一. 摘要
本次课程设计利用实验箱设计一个可测量多路电压的多功能数字电压电流表，按键控制分时显示测量值。设计时用查询方式、采用A/D转换器ADC0809采集3路被测的电压信号，并利用按键来控制各路的通断与工作与否。实验中用八段数码管显示测量数值，测量数值精确到小数点后两位。
二. 关键词
ADC0809 电压表8255 8253 按键8段数码管
正文
三．元件功能及原理介绍
3.1 8253的功能和使用
1.8253是一种可编程的定时器或计数器。本次设计中利用8253的定时作用，用于产生一个稳定的脉冲。该脉冲用于提供ADC0809的触发脉冲。本设计中使用一片8253芯片，其线路如图3.1所示。端口地址如表3.1所示。系统中，8253在通道0下工作于方式2。。8253 通道入口接1MHz的信号源，输出接ADC0809的时钟端，数模转化用，这里的0计数器仅当作一个时Array钟脉冲用。
2.《8253引脚图》当A1A0分别为00 01 10 11
时分别选中三个通道和控制字寄存器在8088
系统中，8088的A1A0分别与8253的A1A0
相连在8086系统中，通常将8253的8位数
据线与8086的低8位相连，即使用偶地址，所以8086的A2A1分别与8253的A1A0相连Intel 8253是一片具有三个独立的16位计数器通道的可编程定时器/计数器芯片。每个通道都可以编程设定6种工作方式之一种；由于8253的读/写操作对系统时钟没有特殊的要求，因此它几乎可以应用与由任何一种微处理器组成的系统中，可作为可编程的方波频率发生器、分频器、实时时钟、事件计数器和单脉冲发生器等。表8-4 控制功能表CS RD WRA1A0功能0100 0写计数器00100 1写计数器10101 0写计数器20101 1写控制字寄存器0010 0读计数器00010 1读计数器10011 0读计数器20011 1无操作1XXX X禁止使用011X X无操作计数器(0 ~ 2)即三个计数器/定时器通道。每个通道包括：8位控制字寄存器、16位计数初值寄存器、减一计数器和输出锁存器。作定时器用：其CLK端上的输入脉冲应是标准的、精确的；作计数器用：对其CLK端上的脉冲计数，脉冲宽度可以不等。采用减一计数器，为0时，从OUT端上输出一个脉冲定时时间= 时钟脉冲周期X预置的计数初值每个通道：CLK计数脉冲或标准脉冲输入端OUT 计数值为0时输出一个脉冲GATE允许端，当GATE=1时允许计数
3.读/写控制逻辑；
CS：片选信号，低电平有效；
RD：读信号，低电平有效；
WR：写信号，低电平有效
A1A0：端口选择信号
4.三个通道( 0 ~ 2)；
每个计数通道内含1个16位的初值寄存器、减1计数器和1个16位的（输出）锁存器。8253内部包含3个功能完全相同的通道，每个通道内部设有一个16位计数器，可进行二进制或十进制（BCD 码）计数。采用二进制计数时， 最大计数值是FFFFH ， 采用BCD 码计数时。 最大计数值是9999。与此计数器相对应， 每个通道内设有一个16位计数值锁存器。必要时可用来锁存计数值。
当某通道用作计数器时，应将要求计数的次数预置到该通道的计数器中、被计数的事件应以脉冲方式从CLK 端输入， 每输入一个计数脉冲，计数器内容减“1”，待计数值计到“0”。 OUT 端将有输出。表示计数次数到。当某个通道用作定时器时。 由CLK 输入一定频率的时钟脉冲。根据要求定时的时间长短确定所需的计数值。并预置到计数器中，每输入一个时钟脉冲，计数器内容减“1”， 待计数值计到“0”。OUT 将有输出，表示定时时间到。允许从CLK 输入的时钟频在1～2MHz 范围内。因此，任一通道作计数器用或作定时器用，其内部操作完全相同，区别仅在于前者是由计数脉冲进行减“1”计数。 而后者是内时钟脉冲进行减“1”计数。作计数器时， 要求计数的次数可直接作为计数器的初值预置到减“1”计数器中。作定时器时， 计数器的初值即定时系数应根据要求定时的时间进行如下运算才能得到： 定时系数＝需要定时的时间／时钟脉冲周期
①设置通道：向方式控制字寄存器端口写入方式选择控制字，用于确定要设置的通道及工作方式；
②计数/定时：向通道写入计数值，启动计数操作；
