基于Proteus的数字电压表设计与仿真(1)
基于Proteus的数字电压表仿真设计
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数字电压表设计与仿真
文献综述一、引言数字仪表是把连续的被测量模拟量自动地变成断续的、用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。
这是一种新型仪表，它把电子技术、计算机技术、自动化技术与精密电测量技术密切得结合在一起，成为仪器仪表领域中一个独立的分支。
数字仪表的种类很多，应用场合各不相同，其内部结构也相差很大。
根据仪表的用途（即被测量的性质）分为：数字电压表、数字电阻表、数字电流表、数字功率表、数字Q（品质因素）表、数字静电计、数字电桥及电子计数器等。
经过适当变换，还可以制成测量多种非电量的仪表，如数字温度表、数字转速表、数字位移表、数字钟、数字秤、数字测厚仪及数字高斯计等，还有许多其他数字式测量仪器和测量装置。
在各种数字仪表中，数字电压表的用途居于较为突出的地位，它不但用来测量各种电量，而且还广泛用来进行各种非电量的电测量，同时在实现工业自动化，生产过程的自动控制以及测量本身的自动化等方面，都起着很重要的作用。
数字电压表(DVM)是一个具有数字显示功能的多量程仪表，它是测量仪表(可测量电压、电流和电阻)中最常用的一个测试功能项、一旦测量仪表的范围和方式选定，即可测量直流信号(DC)也可测量交流信号(AC)的参数。
有些数字表的设计是由电池驱动且可携带，而另外一些是基于主机（计算机）驱动且由磁盘安装的。
数字式仪表与模拟式仪表相比，使用零件少，集成度高，稳定性和可靠性相对较高，输入阻抗高，提高了测量精度。
数字电压表的设计通常以ASIC芯片为控制核心，在A/D转换器、显示器等外围器件的配合下工作。
A/D转换器在控制核心ASIC所提供的时序信号作用下，对输入模拟信号进行转换，制核心再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。
这种设计方法的缺陷是：控制核心的灵活性不高，系统功能难以更新和扩展。
如果用可编程逻辑器件FPGA代替ASIC芯片，用硬件描述语言决定系统功能，就可在硬件不变的情况下修改程序以更新和扩展功能，使其灵活性和适应性显著提高。
基于Proteus的简易直流数字电压表的设计
程序３ 个程 序 模 块 组 成 ， 程 序 流程 如 图３ 所示。
２ ． ２ ． １ 主程 序
码 文件 （ 术 ． ｈ ｅ ｘ ） ， 然 后在 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ 仿 真平 台上将． ｈ ｅ ｘ 文件加 载
器Ｔ ０ 。 最 后 进 入 死 循 环 实验表明， 基于 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ ￣ Ｄ Ｋ ｅ ｉ ｌ 设 计 的简 易直 流 数 字 电 状态 进 行 多次试 转 。 压表， 具 有 结 构简 单 、 功 能可 靠 、 使 用方 便 等优 点 ， 达 到 了预 ２ ． ２ ． ２ 定时器 中断程序 期 效 果 。 该 设 计 方 法可 以 降低 开 发 成 本 ， 缩短开发周期， 适
１ ． ５ ０ ３ ０ ． ０ ０ ３
１ ． ９ ９ ２ ０ ． ０ ０ ８
２ ． ９ ８ ８ ０ ． ０ １ ２
３ ． ４ ７ ６ ０ ． ０ ２ ４
３ ． ９ ８ ４ ０ ． ０ １ ６
４ ． ４ ７ ２ ０ ． ０ ０ ８
４ ． ９ ８ ０ ０ ． ０ １ ０
程 序 设 计主 要 由主 程 序 ， 定 时器 中断 程 序 ， 外 部 中断 子
２ ． ２ ． ３ 外部中断子程序
当转 换 结 束后 ， 根 据 一定 的算 法 求 出各 位 的值 ， 并通 过
Ｐ ０ ， Ｐ ２ 口送 Ｌ Ｅ Ｄ 显示 。
２ ． ３ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ 和Ｋ ｅ ｉ ｌ 联 合 仿 真 系统 采 用 Ｃ 语 言编 程 ， 具 有代 码 简洁 ， 可读 性 强 ， 移 植性
Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕｓ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｓｉ ｍｐｌ ｅ Ｄｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｖｏ ｌ ｔ ｍｅ ｔ ｅ ｒ Ｄ Ｃ— Ｂａ ｓ ｅ ｄ
基于AT89C51单片机的数字电压表的Proteus仿真设计与应用
基于AT89C51单片机的数字电压表的Proteus仿真设计与应用一、本文概述本文旨在深入探讨基于AT89C51单片机的数字电压表的Proteus 仿真设计与应用。
我们将从AT89C51单片机的特点出发，分析其在数字电压表设计中的优势，并详细阐述如何利用Proteus仿真软件进行电路设计与仿真的全过程。
通过本文的阐述，读者将能够对基于AT89C51单片机的数字电压表的设计原理、电路构建、仿真测试等方面有全面的了解，并能在实践中应用所学知识，实现数字电压表的开发与优化。
本文将首先介绍AT89C51单片机的基本特性，包括其内部结构、功能特点以及适用场景。
接着，我们将详细解析数字电压表的设计原理，包括电压信号的采集、处理与转换等关键步骤。
在此基础上，我们将深入探讨如何利用Proteus仿真软件进行电路设计与仿真，包括电路元件的选择、电路连接、仿真参数设置等具体操作。
通过Proteus仿真软件的应用，我们能够在虚拟环境中对数字电压表进行仿真测试，从而验证电路设计的正确性，预测实际运行效果，优化电路设计。
