数字电压表设计报告

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作品名：数字电压表

学院：电气工程学院

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目录

第一章：设计方案 (3)

第二章：硬件电路设计 (4)

2.1主控芯片 (4)

2.2模数转换部分 (4)

2.3显示模块 (6)

第三章：软件设计 (7)

3.1主程序设计 (7)

3.2 A/D转换子模块 (8)

第四章：系统调试 (9)

4.1硬件调试 (9)

4.1.1 硬件故障 (9)

4.1.2硬件调试方法 (9)

4.2软件调试 (9)

4.2.1 软件故障 (9)

4.2.2软件调试方法 (9)

第五章：实验数据处理 (10)

5.1实验数据 (10)

5.2实验数据分析 (10)

第六章：结论 (11)

附录一：作品图 (11)

附录二：程序 (12)

第一章：设计方案

基于51单片机，以ADC0804芯片实现模数转换，由1602液晶屏显示，具有量程变换功能。

第二章：硬件设计

2.1主控芯片

本电压表采用STC89C52为主控芯片，电路如下图所接：

晶振电路和复位电路略去，端口和上面各图的接口是一致的。

2.2模拟转换部分

该电压表采用的ADC0804，此芯片优点是并行输出，速率快，缺点是只有8位，精度不高。下来ADC0804芯片图：

为了方便，将数字地和模拟地都直接接到了一起，DB0~DB7为并行输出口，CS，RD，WR为控制芯片模数转换及读取芯片数据和写数据的引脚，ADC0804可以自己产生时钟，只要在CLKR和CLKIN端接入电阻（10K）和电容（理论为150pf本人接的220pf），可产生脉冲信号。VREF为参考电压端，VIN+和VIN－为电压输入端。当电压加在VIN+和VIN －端时，在DB0~DB7可输出八位到单片机，本处参考电压为5V，则当输入电压U时，输出数据为temp，则U/temp=5/255.在自然状态下，最多也只能测5V电压，为了扩大量程，本人加了衰减网络，见下图：

接到ADC芯片上面的始终是VIN和地之前的电压，为了调精度，在上面加了滑动变阻器。此处R22选用的是470K欧的，首先选的10K，因为内阻过小，导致在5V以下的电压测量不准确，choice和GND两端为外加的电压，这样，有部分电压会在R20或者R21上分压，只在保证在R22两端不超过5V，就可实现多量程电压测量。

2.3显示模块

本处用1602液晶显示，1602优点是价格便宜，可显示基本字符，对于做电压表这样的东西已足够。电路如下：

第三章：软件设计

3.1主程序

主程序包括初始化部分调用A/D转换子程序和调用显示程序，如下图所示：

3.2 A/D转换子模块：

A/D转换子程序用于对ADC0804八路输入模拟电压进行A/D转换，并将转换的数值存入八个相应的存储单元中，如下图：

第四章：系统调试

基于单片机的数字电压表在组装好以后，便可进入系统的在线调试，起主要任务是排除样机硬件故障并完善其硬件结构，试运行所设计的程序，排除程序错误，优化程序结构，使系统达到预期的功能，进而固化软件。

4.1硬件调试

单片机应用系统的硬件和软件调试时交叉进行的，但通常是先排除样机中明显的硬件故障，尤其是电源故障，才能安全和仿真器相连，进行综合调试。

4.1.1 硬件电路故障

（1）错线开路短路；

（2）元器件损坏

（3）电源故障

4.1.2 硬件调试方法

本设计调试中所用的调试方法是静态测试：

在样机加电之前，首先用万用表等工具，根据硬件电器原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性，并核对元器件的型号规格和安装是否符合要求。第二步是加电后检查各插件上引脚的点位，仔细测量各电位是否正常。第三步是在不加电的情况下，除单片机以外，插上所有的元器件，最后用仿真适配器将样机的单片机插座盒仿真器的仿真接口相连，为联机调试做准备。

4.2软件调试

4.2.1软件电路故障

（1）当以断点或连续方式运行时，目标系统没有按规定的功能进行操作或什么结果也没有，这是由于程序转移到意外之外或在某处死循环所造成的。

（2）结果不正确

4.2.1软件调试方法

软件调试所使用的方法有：计算程序的调试方法，I/O处理程序的调试法，综合调试法

第五章：实验数据处理

5.1实验数据

0-5V量程为 0-50V量程

次数标准值电压示

值

满度误

差

次数标准值

电压示

值

满度误

差

1 0.76 0.725 0.70% 1 1.34 1.5 0.52%

2 1.11 1.078 0.64% 2 2.35 2.5 0.30%

3 1.66 1.627 0.66% 3 4.42 4.7 0.56%

4 1.99 1.960 0.60% 4 7.17 7.1 0.14%

5 2.17 2.15

6 0.28% 5 10.6 10.1 1.00%

6 2.46 2.450 0.20% 6 13.0 12.9 0.20%

7 2.70 2.686 0.28% 7 14.6 14.4 0.40%

8 2.85 2.843 0.14% 8 16.7 16.1 1.00%

9 3.03 3.019 0.22% 9 18.2 17.6 1.20%

10 3.15 3.156 -0.12% 10 19.5 18.9 1.20%

11 3.09 3.098 -0.16% 11 21.7 21.2 1.00%

12 3.76 3.764 -0.08% 12 22.9 22.0 1.80%

13 3.79 3.803 -0.26% 13 23.9 23.0 1.80%

14 4.45 4.470 -0.40% 14 25.3 24.5 1.60%

15 4.65 4.686 -0.72% 15 25.8 24.9 1.80%

16 29.5 28.8 1.40%

17 30.4 29.5 1.80%

18 34.1 33.3 1.60%

19 36.5 35.6 1.80%

20 38.2 37.4 1.60% 5.2实验数据分析

0-5V量程精度为0.001V, 满度误差均<1.00%，为一级电压表

0-50V量程精度为0.1V，满度误差均<2.50%，为2.5级电压表