③读取当前的计数值：向指定通道读取当前计数器值时，8253将计数器值存入锁存器，从锁存器向外提供当前的计数器值，计数器则继续作计数操作。
④计数到：当计数器减1为0时，通过引脚OUTi 向外输出“到”的脉冲信号。 计数初值输入存放在初值寄存器中，计数开始或重装入时被复制到计数器中。
锁存器在非锁存状态，其值随计数器的变化而变化；一旦锁存了计数器的当前值，直到锁存器值被读取后才能解除锁存状态。
3.2 8255的功能与使用
8255是一种可编程的外围接口芯片，本设计中用3个8255分别进行键盘状态的输入和显示数据的输出。8255的数据线、片选信号线、地址线、读写控制线等分别与系统总线相连，其A、B、C三个端口以排针形式引出，供8255实验使用。
8255A在使用前要写入一个方式控制字，选择A、B、C三个端口各自的工作方式，共有三种;
方式0 ：基本的输入输出方式，即无须联络就可以直接进行的I/O方式。其中A、B、C口的高四位或低四位可分别设置成输入或输出。
方式1 ：选通I/O,此时接口和外围设备需联络信号进行协调，只有A口和B口可以工作在方式1，此时C口的某些线被规定为A口或B口与外围设备的联络信号，余下的线只有基本的I/O功能，即只工作在方式0.
方式2：双向I/O方式，只有A口可以工作在这种方式，该I/O线即可输入又可输出，此时C口有5条线被规定为A口和外围设备的双向联络线，C口剩下的三条线可作为B口方式1的联络线，也可以和B口一起方式0的I/O线。
（1）8255的初始化
上表为选择控制字的格式。其中D7是标志位，本次设计中D7恒为1.D6，D5为A口的方式选择位。D4为A口的输入输出选择位。D3为C口的方式选择位。D0为C口的输入输出选择字。而D2为B口的方式选择位，D1为B口的输入输出选择位。
（2）设计中8255的使用
本设计中用三个8255，第一个用来采集按键的状态，第二个，第三个分别驱动两个八段的数码管。下表为各个8255的端口分配。
（3）8255的接线图
设计中第一个8255用于按键的采集，只用其中的A 口，工作于输入状态。第二个和第三个分别使用两个口A 和B 。连接线路时，三个8255的D7—D0分别与8086的D7—D0相连。
地址总线的连接按照端口地址来依次连接。 3.3ADC0809的功能和使用
图4.1 系统中的8255A 芯片
（1）ADC0809的结构
图中可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连，表9-1为通道选择表。ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图9.8。
对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：
IN7～IN0——模拟量输入通道
ALE——地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。
START——转换启动信号。START上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。本信号有时简写为ST.
A、B、C——地址线。通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。其地址状态与通道对应关系见表9-1。
CLK——时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHz的时钟信号
EOC——转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。
D7～D0——数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高
OE——输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。
Vcc—— +5V电源。
Vref——参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V).