Proteus仿真软件还具有操作简便、可视化程度高、仿真速度快等优点，使得电路设计与调试过程更加高效便捷。
本文将总结基于AT89C51单片机的数字电压表的Proteus仿真设计与应用过程中的经验教训，为读者在实际开发中提供参考与借鉴。
通过本文的学习与实践，读者将能够掌握数字电压表的设计与开发技能，为未来的电子工程设计与实践奠定坚实的基础。
二、AT89C51单片机概述AT89C51是Atmel公司生产的一款8位低功耗、高性能的CMOS微控制器，它属于AT89系列单片机。
AT89C51单片机内部集成了4KB 的可反复擦写的Flash只读程序存储器，这使得它具备了程序存储空间的持久性和可修改性，大大简化了程序的更新和维护过程。
它还拥有128字节的内部RAM，用于程序执行过程中的数据存储和临时变量存储。
AT89C51单片机采用了32个可编程的I/O口线，满足了大多数基本外设的接口需求。
最简单的用单片机+ADC0808 protues仿真数字电压表(原创)
在学习单片机AT89S52十天后，老师发给我们的那个板子就基本不够用了，所以数字电压表就只能用protues仿真了，而且之前我在网上找了很多别人做的数字电压表实例，总感觉程序比较复杂，就尝试着自己做了下，没想到很简单的思路竟然就做出来了，当然里面还有很多不足，精度也不是很高，但是做出来的时候自己真的非常高兴！下面给出我写的C程序和仿真图，不足的地方希望可帮我修改下。
可以说这个程序是非常简单的了，没有像其他人一样用中断啊，用字符串移动啊，用ABS 地址头文件啊都没有，所以很适合新人理解吧。
我就只想一个问题，把收到的2进制数字量改成10进制就行了，仅此而已。
#include <reg52.h>#include <math.h>#define unit unsigned int#define uchar unsigned charsbit ST=P3^0;sbit OE=P3^1;sbit EOC=P3^2;sbit led1=P2^0;sbit led2=P2^1;sbit led3=P2^2;sbit led4=P2^3;uchar ad_data;uchar data dis[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};uchar code led_segment[ ]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};void data_pro();void delay (k);void display();void main(void) //主程序{ad_data=0; //采样值存储单元初始化为0while(1){ST=0;ST=1;ST=0;while(EOC==0)OE=1;ad_data=P0;data_pro();display();}}void Delay(int count) //*定义延时子函数,利用循环来延时{int i,j;for(i=0;i<count;i++)for(j=0;j<120;j++);}void display(void) //LED显示子程序{P1=led_segment[dis[2]]; //驱动方法led1=0; //开第一个数码管delay(1); //动态显示方法进行一个很小的延时led1=1; //关第一个数码管这样进行动态显示P1=led_segment[dis[1]];led2=0;delay(1);led2=1;P1=led_segment[dis[0]];led3=0;delay(1);led3=1;}void data_pro(void) //数据处理子程序{dis[2]=ad_data/51; //取整dis[4]=ad_data%51; //取余dis[4]=dis[4]*10;dis[1]=dis[4]/51; //取第一位小数dis[4]=dis[4]%51;dis[4]=dis[4]*10;dis[0]=dis[4]/51; //取第二位小数//取整为什么要/51呢？因为接进来的是一个256内的数//前面可知模拟电压范围为0-5V，所以最小分辨率为5/256=1/51 // 这样就可以将8位二进制数转化为0.00~5.00内的十进制小数了！}设计缺陷：1.精度不高，在2-5V之间精度才能达到98.2%左右。
基于Proteus的数字电压表仿真设计
基于Proteus的数字电压表的设计毕业设计
毕业设计 [论文]题目：基于proteus的数字电压表的设计系别：电子信息工程工程技术专业：电子信息工程姓名：学号：指导教师：目录摘要 (I)Abstract (1)1 绪论 (2)1.1 选题的目的意义 (2)1.2 国内外研究综述 (2)1.3 毕业设计（论文）所用的方法 (3)2 系统方案设计 (4)2.1 设计思路 (4)2.2 设计方案 (6)3 硬件电路设计 (8)3.1 时钟电路 (8)3.2 复位电路 (9)3.3 数据采集电路 (9)3.4 显示电路 (10)3.5 总设计原理图 (12)4 软件设计 (13)4.1 主程序流程图 (13)4.1.1 主程序流程图 (13)4.1.2 主程序代码 (13)4.2 显示子程序流程图 (15)4.2.1 显示子程序流程图 (15)4.2.2 显示子程序代码 (16)4.3 A/D转换子程序流程图 (17)4.3.1 A/D转换子程序流程图 (17)4.3.2 A/D转换子程序代码 (18)4.4 数据处理子程序流程图 (18)4.4.1 数据处理子程序流程图 (18)4.4.2 数据处理子程序代码 (19)5 软件仿真 (20)5.1 调试与仿真 (20)5.1.1 仿真软件简介 (20)5.1.2 仿真步骤 (21)5.2 误差分析与仿真 (21)5.2.1 仿真误差分析 (21)5.2.2 仿真图 (21)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 A (28)摘要在现代检测技术中，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，因此常用高精度数字电压表进行检测。
