基于单片机的数字电压表设计

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。本设计是基于Atme ｌ５1单片机开发平台和自动控制原理的基础上实现的一种数字电压表系统。该系统采用Ａtｍel89C52单片机作为控制核心,以AＤC0809为数据采样系统，实现被测电压的数据采样；使用系列比较器检测输入电压的范围,并通过继电器阵列实现了输入量程的自动转换；使用共阴极数码管显示被测电压。

关键词:单片机、电压检测、模数转换、

Abstraｃt：

In ciｒcuit design, we oｆten ｕse ｖoltage meter，Oｖｅｒtheｐaｓt ｍｏｓt ｏf ｔhｅｖoｌtaｇe meter or a simulatioｎ,Alｔhｏugｈhｉgh precisionａnａlog vｏlｔaｇe uｓed iｎthｅｔable,but witｈｔhe poi ｎter,ｗhiｃｈｉs a magnｅtic or elecｔｒｏmagｎｅtｉc ｓtructuｒｅ,so ｔheｓlow reｓｐｏｎse．Ｔo meet the ｍanｙareａs oｆhiｇｈ-ｓｐeed signaｌhas been ｗidｅly useｄdigital vｏltmeter．Ｔhe dｅsign is ｂased ｏn Aｔmel51 ｍicｒocontｒｏller dｅvｅlopmeｎt platfｏrm ａｎd automaｔic controｌbａsed ｏnｔhe prｉncｉple ofａdigitalｖolｔage ｍeter sｙstem.Ｔｈe ｓｙstem uses Aｔmel89C52 microcontrolｌer as the cｏntｒol core，ＡDC080９ｆor tｈe samｐled ｄaｔａsysｔem,dａtａsaｍpling tｏａchieveｔhe meaｓured volｔａge；Series cｏｍpared wiｔｈthe ｒanｇｅof ｄｅtected voltage, ａnd relay arrａy ｔｏａchiｅvｅthrｏugh ｔhe aｕｔomatｉc ｃonversion of ｔhe input range; usiｎg common cａthoｄe LED diｓｐｌay the mｅasuｒed ｖolｔage．

Key woｒｄs: ＳｉｎglｅChip Mｉcyocｏ、Ｖoltagｅdetection、AnalｏｇＤigiｔaｌＣoｎｖersｉｏn

目录

1

摘要ﻩ

第一章引言 (3)

4

第二章开发平台Keilﻩ

2．1 系统概述ﻩ４

2.2 整体架构 (5)

第三章硬件设计思想和原理图 (6)

3.1 系统总体设计框图ﻩ６

3.2 单片机系统ﻩ７

3.3 AＤ转换电路ﻩ

8

3.4 信号调理模块................................................ ９第四章软件设计与流程ﻩ１0

4.1 程序流图ﻩ

1

1

4.２功能介绍ﻩ

1

第五章软件仿真及测试数据ﻩ

1

5.1 仿真结果ﻩ１1

参考文献 (12)

1

3

附录ﻩ

第一章引言

电子电压表主要用于测量各种高、低频信号电压,它是电子测量中使用最广泛的仪器之一。根据测量结果的显示方式及测量原理不同,电压测量仪器可分为两大类：模拟式电压表（AVM)和数字式电压表(DVM)。模拟式电压表是指针式的,多用磁电式电流表作为指示器,并在表盘上刻以电压刻度。数字式电压表首先将模拟量经模数(Ａ/D)转换器变成数字量，然后用电子计数器计数,并以十进制数字显示被测电压值。

众所周知，模拟电压表精度较高，曾经有很广阔的市场,现在依然有不少工程师依然在使用模拟电压表。的确模拟电压表在显示测量值方面精度校准,然而却也存在问题。模拟电压表采用用指针式，里面是磁电或电磁式结构,所以其响应速度较慢。

然而在高速发展的当今社会,高速信号处理的需求越来越多,由于模拟电压表响应速度较慢已经不适用与高速信号领域，取而代之的将是数字电压表。但数字电压表由于存在采样误差，精度不是很高。不过目前可以通过技术手段来缩小误差。使其精度达到与模拟电压表一样精确甚至更高。可见将来数字电压表必将取代模拟电压表。现在有越来越多的数字测量仪器的出现但原理皆与数字电压表殊途同归,因此研究数字电压表有着很大现实意义。

第二章开发平台Keil

ＫeiｌC５1是美国Keil Soｆtware公司出品的５1系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。KeiｌＣ５1生成的目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码很紧凑,容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。

2.1 系统概述

Keｉl软件是目前最流行开发MCS－５1系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Ｋｅil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVｉsioｎ)将这些部分组合在一起。运行Kｅiｌ软件需要Pentium或以上的CPU,1６ＭB或更多RＡM、２0M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、ＷIN２0０0、WIＮXＰ等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用Ｃ语言编程，那么Kｅil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件)，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

２．2 整体架构

C51工具包的整体结构较为丰富，其中uVisｉon与Ｉshell分别是C5１ｆor Ｗiｎｄows和ｆｏr Dｏｓ的集成开发环境(IDＥ），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C 或汇编源文件。然后分别由C51及Ｃ51编译器编译生成目标文件(.OＢJ)。目标文件可由ＬIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经Ｌ51连接定位生成绝对目标文件（．ABS)。ABS文件由ＯH51转换成标准的Hｅx文件,以供调试器ｄＳｃｏpｅ51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目