图9.8 《ADC0809引脚图》
表9-1 通道选择表
(2) ADC0809与8086的连接
用Y9—Y3做片选信号，A0---A3与0809上的ABC相连接。D7—D0与8086的D0----D7相连接。连接后端口分配。
3.4数码管的显示使用
（1）数码管的结构
如上图所示，本次设计中用共阳极数码管，数码管电压为+5v。7段LED数码管，则在一定形状的绝缘材料上，利用单只LED组合排列成“8”字型的数码管，分别引出它们的电极，点亮相应的点划来显示出0-9的数字。
LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。右图是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。
将多只LED的阴极连在一起即为共阴式，而将多只LED的阳极连在一起即为共阳式。以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。当然，LED 的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。假如我们将"b"和"c"段接上正电源，其它端接地或悬空，那么"b"和"c"段发光，此时，数码管显示将显示数字“1”。而将"a"、"b"、"d"、"e"和"g"段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示“2”。其它字符的显示原理类同。
四程序介绍4.1程序流程图
4.2 程序模块介绍
4.21 模数转化模块
采用ADC0809将模拟电压信号转化为数字信号，本设计中使用ADC0809中的三路转化通道，即1，2，3通道。
4.22 数字处理模块
将采集的数字信号化为相应的模拟信号形式输出显示出来。具体地说，就是先将数字量与52比较，若大于52则用公式：A *52/256的商作为输出对应模拟量的第一位，即整数位。若无则整数位置零。而第二位，则取上式的余数作为数字量，再用公式求出商和余数，把商作为第二位数字输出，余数为第三位数字准备。一次原理，可依次求出多位的精确数，本设计中，只取小数点后两位。
4.23 数字输出模块
选用八段数码管，设计中选用的是共阳极的，采用查表法依次查表输出到显示管。
五课程设计心得体会
本次设计中，我深深的感觉到了‘精诚团结’重要性。这次设计中，我们小组共有四个人，正是我们四个人的紧密合作，我们才能成功的完成这个设计。有句话说得好：书中自有黄金屋，通过这次设计，我认识了知识的重要性，更加深了自己对知识的理解，对实践的认识。
实践教会了我们学习。通过在这次设计，我理解了实践的重要性。通过自己的动手，我学到很多在课堂上没有学到的东西，更加深了自己对课本知识的理解。比如说8086的各引脚功能，8253的实践应用等。在设计过程中，我们通过查找资料，分享资料，学习资料，感受到了学习的快乐，学习的无止境性。
附录
附录程序代码
DATAS SEGMENT
DATE DB 0C0H,0F9H,0B4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,7FH ;共阳DBUF DB 1200 DUP(?) ;此处输入数据段代码
DATAS ENDS
STACKS SEGMENT ;此处输入堆栈段代码
STACKS ENDS
CODES SEGMENT
ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKS
MAIN PROC FAR
START:
MOV AX,DATAS
MOV DS,AX ;此处输入代码段代码
LEA SI,DBUF
;8253的初始化
MOV DX,31BH ;DX指向控制字端口
MOV AL,00110101B ;通道0先读低字节，后高字节，方式2，BCD计数OUT DX,AL ;送控制字
MOV DX,318H ;指向通道0端口
MOV AX,5000H ;送计数值
OUT DX,AL
MOV AL,AH
;8255的初始
LLLp:mov dx,0f6h ;指向8255控制字寄存器
mov al,10010000b ;送控制字，A口方式0，输入
out dx,al
mov dx,0f0h ;指向A口
in al,dx ;从A口读入状态
cmp al,7 ;采集输入信号
jz cai1 ;并判断通道
cmp al,6
jz cai2
cmp al,5
jz C5
CMP AL,4
JZ C4
CMP AL,3
JZ C3
CMP AL,2
JZ C2
CMP AL,1
JZ C1
jmp LLLP ;循环，无口工作时
cai1:mov dx,300h ;DX指向ADC通道0，三个口一起工作call CAIJI
CALL XIANSHI