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。
将检测到的数据送入微型计算机系统，完成计算、存储、控制等功能。
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，显示出强大的生命力。
基于Proteus的全硬件LED数字电压表设计与仿真_朱清慧
单元。另外，ＡＤＣ 的控制端信号以及计数器的启 动、复位信号对系 统 是 否 能 正 常 工 作 是 至 关 重 要 的，这一部分 分 散 的 单 元 统 称 为 复 位／启 动 模 块。 综 上 所 述 ，全 硬 件 数 字 电 压 表 共 由 ５ 大 模 块 构 成 ， 如图１所示。
图 １ 系 统 功 能 模 块 组 成 Ｆｉｇ．１ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅｓ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＬＥＤ ｄｉｇｉｔａｌ ｖｏｌｔｍｅｔｅｒ ｗｉｔｈ ｗｈｏｌｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｒｏｔｅｕｓ
ＺＨＵ Ｑｉｎｇ－ｈｕｉ＊ ，ＷＡＮＧ Ｚｈｉ－ｋｕｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｙａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｙａｎｇ４７３００４，Ｃｈｉｎａ）
会出现在 ＯＵＴ１～ＯＵＴ８ 端 线 上，而 是 锁 存 在 内
部数据缓冲 器 中，转 换 结 束 后，ＥＯＣ 变 成 高 电 平
作为指示。但要 打 开 缓 冲 器，必 须 给 ＯＥ 输 入 一
个 高 电 平，转 换 数 据 才 输 送 到 ＡＤＣ０８０８ 的
ＯＵＴ１－ＯＵＴ８ 端。 因 此，把 ＥＯＣ 直 接 连 到
（ａ）模拟信号接线。测量 电 压 接 在 ＡＤＣ０８０８ 的模拟量输入第７通道，对 应 的 通 道 地 址 为 １１１， 即 ＡＤＤＣ、ＡＤＤＢ、ＡＤＤＡ 端 皆 为 高 电 平，这 里 接
第３期
朱清慧，等：基于 Ｐｒｏｔｅｕｓ的全硬件 ＬＥＤ 数字电压表设计与仿真
Proteus数字电路的设计与仿真
图2-19 添加模拟量轨迹对话框
移动鼠标指针到图表分析框的标题处，鼠标变成画笔状，双击，出现图 表分析的放大画面，可修改它的各项属性，尤其是背景及轨迹的颜色。 555定时器接成多谐振荡器时的频率计算公式为
1 f = = 1 .4 ( 2 R 2 + R 1 ) C 1 T
由此可计算出图2-15中的输出频率约为1Hz。 由集成器件连接而成的频率可调的方波发生器电路 如图2-20所示。示波器的动态波形如图2-21所示。
图2-22为单稳态电路的仿真图。其中R1和按钮组成一个负脉 冲发生器，操作时动作尽量为快，这个时间要远远小于Tw的 宽度才能观察到效果。示波器的图形如图2-23所示，其中上 方的正脉冲为单稳态电路的输出，下方为触发脉冲。
图2-22 555构成的单稳态电路
图2-23 555构成的单稳态电路示波器波形
图5-18 修改标题及横坐标
接下来可在图表框中加入轨迹，即我们上边添加的 四个电压探针，但这里我们只添加两个轨迹，Vc和 Vout。这两个量一个为模拟量，一个为数字量。加 入轨迹时，多个模拟量的纵坐标起始点一般是一样 的，数字量则位于不同的位置。为了使Vc和Vout位 于同一起始高度，必须把二者都当作模拟量来添加。 在图表框内点击右键即出现右键菜单，选取“Add Traces”，出现一个对话框。先选择轨迹类型为 “Analog” 模拟量，在Probe P1中出现四个探针， 选择Vc，如图2-19所示，点击“OK”，关闭对话框。 再重复添加轨迹，仍选择轨迹类型“Analog”，在 Probe P1中选择“Vout”。 按“Space”空格键即生成相应的波形，而不必点击 仿真运行按钮。
555定时器组成的多谐振荡器 定时器组成的多谐振荡器
555定时器外接一个电容充放电电路即可构成一个无稳态多谐振荡器， 在3端产生方波信号，且频率可调，如图2-15所示
基于Proteus的数字电压表仿真
锁 存 信 号 与 转 换 启 动 信 号 都 接
Ａ ８Ｃ １ Ｔ ９ ５ 的Ｐ ．； Ｅ 出允许信号接 ３ Ｏ 输 ０
Ｐ ．；Ｅ Ｃ 转 换 结束 信 号接 Ｐ ．； ３１ Ｏ ３ ２
Ｏ Ｉ Ｏ Ｔ 接 Ａ ８Ｃ １ Ｐ ＵＴ ～ Ｕ ８ Ｔ ９ ５ 的 ０口。 图 １ ＡＤ ０ ０ 结 构 图 Ｃ ８８
信号， 在其 上跳变 时， 所有 内部寄存器清 ０ 在其下跳变时， ，
开始进行 ＡＤ转换 ； Ｅ为输 出允许信号， Ｅ Ｉ ， Ｏ Ｏ ＝ 时 允许输 出。Ｏ Ｔ ～ Ｕ ８为数据输 出线 ； Ｕ １０ Ｔ
在 Ｐｏｅ ｓ ｒｔ 软件 中设 置 Ａ ８Ｃ １ 片 机 的 晶振 频 率 为 ｕ Ｔ９５ 单
１ ｚ ２ＭＨ 。本电路 Ｅ 接高电平，没有扩展片外 Ｒ Ｍ。 Ａ Ｏ
Ａ ８ Ｃ １ Ｐ 端 口作为四位 Ｌ Ｄ 数码管动态显示的段 Ｔ９５ 的 １ Ｅ 码控制，２４ Ｐ ． Ｐ． ２ ～ ７引脚作为四位 Ｌ Ｄ数码管动态显示的 Ｅ 位码控制 。 Ｄ Ａ、 Ｄ 、 Ｄ Ｃ模拟通道地址线全接地 ， Ａ Ｄ ＡＤ Ｂ Ａ Ｄ 即 选 中 模 拟 输 入 通 道 Ｉ ；Ｖ ｅ Ｎ０ ｒ ｆ （）５ ＋＝ Ｖ，Ｖ ｅ （： ；时钟信号外接 ｒｆ ． ０ ） ５ｋ ｚ的方波信 号； ＤＣ ８ ８的地址 ０Ｈ Ａ ００ 一 一
