换器，即分辨率8位；具有锁存控制的8路模拟开关；易与各种微控制器接口；可锁存三态输出，输出与TTL 兼容；转换时间：128μs ；转换精度：0.2%；单个+5V 电源供电；模拟输入电压范围0- +5V ，无需外部零点和满度调整；低功耗，约15mW [6]。
3.1.3 ADC0808的外部引脚特征ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，其引脚图如图3所示。
图3 ADC0808引脚图 顺序脉冲发生器 逐次逼近寄存器 ADC电压 比较器 输入电压输入数字量下面说明各个引脚功能:IN0-IN7（8条）：8路模拟量输入线，用于输入和控制被转换的模拟电压。
地址输入控制（4条）：ALE:地址锁存允许输入线，高电平有效，当ALE为高电平时，为地址输入线，用于选择IN0-IN7上那一条模拟电压送给比较器进行A/D转换。
ADDA,ADDB,ADDC:3位地址输入线，用于选择8路模拟输入中的一路，其对应关系如表1所示：表1 ADC0808通道选择表地址码对应的输入通道C B A0 0 01 1 1 1 011111111IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7START：START为“启动脉冲”输入法，该线上正脉冲由CPU送来，宽度应大于100ns，上升沿清零SAR,下降沿启动ADC工作。
EOC: EOC为转换结束输出线，该线上高电平表示A/D转换已结束，数字量已锁入三态输出锁存器。
D1-D8：数字量输出端，D1为高位。
OE：OE为输出允许端，高电平能使D1-D8引脚上输出转换后的数字量。
REF+、REF-:参考电压输入量，给电阻阶梯网络供给标准电压。
Vcc、GND: Vcc为主电源输入端，GND为接地端，一般REF+与Vcc连接在一起，REF-与GND连接在一起.CLK:时钟输入端。
3.1.4 ADC0808的内部结构及工作流程ADC0808由8路模拟通道选择开关，地址锁存与译码器，比较器，8位开关树型A/D转换器，逐次逼近型寄存器，定时和控制电路和三态输出锁存器等组成，其内部结构如图4所示。
图4 ADC0808的内部结构其中：（1）8路模拟通道选择开关实现从8路输入模拟量中选择一路送给后面的比较器进行比较。
（2）地址锁存与译码器用于当ALE信号有效时，锁存从ADDA、ADDB、ADDC 3根地址线上送来的3位地址，译码后产生通道选择信号，从8路模拟通道中选择当前模拟通道。
（3）比较器，8位开关树型A/D转换器，逐次逼近型寄存器，定时和控制电路组成8位A/D转换器，当START信号有效时，就开始对当前通道的模拟信号进行转换，转换完成后，把转换得到的数字量送到8位三态锁存器，同时通过引脚送出转换结束信号。
（4）三态输出锁存器保存当前模拟通道转换得到的数字量，当OE信号有效时，把转换的结果送出。
ADC0808的工作流程为：（1）输入3位地址，并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中，经地址译码器从8路模拟通道中选通1路模拟量送给比较器。
（2）送START一高脉冲，START的上升沿使逐次寄存器复位，下降沿启动A/D 转换，并使EOC信号为低电平。
（3）当转换结束时，转换的结果送入到输出三态锁存器中，并使EOC信号回到高电平，通知CPU已转换结束。
（4）当CPU执行一读数据指令时，使OE为高电平，则从输出端D0-D7读出数据。
3.2. LED数码管3.2.1 LED基本结构LED是发光二极管显示器的缩写。
LED由于结构简单、价格便宜、与单片机接口方便等优点而得到广泛应用。
LED显示器是由若干个发光二极管组成显示字段的显示器件。
在单片机中使用最多的是七段数码显示器。
LED七段数码显示器由8个发光二极管组成显示字段，其中7个长条形的发光二极管排列成“日”字形，另一个圆点形的发光二极管在显示器的右下角作为显示小数点用，其通过不同的组合可用来显示各种数字。
LED引脚排列如下图5所示:图5 LED数码管引脚排列为了简化数字式直流电压表的电路设计，在LED驱动电路的设计上，可以利用单片机P0口上外接的上拉电阻来实现，即将LED的A-G段显示引脚和DP 小数点显示引脚并联到P0口与上拉电阻之间，这样，就可以加大P0口作为输出口德驱动能力，使得LED能按照正常的亮度显示出数字，如图6所示图6LED与单片机接口间的设计3.3.MCS-51系列单片机AT89C51这是本次设计的核心器件，主要负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的LED显示段码，同时，它还通过其四位I/O口，产生位选信号控制数码管的亮灭。
3.3.1总线型DIP40引脚封装电源引脚（2个）VCC：接+5V电源。
GND：接地端。
外接晶体引脚（2个）XTAL1：外接晶振输入端（采用外部振荡器时，此引脚接地）。
XTAL2：外接晶振输入端（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号输入端）。
并行输入/输出引脚（32个）P0.0~P0.7：通用I/O引脚。
P1.0~P1.7：通用I/O引脚。
P2.0~P2.7：通用I/O引脚或数据低8位地址总线复用引脚。
P3.0~P3.7：通用I/O引脚或第二功能引脚（RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1、WR 、RD）。
控制引脚（4个）RST/V PD：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚。
ALE/PROG：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚。
：内、外存储器选择引脚/片内EPROM(或Flatiron)编程电压输入引PP脚。
PSEN：片外程序存储器读选通信号输出引脚。
4 实际电路4.1电路设计经过以上的设计过程，可设计出基于单片机的简易数字直流电压表硬件电路原理图如下图所示。
此电路的工作原理是：+5V模拟电压信号通过变阻器VR1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P1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P2.0、P2.1、P2.2、P2.3产生位选信号控制数码管的亮灭。
此外，AT89C51还控制ADC0808的工作,此外，我们还可以通过编程来实现对温度的测量。
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。