cai2:MOV DX,301H ;DX指向ADC通道1，
CALL CAIJI
CALL XIANSHI
CALL DELLY
MOV DX,302H
CALL CAIJI
CALL XIANSHI
CALL DELLY
JMP LLLP
C5:MOV DX,302H ;DX指向ADC通道2，2，3口一起工作CALL CAIJI
CALL XIANSHI
CALL DELLY
MOV DX,300H
CALL CAIJI
CALL XIANSHI
CALL DELLY
JMP LLLP
C4:MOV DX,302H ;1，3口一起工作
CALL CAIJI
CALL XIANSHI
CALL DELLY
JMP LLLP
C3:mov dx,300h ;3口工作
call CAIJI
CALL XIANSHI
CALL DELLY
MOV DX,301H
CALL CAIJI
CALL XIANSHI
CALL DELLY
JMP LLLP
C2:MOV DX,301H ;2，1口一起工作
CALL CAIJI
CALL XIANSHI
CALL DELLY
JMP LLLP
C1:mov dx,300h ;1口工作
call CAIJI
CALL XIANSHI
CALL DELLY
JMP LLLP
RET
MAIN ENDP
CAIJI PROC NEAR ;模数转换程序，即将模拟量转化为数字量存入计算机中OUT DX,AL ;启动一次转换
PUSH DX
MOV DX,308H ;DX指向状态口
POLL:IN AL,DX ;读入EOC状态
TEST AL,80H
JNZ POLL
NOEND:IN AL,DX
TEST AL,80H
JZ NOEND
POP DX
IN AL,DX
MOV [SI],AL
RET
CAIJI ENDP
XIANSHI PROC NEAR ;显示子程序
MOV AL,[SI] ;传递数模转化的数字
MOV AH,0 ;以下为数模转化的算法
CMP AL,52 ;先判断整数位的有无，有显示，无置零
JB ZERO1
MOV BL,5
MUL BL
MOV BX,256
MOV DX,0
DIV BX
MOV BX,AX
MOV AX,DX
JMP X1
ZERO1:MOV BX,0
X1: ADD DI,BX
MOV BX,AX
MOV AL,[DI]
MOV DX,66H
MOV AL,10000000B
OUT DX,AL
MOV DX,60H
OUT DX,AL
MOV AL,[DI+10] ;第二位恒输入显示小数点
MOV DX,66H
MOV AL,10000000B
OUT DX,AL
MOV DX,62H
OUT DX,AL
MOV AX,BX ;输出小数点后第一位数
CMP AL,52
JB ZERO2
MOV BL,5
MUL BL
MOV BX,256
MOV DX,0
DIV BX
MOV BX,AX
MOV AX,DX
JMP X2
ZERO2:MOV BX,0
X2:ADD DI,BX
MOV BX,AX
MOV AL,[DI]
MOV DX,76H
MOV AL,10000000B
OUT DX,AL
MOV DX,70H
OUT DX,AL
MOV AX,BX
CMP AL,52
JB ZERO3
MOV BL,5
MUL BL
MOV BX,256
MOV DX,0
DIV BX
MOV BX,AX
MOV AX,DX
JMP X3
ZERO3:MOV BX,0 ;输出小数点后第二位数字X3:ADD DI,BX
MOV BX,AX
MOV AL,[DI]
MOV DX,76H
MOV AL,10000000B
OUT DX,AL
MOV DX,72H
OUT DX,AL
RET
XIANSHI ENDP
DELLY PROC NEAR ;延时子程序MOV CX, 0010H
T1:MOV AX, 0010H
T2:DEC AX
JNZ T2
LOOP T1
RET
DELLY ENDP
MOV AH,4CH
INT 21H
CODES ENDS
END START
参考文献
[1] 周荷琴，吴秀清"微型计算机原理与接口技术"中国科学技术大学出版社，2009年6月
[2] 唐瑞庭"微型原理.汇编语言与接口技术"中国水利水电出版社，2006年5月
[3] 李捍东"微机原理与接口技术"重庆大学出版社，2004年10月
[4] 宁飞，王维华，孔宇"微型计算机原理与接口实践"清华大学出版社，2006年12月
[5] 彭虎，周佩玲，傅忠谦"微型计算机原理与接口技术学习指导"电子工业出版社，2008年4月
一. 摘要 本次课程设计利用实验箱设计一个可测量多路电压的多功能数字电压电流表，按键控制分时显示测量值。设计时用查询方式、采用A/D转换器ADC0809采集3路被测的电压信号，并利用按键来控制各路的通断与工作与否。实验中用八段数码管显示测量数值，测量数值精确到小数点后两位。 二. 关键词 ADC0809 电压表8255 8253 按键8段数码管