电压表 工作过程 ， 效果 良好 。 关键词 数字 电压表 Ａ Ｄ转换 仿真 ・
文章编号 ：０ ２７ ６ （ ０ ０ ０ —１６０ １０ ．６ １２ １ ）６０ ２ ．１
二、 数字 电压表 的软件设计 系统复位状态 ， 初始化单片 机，初始化 Ａ Ｃ ８ ８的启动地 Ｄ ００ 址， 数码管显示关闭， 开始启动 Ａ
１６ ２
单片机设计方案
简易数字电压表基于设计PROTEUS设计与仿真班级：机09-3学号：31学生姓名：华岩1设计总体方案1.1设计要求⑴以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表。
⑵采用1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。
⑶电压显示用4位一体的LED数码管显示，至少能够显示两位小数。
⑷尽量使用较少的元器件。
1.2 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。
1.3设计方案硬件电路设计由6个部分组成; A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED 显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。
硬件电路设计框图如图1所示。
图1 数字电压表系统硬件设计框图2硬件电路设计2.1 A/D转换模块现实世界的物理量都是模拟量，能把模拟量转化成数字量的器件称为模/数转换器（A/D转换器），A/D转换器是单片机数据采集系统的关键接口电路，按照各种A/D芯片的转化原理可分为逐次逼近型，双重积分型等等。
双积分式A/D 转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格便宜等优点。
与双积分相比，逐次逼近式A/D转换的转换速度更快，而且精度更高，比如ADC0809、ADC0808等，它们通常具有8路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等，它们可以与单片机系统连接，将数字量送到单片机进行分析和显示。
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[1]。
2.1.1 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。
Proteus数字电路的设计与仿真
目录
CONTENTS
• Proteus软件介绍 • 数字电路设计基础 • Proteus中的数字电路设计 • 数字电路仿真实验 • Proteus与其他EDA软件的比较 • Proteus在数字电路设计中的应用实例
01 Proteus软件介绍
软件特点
集成开发环境
Proteus软件提供了一个完整的集 成开发环境，支持数字电路的设 计、仿真和调试。
实时仿真
Proteus支持实时仿真，可以在设 计阶段实时观察电路的行为，提 高了设计效率。
丰富的元件库
Proteus拥有丰富的元件库，包括 各种数字逻辑门、触发器、存储 器等，方便用户进行电路设计。
软件功能
01
原理图设计
在Proteus中设计矩阵键盘和数码管显示电 路的原理图，编写程序实现键盘输入与数码
管显示的对应关系，并进行仿真测试。
感谢您的观看
THANKS
嵌入式系统开发
Proteus可以用于嵌入式系统的设计和仿真，支持多种微控制器和 外设。
教学与实验
由于Proteus的易用性和丰富的功能，它也被广泛应用于电子工程和 计算机科学的教学中，作为学生进行实验和实践的优秀工具。
02 数字电路设计基础
数字电路概述
数字电路定义
数字电路是处理离散二进制信号的电路，与模拟 电路处理连续信号不同。
06 Proteus在数字电路设计 中的应用实例
4位二进制计数器设计
要点一
总结词
使用Proteus软件设计一个4位二进制计数器，通过仿真验 证其功能。
要点二
详细描述
首先在Proteus软件中绘制4位二进制计数器的电路原理图 ，然后进行仿真测试，观察计数器的计数过程和输出结果 。
基于Proteus的多路数字电压表的仿真实现
基于Proteus的多路数字电压表的仿真实现作者：鹿玉红刘颖来源：《物联网技术》2019年第02期摘要：Proteus是英国Labcenter公司推出的一款具有单片机系统仿真功能的软件，文中以Proteus为开发平台，介绍了以总线连接方式进行多路数字电压表设计的实现方法。
该方法仿真效果真实、准确，可以提高开发效率、降低开发成本，具有较好的推广价值。
关键词：Proteus;仿真软件;多路数字电压表;模数转换中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）02-00-020 引言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，支持主流单片机系统的仿真以及外围芯片，具有强大的原理图绘制功能。
该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能强大。
1 设计思路本文将AT89C51作为主控芯片，以8路滑动变阻器作为模拟输入，将ADC0809作为模数转换芯片，可实现单路及多路数字电压值的显示。
（1）电压满量程为5 V，能分辨的最小电压为20 mV。
（2）数码管分别用于显示通道号和对应的电压值。
（3）两个按键开关用于完成单路和多路电压显示切换。
2 多路数字电压表的设计与仿真2.1 硬件电路设计（1）硬件原理硬件电路原理如图1所示。
