单片机的直流电压检测系统设计

目录

摘要 ................................................................... II

1 设计目的 (1)

2 设计要求 (2)

3 设计内容 (3)

3.1 系统需求分析 (3)

3.1.1 硬件选择 (3)

3.1.2 软件选择 (4)

3.2 硬件电路的设计 (4)

3.2.1 输入电路模块设计 (4)

3.2.2 LM7805稳压电源电路介绍 (5)

3.2.3 显示模块电路设计 (6)

3.2.4 A/D转换设计 (7)

3.2.5 单片机模块的简介 (10)

3.3系统软件的设计 (13)

3.3.1主程序的设计 (14)

3.3.2 各子程序的设计 (15)

总结与致谢 (17)

参考文献 (18)

附录一系统整体电路图 (19)

附录二 A/D转换电路的程序 (20)

附录三 1602LCD显示模块的程序 (22)

摘要

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。

关键词：电压测量；A/D转换；89S51单片机

1 设计目的

电压是属于电子测量中的一个重要组成部分。了解，测出各种电压的值，有助于让我们更加安全、方便的使用电压。因为研究电压的测量值具有重要价值。

传统的指针式电压表功能单一、精度低，已经满足不了现在时代的需求，而采用单片机的数字电压表，精度高、抗干扰能力强，可扩张性强、集成方便，还可与PC实行实时通信，目前，由各种单片机和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。

基于单片机的电压检测系统设计，控制系统采用89S51单片机，A/D转换器采用ADC0832为主要硬件，实现数字电压表的硬件电路与软件设计。数字电压表可以测量0~5V的输入电压值，并在1602LCD液晶模块上显示。

2 设计要求

1．根据已知参数对输入信号特征进行分析、需求分析，选择确定单片机型号、各种外围芯片型号，完成系统硬件设计。

2．基本教学要求：每人一台计算机，计算机安装Keil、Protel等软件。

3. （利用单片机设计并制作简易的直流数字电压表，能够测出0～5V的直流电压，电路组成框图如图所示。

（1）测量精度0.02V。

（2）利用数码管或者液晶显示器显示电压值。

（3）测量范围0～5V。

3 设计内容

3.1 系统需求分析

本设计从各个角度分析了由单片机组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及其原理。框图如下：

本设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、液晶显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用C语言编程。

电压是检测中最基本的测量值，主要过程是模拟信号经过输入电路调理，在经过放大电路，变换成合适范围的信号幅度，接着该信号，经过A/D转换电路转化成数字信号，数字信号既可以直接经过单片机的处理、保存，再由液晶显示器显示出来。

总体设计的内容：被测电压经过运算放大电路，可以被AD接收的电压范围，然后该信号经过ADC0832芯片A/D转换电路转化成数字信号，再经过89S51单片机的处理、保存，由1602LCD液晶模块显示出来。

该电压表可达到如下程度：

(1) 电压表量程范围0V～5V；

(2) 能用液晶显示电压值；

(3) 测量精度可达到0.02mV。

3.1.1 硬件选择

选择89S51作为单片机芯片，选用1602LCD液晶屏来实现电压显示，由于

ADC0832的基准电压由它内部本身提供，所以为了方便，我就利用ADC0832作为数模转换芯片，利用P0至P4的各个串口来进行不同设备间的连接，计算机进行汇编，H51/L仿真器，单片机多功能实验箱。

3.1.2 软件选择

本设计是硬件电路和软件编程相结合的设计方案，选择合适的编程语言是一个重要的环节。在单片机的应用系统程序设计时，常用的是汇编语言和C语言。汇编语言的特点是占用内存单元少，执行效率高。执行速度快。但它依赖于计算机硬件，程序可读性和可移植性比较差。而C语言虽然执行效率没有汇编语言高，但语言简洁，使用方便，灵活，运算丰富，表达化类型多样化，数据结构类型丰富，具有结构化的控制语句，程序设计自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特点。

由于现在单片机的发展已经达到了很高的水平，内部的各种资源相当的丰富，CPU的处理速度非常的快。用C语言来控制单片机无疑是一个理想的选择。所以在本设计中采用C语言编写软件程序。

3.2 硬件电路的设计

3.2.1 输入电路模块设计

电压测量原理如图所示，电压输入到LM358的正相端。最高输入电压可到5V ，使输入电压处于AD量程范围。LM358 构成一个电压跟随器，起到隔离前后通道的作用，其较低的输出电阻还可以提高带负载能力,输出端接入ADC。