正文 三．元件功能及原理介绍 3.1 8253的功能和使用 1.8253是一种可编程的定时器或计数器。本次设计中利用8253的定时作用，用于产生一个稳定的脉冲。该脉冲用于提供ADC0809的触发脉冲。本设计中使用一片8253芯片，其线路如图3.1所示。端口地址如表3.1所示。系统中，8253在通道0下工作于方式2。。8253 通道入口接1MHz的信号源，输出接ADC0809的时钟端，数模转化用，这里的0计数器仅当作一个时Array钟脉冲用。 2.《8253引脚图》当A1A0分别为00 01 10 11 时分别选中三个通道和控制字寄存器在8088 系统中，8088的A1A0分别与8253的A1A0 相连在8086系统中，通常将8253的8位数 据线与8086的低8位相连，即使用偶地址，所以8086的A2A1分别与8253的A1A0相连Intel 8253是一片具有三个独立的16位计数器通道的可编程定时器/计数器芯片。每个通道都可以编程设定6种工作方式之一种；由于8253的读/写操作对系统时钟没有特殊的要求，因此它几乎可以应用与由任何一种微处理器组成的系统中，可作为可编程的方波频率发生器、分频器、实时时钟、事件计数器和单脉冲发生器等。表8-4 控制功能表CS RD WRA1A0功能0100 0写计数器00100 1写计数器10101 0写计数器20101 1写控制字寄存器0010 0读计数器00010 1读计数器10011 0读计数器20011 1无操作1XXX X禁止使用011X X无操作计数器(0 ~ 2)即三个计数器/定时器通道。每个通道包括：8位控制字寄存器、16位计数初值寄存器、减一计数器和输出锁存器。作定时器用：其CLK端上的输入脉冲应是标准的、精确的；作计数器用：对其CLK端上的脉冲计数，脉冲宽度可以不等。采用减一计数器，为0时，从OUT端上输出一个脉冲定时时间= 时钟脉冲周期X预置的计数初值每个通道：CLK计数脉冲或标准脉冲输入端OUT 计数值为0时输出一个脉冲GATE允许端，当GATE=1时允许计数 3.读/写控制逻辑； CS：片选信号，低电平有效； RD：读信号，低电平有效； WR：写信号，低电平有效 A1A0：端口选择信号
数字万用表的设计
单片机数字万用表的设计 一、引言 数字万用表是一种多用途电子测量仪器。它采用数字化测量技术，把实际测量的模拟量，转化为离散的数字量进行输出显示，主要用于物理、电气、电子等测量领域，一般包含电流表（安培计）、电压表（伏特计）、电阻表（欧姆计）等功能，也称为万用计、多用计、多用电表或万用电表。 万用表是电子和电气技术领域必备的测量仪器，用于测量电子电路中的各种物理量（电压、电流、电阻等），常作为基本故障诊断的便携式装置，也有放置在工厂或实验室工作台上作为桌上型装置。有的万用电表分辨率能达到七、八位数，常用在实验室，作为电压或电阻的基准，或用来调校多功能标准器的性能。相比传统的指针式万用表，数字万用表具有以下的主要优点：（1）数字显示直观准确，无视觉误差，读数准确； （2）测量精度和分辨率都很高； （3）输入阻抗高，减少对被测电路的工作影响； （4）电路集成度高，便于组装和维修； （5）测量功能齐全，测量速率快； （6）保护功能齐全，有过压、过流保护电路； （7）功耗低，抗干扰能力强； （8）便于携带，使用方便。 本次设计的任务是制作一个数字万用表，可实现如下的功能及要求： （1）可以测量直流电压、直流电流和电阻； （2）能将测量得到的数值直观、准确地显示出来，并标明相应的单位； （3）具有超量程时的报警提示。 二、系统硬件分析与设计 数字万用表的基本功能是，能够测量直流电压、电流以及电阻的阻值，数字万用表的基本组成由图1所示，其中，模数转换是数字万用表的核心：
图1. 数字万用表的基本原理图如图2所示，本设计将由以下几大部分组成。包括：复位电路、震荡电路、A/D转换和控制、测量值输出、超量程报警和档位选择。 其中，复位电路用于单片机上电复位使系统清零；震荡电路为单片机提供精确的时钟频率，使电路工作更加稳定；A/D转换和控制部分负责模数转换及输入输出信号的控制；测量值输出则负责显示待测物理量大小的数值；超量程报警用于超出量程范围时的报警提示，提醒使用者更换量程。 图2. 硬件系统总体设计框图 1、STC的89C52单片机的特点及功能介绍 （1）89C52单片机的主要特点及功能特性 89C52是一款低电压，高性能的8位CMOS型单片机，片内有8k字节以
DH6505A数字电表原理及万用表 设计 （实验指导书） 实 验