（2）模数转换芯片ADC0809ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器，其内部逻辑结构如图2所示。
ADC0809芯片各引脚的功能见表1所列。
640 kHz，可以由AT89C51的ALE信号提供。
AT89C51的ALE信号通常在每个机器周期出现2次，故其频率是单片机时钟频率的1/6。
若AT89C51的主频为6 MHz，ALE信号频率为1 MHz，则ALE信号经触发器二分频接到ADC0809的CLOCK输入端就可获得500 kHz的A/D转换脉冲。
基于Proteus的数字电压表的仿真设计
基于Proteus的数字电压表的仿真设计军械⼯程学院本科毕业论⽂基于Proteus的数字电压表的仿真设计⽕⼒指挥与控制⼯程指导教员：学员：教学班次：军械⼯程学院⼆○⼀五年六⽉基于单⽚机的数字电压表仿真设计第1章绪论选题的意义是设计的⽬的，本次设计正是为了解决存在的问题⽽进⾏的。
在国内外⼤的研究背景下，我们紧跟时代发展的脚步，致⼒于开发创新的道路，这⼀章主要介绍了这两个内容，同时简要介绍了设计所使⽤的⼯具。
1.1 研究的背景数字电压表出现在上世纪50年代，60年代末发展起来，它采⽤的是数字化测量技术。
数字电压表之所以出现，⼀⽅⾯是为了实时控制和处理数据的要求；另⼀⽅⾯，也是电⼦计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的发展，为数字化仪表的出现提供了条件。
因此，数字化测量仪表的出现与发展和电⼦计算机的发展是密切相关的。
数字电压表最初是伺服步进电⼦管⽐较式，它的优点是准确度⾼，但是采样速度慢，体积⼤，后来⼜出现了谐波式电压表，它在速度⽅⾯稍有提⾼，但是准确度下降，稳定性差。
再后来出现了⽐较式的改进型，它不仅继承了准确度⾼的优点，⽽且速度也有了较⼤提⾼，但是它抗⼲扰能⼒差，很容易受到外界因素的影响。
随后，在谐波式的基础上引申出阶梯波式，它唯⼀的进步就是降低了成本，但是准确度、速度、抗⼲扰能⼒都没有提⾼。
发展到数字电压表，各⽅⾯的性能都有了很⼤提⾼，读数速度达到每秒⼏万次，⽽且价格⼤⼤降低。
上海乾丰电⼦仪器有限公司⽣产的PZ158A系列直流数字电压表，可以测量0.1uV~1000V直流电压，该表采⽤了微处理器和脉冲调宽模数转换技术，采⽤⼋位LED 显⽰。
⽬前，实现电压数字化测量的⽅法主要是模数（A/D）转换，数字电压表种类较多，⼀般根据原理的不同⼤致分为：⽐较式、电压——时间变换式、积分式。
1.2 选题的意义1.1.数字电压表（Digital Voltmeter)简称DVM，采⽤数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式显⽰出来的仪器。
基于Proteus的数字电压表设计与仿真
微型计算机接口技术大作业2013-6基于Proteus的数字电压表设计与仿真1 绪论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。
同时随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正在引起测量控制仪表领域的新的技术革命[1]。
由于使用的是高效单片机作为核心的测量系统，以及灵敏度和精度较高的A/D转换器，使本直流电压表具有精度高、灵敏度强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平[2]。
数字电压表相对于指针表而言读数直观准确，电压表的数字化是将连续的模拟量转换成不连续的离散的数字形式并加以显示。
这有别于传统的以指针与刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳[3]。
2 系统方案设计利用MCS-51系列单片机设计简易数字电压表测量0～5v的8路输入电压值，并在四位LED 数码管上轮流显示或单路选择显示。
测量误差约为±0.02V。
系统设计方框图如图1所示。
图1系统设计方框图3 硬件电路设计3.1时钟电路XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。
内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。
晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。
电容取30PF 左右。
系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路如图2所示[2]。
图2时钟电路图3.2复位电路复位电路如下图3所示，按键没有按下时，RST端接电容下极板是低电平，按键按下时，RST端接在电阻上端变为高电平，达到复位的目的[2]。
图3复位电路图3.3数据采集模块通过ADC0809采集数据，输入到单片机内，如图4所示：图4数据采集模块电路图3.4显示电路通过4位数码管来显示，如图5所示：图5显示电路图4 软件设计4.1主程序流程图主程序流程图如图6所示：开始初始化调用A/D转化程序调用数据处理程序调用显示程序图6主程序流程图4.2显示子程序流程图显示子程序流程图如图7所示：图7显示子程序流程图4.3 A/D转换子程序流程图A/D转换子程序流程图,如图8所示：图8A/D转换子程序流程图4.4数据处理子程序流程图数据处理子程序流程图，如图98所示：图9数据处理子程序流程图5 源代码LED1 EQU 30H ;初始化定义LED2 EQU 31HLED3 EQU 32H ;存放三个数码管的段码ADC EQU 35H ;存放转换后的数据ST BIT P3.2OE BIT P3.0EOC BIT P3.1 ;定义ADC0809的功能控制引脚ORG 0000HLJMP MAIN ;跳转到主程序执行ORG 0030HMAIN: MOV LED1,#00HMOV LED2,#00HMOV LED3,#00H ;寄存器初始化CLR P3.4SETB P3.5CLR P3.6 ;选择ADC0809的通道2 WAIT: CLR STSETB STCLR ST ;在脉冲下降沿启动转换JNB EOC,$ ;等待转换结束SETB OE ;允许输出信号MOV ADC,P1 ;暂存A/D转换结果CLR OE ;关闭输出MOV A,ADC ;将转换结果放入A中，准备个位数据转换MOV B,#50 ;变换个位调整值50送BDIV ABMOV LED1,A ;将变换后的个位值送显示缓冲区LED1MOV A,B ;将变换结果的余数放入A中，准备十分位变换MOV B,#5 ;变换十分位调整值5送BDIV ABMOV LED2,A ;将变换后的十分位值送LED2MOV LED3,B ;最后的余数作百分位值送LED3LCALL DISP ;调用显示程序AJMP W AITDISP:MOV R1,#LED1 ; 显示子程序CJNE @R1,#5,GO ;@R1=5V?是往下执行，否，则到GOMOV LED2,#0H ;是5V，即最高值，将小数的十分位清零MOV LED3,#0H ;将小数的百分位清零GO:MOV R2,#3 ;显示位数赋初值，用到3位数码管MOV R3,#0FDH ;扫描初值送R3DISP1:MOV P2,#0FFH ;关闭显示,目的防止乱码MOV A,@R1 ;显示值送AMOV DPTR,#TAB ;送表首地址给DPTRMOVC A,@A+DPTR ;查表取段码CJNE R2,#3,GO1 ;判断是否个位数码管？否则跳到GO1ORL A,#80H ;将整数的数码管显示小数点GO1:MOV P0,A ;送段码给P0口MOV A,R3MOV P2,A ;送位码给P2口LCALL DELAY ;调用延时MOV R3,ARL A ;改变位码MOV R3,AINC R1 ;改变段码DJNZ R2,DISP1 ;三位是否显示完？否则调到DISP1RETDELAY:MOV R6,#10 ;延时5S程序：D1:MOV R7,#250DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETTAB: DB 3FH, 06H,5BH,4FH,66H;共阴极数码管显示0-4 ;显示数据表：DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH;显示5-9END6电路原理图电路原理图如图10所示：图10电路原理图7 仿真图调节滑动变阻器的位置，可以测出相应的电压值，如图11所示。
基于PROTEUS软件的数字电压表印刷电路板设计
基于PROTEUS软件的数字电压表印刷电路板设计0 引言PROTEUS7.5嵌入式系统仿真与开发平台主要包括强大的ISIS原理布图工具、PROSPICE 混合模型SPICE仿真、以及ARES PCB设计等三个功能模块。
其中ARES(Advanced Routing and EditingSoftware)是用于PCB设计的后端工具模块，它与ISIS．EXE相结合，可以将设计调试好的原理图电路方便地变成印刷电路板版图，其设计结果可以生成光绘机需要的Gerber恪式版图设计文件。
与其它同类的Layout设计工具相比较，该工具最具特色的功能：一是在PROTEUS 7.5版本中提供了基于形状的布线器，且具有四种操作模式。
其高效的撤销和重新自动布线功能可快速布置出符合用户要求且较完美的板图，从而为用户节省大量时间：二是PROTEUS 7.5中拥有2000多种IPC7351标准的PCB封装，同时在最大规格为20米的板内，布置分辨率为10纳米，元件以及其他器件能够以0.1度旋转；三是能够为打印机、绘图仪、贴片仪等设计多种格式的输出文件，包括GERBER格式和智能水平最高的ODB++格式。
1 用PROTEUS设计PCB的一般步骤在PROTEUS中，由于有前端的ISIS原理布图工具和PROSPICE混合模型SPICE仿真工具的支持，故其可以真正实现从原理图布局到实时仿真、调试，再到PCB的一体化设计，十分方便和快捷，其设计流程图和图1所示。
图中，PCB设计准备阶段主要完成原理图的绘制和对电路的仿真验证与测试。
在网表文件加载后，还需对PCB板的各项参数进行设置，包括层数、线距、线宽等。
检错环节提供有CRC和DRC两种检错方式，并结合3D效果图和钻孔图等逐层检测工具，可以完全达到检错目的。
2 PCB板图设计本文以数字电压表的设计为例，进行印刷电路板的设计，介绍使用PROTEUS来设计其印刷电路板的一般设计步骤与注意事项。
Proteus仿真单片机数字电压表定时器给时钟频率
单片机课程设计报告设计题目：数字电压表专业班级学号学生姓名指导教师设计时间教师评分2015年 6 月 26 日目录1.概述 (1)1.1目的 (1)1.2课程设计的组成部分 (1)2. 数字电压表设计的内容 (2)2.1软件仿真电路设计 (2)2.1.1设计思路 (2)2.1.2仿真电路图 (2)2.1.3设计过程 (3)3..2设计课题软件系统程序清单 (3)3.总结 (9)3.1课程设计进行过程及步骤 (9)3.2所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的 (12)3.3体会收获及建议 (12)3.4参考资料（书、论文、网络资料） (12)4.教师评语 (13)5.成绩 (13)1.概述1.1目的设计一个能够测量直流电压的数字电压表。
测量电压范围0～5V，测量精度小数点后两位。
该电压表上电或按键复位后能自动显示系统提示符作者信息，进入测量准备状态，按测量开始键则开始测量，并将测量值显示在液晶显示器上。
按退出键完成电压表的测量。