DH6505A数字电表原理及万用表设计 使用说明书 数字电表以它显示直观、准确度高、分辨率强、功能完善、性能稳定、体积小易于携 带等特点在科学研究、工业现场和生产生活中得到了广泛应用。数字电表工作原理简单，完全可以让同学们理解并利用这一工具来设计对电流、电压、电阻、压力、温度等物理量的测量，从而提高大家的动手能力和解决问题能力。 ［实验目的］ 1、了解数字电表的基本原理及常用双积分模数转换芯片外围参数的选取原则、电表的 校准原则以及测量误差来源。 2、了解万用表的特性、组成和工作原理。 3、掌握分压、分流电路的原理以及设计对电压、电流和电阻的多量程测量。 4、了解交流电压、三极管和二极管相关参数的测量。 5、通过数字电表原理的学习，能够在传感器设计中灵活应用数字电表。 ［实验仪器］ 1、D H6505A数字电表原理及万用表设计实验仪。 2、四位半通用数字万用表。（自备） 3、示波器。（自备） 4、Z X25a电阻箱。（自备） ［实验原理］ 一、数字电表原理 常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓模拟量，指针式仪表可以直接对模拟电压 和电流进行显示。而对数字式仪表，需要把模拟电信号（通常是电压信号）转换成数字信号，再进行显示和处理。 数字信号与模拟信号不同，其幅值大小是不连续的，就是说数字信号的大小只能是某 些分立的数值，所以需要进行量化处理。若最小量化单位为.■:，则数字信号的大小是■ ■：的 整数倍，该整数可以用二进制码表示。设.：=0.1 mV，我们把被测电压U与厶比较，看U 是厶的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N （二进制）。一般情况下，N > 1000即可满足测量精度要求（量化误差w 1/1000=0.1%）。所以，最常见的数字表头的最大示数为1999, 被称为三位半（3 1/2）数字表。如：U是厶（0.1 mV）的1861倍，即N=1861，显示结果为186.1（mV）。这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路和小数点选择位，就可以测量显示-199.9?199.9 mV的电压，显示精度为0.1mV。 1、双积分模数转换器（ICL7107 ）的基本工作原理
多功能直流电压表的设计与实现 一、引言直流电压是电子电路中一项最基本的电学量，因此直流电压表被广泛应用于工业生产和科学研究中。传统直流电压表只具备测量功能，不能满足实际应用需求。本文设计了一款多功能直流电压表，主要包括测量、记录、显示等方面的功能，同时具有压力控制、安全保护等多项优秀特性，能够满足多种场景的应用需求。 二、设计方案 1.基本原理多功能直流电压表采用细分式结构模拟技术，通过模拟电路、数字电路和微处理器构成。基本原理为直流电压分压，将待测电压与分压器分压后的标准电压进行比较，根据比较结果通过数字处理形成相应的显示数据。 2.测量功能多功能直流电压表实现了高精度的直流电压测量，测量范围从10mV至1000V，分辨率达到10μV。并具备频率测量功能，可以精确测量电源的电压频率。同时，该设计增加了用户可设定测量范围和自动切换功能，让用户能够在不同场合下方便地进行测量。 3.记录功能多功能直流电压表还具备记录功能。通过微处理器实现的存储器芯片进行数据的记录，能够记录最大值、最小值、平均值和峰峰值等参数并显示。此外，用
户也可以使用串口接口将记录的数据传输到计算机上，方便后续数据处理和分析。 4.显示功能多功能直流电压表采用超大尺寸的液晶屏幕加上灯光补偿技术，保证在不同环境下都能够清晰显示结果数据，而且能够实现自动亮度调节。此外，该设计还集成了音量设置功能，方便用户在噪声环境下进行测量。 5.压力控制功能压力控制模块能够对被测量的电实验线路进行监测，确保被测量电路电压在合理范围内。当被测量电路的电压超出设定范围时，该模块能够发出报警信号，以保障实验的安全性。 6.安全保护功能多功能直流电压表还配置了防误触功能和过压保护模块。该模块能有效地保护设备的安全性，避免逆向电压或电流等原因对设备造成损坏。 三、实现方法 1.硬件实现硬件部分主要由直流电压分压、超大尺寸液晶屏幕、自动亮度控制电路、压力控制电路、安全保护电路、显示控制电路等部分组成。 2.软件实现软件实现部分采用微处理器单片机技术，主要包括数据采集、数据反馈、显示控制、压力控制、数据记录等多种功能，并配合图形化操作界面，提供更加智能化的使用体验。使用的编程语言为C语言。 四、实验结果经过多次实验和优化，多功能直流电压表成功地实现了测量、记录和显示等多项功能，能够提供