1.2课程设计的组成部分本电压表主要由单片机、4*4行列式键盘、显示接口电路和复位电路构成，设计课题的总体方案如图1.1所示：图1.1 总体设计方案图本电压表的所有的软件、参数均存放在AT89S52的Flash ROM和内部RAM中，减少了芯片的使用数量简化了整体电路也降低了整机的工作电流。
行列式键盘采用动态扫描方式。
利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字电压表效果，再利用液晶显示单片机内部处理的数据，同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。
2. 数字电压表设计的内容2.1软件仿真电路设计2.1.1设计思路多路数字电压表应用系统硬件电路由单片机、A/D转换器、数码管显示电路和按键处理电路组成，由于ADC0808在进行A/D转换时需要有CLK信号，本试验中ADC0809的CLK直接由外部电源提供为500kHz的方波。
由于ADC0809的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。
单片机课程设计 数字电压表 protus仿真
目录1引言 (1)2 PROTEUS软件仿真 (2)2.1 PROTEUS软件简介 (2)2.1.1 PROTUES ISIS的启动 (2)2.1.2 PROTUES ISIS的工作界面 (3)2.2 Keil简介 (3)2.3 利用PROTUES ISIS仿真与调试 (4)3 主要芯片简介 (5)3.1 AT89C51芯片 (5)3.2 ADC0808 (7)3.3 74LS161 (8)3.4 七段数码管简介 (9)4 系统总体设计 (10)4.1 工作原理 (10)4.2 系统结构框图 (10)4.3 系统硬件设计 (10)4.3.1 单片机的选择 (10)4.3.2 时钟电路的设计 (11)4.3.3复位电路 (11)4.3.4 A/D转化电路及测量电路的设计 (12)4.3.5 显示模块设计 (12)4.4系统程序设计 (13)4.4.1 初始化程序 (13)4.4.2主程序 (13)4.4.3 A/D转换子程序的设计 (14)4.4.4 循环显示的程序 (15)4.4.5 显示程序 (16)4.4.6 中断子程序、延时子程序和查表 (17)5.1 总体设计仿真电路 (18)5.2 仿真结果 (19)6 总结 (21)参考文献 (22)附录 (23)1引言数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。
较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。
在测量仪器中，电压表是必须的，而且电压表的好坏直接影响到测量精度。
具有一个精度高、转换速度快、性能稳定的电压表才能符合测量的要求。
为此，我们设计了数字电压表，此作品主要由A/D0808转换器和单片机AT89C51构成，A/D 转换器在单片机的控制下完成对模拟信号的采集和转换功能，最后由数码管显示采集的电压值。
电压表的数字化测量，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字量，完成这种转换的电路叫模数转换器（A/D）。
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课程设计报告
题目：数字电压表设计与仿真
学生姓名：吴鹏
学生学号： 1114010250 系别：电气院
专业：自动化
届别： 2011
指导教师：张水锋
电气信息工程学院
2013年
摘要：在现代检测技术中，常用高精度数字电压表进行检测，将检测到的数据送入微型计算机系统，完成计算、存储、控制等功能。
本文中数字电压表的控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换器采用ADC0809为主要硬件，实现数字电压表的硬件电路与软件设计。
该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，调节工作可实现自动化，还可以方便地进行8路A/D转换的测量，远程测量结果传送等功能。
数字电压表可以测量0~5V的电压值，并在四位LED数码管上轮流显示,并且应用Proteus的ISIS软件进行单片机系统设计与仿真.关键词：单片机；数字电压表；A/D转换ADC0809；Proteus
1 绪论
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。
同时随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正在引起测量控制仪表领域的新的技术革命[1]。
由于使用的是高效单片机作为核心的测量系统，以及灵敏度和精度较高的A/D转换器，使本直流电压表具有精度高、灵敏度强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平[2]。
数字电压表相对于指针表而言读数直观准确，电压表的数字化是将连续的模拟量转换成不连续的离散的数字形式并加以显示。
这有别于传统的以指针与刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳[3]。
2 系统方案设计
利用MCS-51系列单片机设计简易数字电压表测量0～5v的8路输入电压值，并在四位LED 数码管上轮流显示或单路选择显示。
测量误差约为±0.02V。
系统设计方框图如图1所示。
单片机
AT89C51时钟电路复位电路数据采集
显示电路
模拟信号
图1系统设计方框图
3 硬件电路设计
3.1时钟电路
XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。
内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz ，时钟频率就为6MHz 。
晶振的频率可以在1MHz-24MHz 内选择。
电容取30PF 左右。
系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路如图2所示[2]。
图2时钟电路图
3.2复位电路
复位电路如下图3所示，按键没有按下时，RST 端接电容下极板是低电平，按键按下时，RST 端接在电阻上端变为高电平，达到复位的目的[2]。
图3复位电路图
3.3数据采集模块
通过ADC0809采集数据，输入到单片机内，如图4所示：
图4数据采集模块电路图3.4显示电路
通过4位数码管来显示，如图5所示：
图5显示电路图
4 软件设计
4.1主程序流程图
主程序流程图如图6所示：
开始
初始化
调用A/D转化程序
调用数据处理程序
调用显示程序
图6主程序流程图4.2显示子程序流程图
显示子程序流程图如图7所示：
开始
初始化，P0置
高，P2置低
P0到A输出显示
P2=P2+1
P0到A输出显示
P2=P2+1
P0到A输出显示
置位P0.7点亮小数点
P2=P2+1
P0到A输出显示
结束
图7显示子程序流程图4.3 A/D转换子程序流程图
A/D转换子程序流程图,如图8所示：
开始
初始化
启动A/D 转化
P3.1=1？
P3.0置位，允许输出。
将转化的数据保存
结束Y
N
图8 A/D 转换子程序流程图
4.4数据处理子程序流程图
数据处理子程序流程图，如图98所示： 开始
从34H 中取数据，乘以
19.5mv ，得到的数据BCD 麻
化，将数据存入A
转化双字节十
六进制整数
BCD 码带进位自身相
加，十进制调整
R2=0？
数据输入显示器
结束N Y
图9数据处理子程序流程图
5 源代码
LED1 EQU 30H ;初始化定义
LED2 EQU 31H
LED3 EQU 32H ;存放三个数码管的段码
ADC EQU 35H ;存放转换后的数据
ST BIT P3.2
OE BIT P3.0
EOC BIT P3.1 ;定义ADC0809的功能控制引脚
ORG 0000H
LJMP MAIN ;跳转到主程序执行
ORG 0030H
MAIN: MOV LED1,#00H
MOV LED2,#00H
MOV LED3,#00H ;寄存器初始化
CLR P3.4
SETB P3.5
CLR P3.6 ;选择ADC0809的通道2
WAIT: CLR ST
SETB ST
CLR ST ;在脉冲下降沿启动转换
JNB EOC,$ ;等待转换结束
SETB OE ;允许输出信号
MOV ADC,P1 ;暂存A/D转换结果
CLR OE ;关闭输出
MOV A,ADC ;将转换结果放入A中，准备个位数据转换
MOV B,#50 ;变换个位调整值50送B
DIV AB
MOV LED1,A ;将变换后的个位值送显示缓冲区LED1
MOV A,B ;将变换结果的余数放入A中，准备十分位变换MOV B,#5 ;变换十分位调整值5送B
DIV AB
MOV LED2,A ;将变换后的十分位值送LED2
MOV LED3,B ;最后的余数作百分位值送LED3
LCALL DISP ;调用显示程序
AJMP W AIT
DISP:MOV R1,#LED1 ; 显示子程序
CJNE @R1,#5,GO ;@R1=5V?是往下执行，否，则到GO
MOV LED2,#0H ;是5V，即最高值，将小数的十分位清零
MOV LED3,#0H ;将小数的百分位清零
GO:MOV R2,#3 ;显示位数赋初值，用到3位数码管MOV R3,#0FDH ;扫描初值送R3
DISP1:MOV P2,#0FFH ;关闭显示,目的防止乱码
MOV A,@R1 ;显示值送A
MOV DPTR,#TAB ;送表首地址给DPTR
MOVC A,@A+DPTR ;查表取段码
CJNE R2,#3,GO1 ;判断是否个位数码管？否则跳到GO1
ORL A,#80H ;将整数的数码管显示小数点
GO1:MOV P0,A ;送段码给P0口
MOV A,R3
MOV P2,A ;送位码给P2口
LCALL DELAY ;调用延时
MOV R3,A
RL A ;改变位码
MOV R3,A
INC R1 ;改变段码
DJNZ R2,DISP1 ;三位是否显示完？否则调到DISP1 RET
DELAY:MOV R6,#10 ;延时5S程序：
D1:MOV R7,#250
DJNZ R7,$
DJNZ R6,D1
RET
TAB: DB 3FH, 06H,5BH,4FH,66H;共阴极数码管显示0-4 ;显示数据表：DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH;显示5-9
END
6电路原理图
电路原理图如图10所示：
图10电路原理图
7 仿真图
调节滑动变阻器的位置，可以测出相应的电压值，如图11所示。
该电路可测得电压范围是0-5V,最大电压值如图12所示。
该电路测量的误差在约为±0.02V，如图13所示。
图13最小测量误差图
8 结束语
利用仿真功能强大、仿真元件模型丰富的Proteus软件对数字电压表各个单元电路和整体电路进行了设计和详尽的仿真分析,缩短了设计周期,提高了设计效率,降低了设计成本. 同时, Proteus软件对于电子技术的教学演示和实际设计都具有很大的辅助作用.
参考文献
[1] 陈朝元,鲁五一.Proteus软件在自动控制系统仿真中的应用[J].系统仿真学报, 2008(1):318-320.
[2] 毛谦敏.单片机原理及应用设计系统[M]．北京：国防工业出版社，2008:22-26.
[3] 康华光.电子技术基础(数字部分) [M]. 5版. 北京:高等教育出版, 2005: 290-293.。