基于单片机的数字电压表设计 数字电压表在电子技术中使用非常广泛，可以用来测量电路中的直流电压、交流电压以及各种信号的幅度等等。基于单片机的数字电压表实现了数字电压的读取和显示，具有精确、稳定、易操作等特点，下面将介绍基于单片机的数字电压表的设计原理及实现方法。 一、系统结构 基于单片机的数字电压表主要是由程序控制模块、模数转换模块和数字显示模块组成。程序控制模块主要用来完成开机、校准、测试、功能选择等功能；模数转换模块主要将电压信号转换成数字量，供数字显示模块使用；数字显示模块主要将转换后的数字量显示在LCD液晶屏上。 二、硬件设计 1.电源电路 电源电路主要用来为电路提供稳定的电压和电流，本电路采用稳压电源芯片LM7805实现，稳压芯片输入端连接外部 DC12V/1A电源，输出端连接电路板上的整个电路。 2.输入电路 输入电路主要用来将被测电源的电压传递给单片机，常规情况下采用分压电路实现。在本电路中，电阻R1和电容C1为RC
滤波电路，起到滤波作用，防止干扰信号的影响；电阻R2是分压电路中的电阻，它根据电压值的不同设置不同的值，以保证被测电压在单片机内部转换过程中不会对单片机产生影响。 3.单片机模块 单片机模块是系统的核心部分，本电路中选用 STM32F103C8T6单片机实现模数转换和数码管控制，使用C 语言编写程序，通过模拟输入端口读取电压并进行模数转换，将得到的数字使用查表法将其转换为数码管控制脉冲，控制数码管的亮灭实现数字显示。 4.数字显示模块 数字显示模块主要由七段数码管、LCD液晶屏幕、导线和电容等器组成，七段数码管用于展示测量到的电压大小，LCD 液晶屏用于展示功能选项、单位等信息。导线是电路板内部连接线路，电容等器用来平滑电压波动。 三、软件设计 1.引脚定义 在程序中首先定义STM32F103C8T6单片机内存地址、输入输出引脚和电平状态，其中A0口用来读取被测电压；B0-B7口用来控制七段数码管的亮灭；C0口用来输出PWM，控制风扇的旋转速度；D0口用来控制蜂鸣器的开启和关闭。
摘要 本课题实验主要采用MCS -51芯片和ADC0809芯片来完成一个多通道数字电压表的设计，能够对输入的0～5 V的8路直流电压进行测量，并通过4个 LED数码管进行显示，测量误差约为±0.02 V。该电压表的测量电路主要由四个模块组成：A/D转换模块、单片机及其外围电路模块，显示控制模块及通道选择模块。A/D转换主要由芯片ADC0809来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片MCS -51来完成，其负责把ADC0809传送来的数字量经一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；另外它还控制着ADC0809芯片的工作。显示模块主要由7段数码管组成，显示测量到的电压值及通道。 关键字：多通道数字电压表、ADC0809、MCS-51。 Abstract The experiment is mainly to make a simple digital voltage meter with the adoption of MCS-51 and ADC0809 chips which can measure the input analog DC voltage of 0～5 V . It shows the voltage through an integral digital code tube of 7 pieces of LED. The measuring error is about ±0.02 V. The circuit of the Voltage meter is mainly consisted of three mould pieces: A/D converting mould piece, data processing mould piece and manifestation controlling mould piece. A/D converting is mainly completed by the ADC0809, it converts the collected analog data into the digital data and transmits the outcome to the manifestation controlling mould piece. Data processing is mainly completed by the MCS-51chip, it processes the data produced by the ADC0809 chip and generates the right manifestation codes, also transmits the codes to the manifestation controlling mould piece. Also, the AT89C51 chip controls the ADC0809 chip to work. Manifestation controlling mould piece is mainly consisted of the digital code tube , it shows the voltage measured by the voltage meter. KEYWORDS:simple digital voltage meter , ADC0809 , MCS-51. 前言 数字电压表出现在50 年代初，六十年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM。它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。 目前实现电压数字化测量的方法仍然是模-数（A/D）转换的方法，而数字电压表种类繁多，
8.3 多路数字电压表的设计 数字电压表是电子测量中经常用到的电子器件，传统的指针式电压表功能单一、精度低、不能满足数字时代的要求。而采用单片机的数字电压表精度高、抗干扰能力强、可扩展性强、使用方便，在日常生活中广泛应用。 8.3.1 多路数字电压表的功能要求 多路数字电压表的功能要求如下： (1) 输入电压为8路。 (2) 电压值的范畴为0～5V。 (3) 测量的最小分辨率为0.019V，测量误差为 0.02V。。 (4) 能通过显示器显示通道和通道电压，有效位数为小数点后两位 8.3.2 多路数字电压表的总体设计 多路数字电压表的总体结构如图8.9所示，处理过程如下：先用A/D转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成正比关系运算得到对应的模拟电压值，然后把模拟值通过显示器显示出来，另外可以通过按键选择通道。 图8.9 多路数字电压表的总体结构图 根据系统的功能要求，控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换器采用ADC0808(0809)。ADC0808(0809)是8位的A/D转换器。当输入电压为5.00V时，输出的数据值为255(0FFH)，因此最大分辨率为0.0196V(5/255)。ADC0808(0809)具有8路模拟量输入端口，通过3位地址输入端能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间依次轮流改变3位地址输入端的地址，就能依次对8路输入电压进行测量。显示器采用LCD显示器，显示效果好。按键可只设定一个，用于选择显示的当前通道。 8.3.3 多路数字电压表硬件电路 多路数字电压表具体硬件电路如图8.10所示。
D 7 D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0 E R W R S V S S V D D V E E 图8.10 多路数字电压表的电路原理图 其中，ADC0808(0809) 的数据线D0～D7与AT89C52的P2口相连，地址输入端 ADDA 、ADDB 、ADDC 与AT89C52的P3口的低3位P3.0、P3.1、P3.2相连，地址锁存控制端ALE 和启动信号START 连接在一起与P3.7相连，数据输出允许控制端OE 与P3.6相连，转换结束信号EOC 与P1.3相连。ADC0809的时钟信号输入端CLOCK 与P1.4相连，而P1.4由定时/计数器0控制，每10μs 取反一次，则CLOCK 的时钟周期为20μs ，频率为50KHz ，满足ADC0808(0809)的时钟要求。参考电压VREF+接+5V 电源，参考电压VREF-接地，则当输入电压为5.00V 时，输出的数据值为255(0FFH)，当输入电压为0V 时，输出的数据值为0(00H)，最大分辨率为0.0196V(5/255)。 显示器LCD1602的数据线与89C 52的P0口相连，RS 与P1.7相连，R/W 与P1.6相连，E 端与P1.5相连。按键只设定了一个K1，与AT89C52的P1.0，用于进行通道选择，当按下一次，通道加1，显示下一个通道。 8.3.4 多路数字电压表软件程序 多路数字电压表系统软件程序由主程序、A/D 转换子程序和显示驱动程序组成，这里只介绍主程序、A/D 转换子程序。 1．主程序 主程序流程如图8.11所示。首先是对定时计数器和LCD 初始化，在LCD 上显示提示信息，然后进入循环，在循环中依次为：调用A/D 转换子程序对8个通道转换一次，
一、实验题目：８路数字电压表的设计 二、实验内容： 利用单片机AT89C52与ADC0809设计一个8路数字电压表，能够测量0－5V之间的8路输入电压值，并能在四位数码管上显示。 三、要求： 基本要求：１、有一路正常工作 ２、制作ＰＣＢ板 发挥部分：1、显示各路电压数及其电压值 2、可通过按键进行通道选择 3、当超过某一设定值时报警 四、设计方案 通过一个A/D（ADC0809模拟数字转换）芯片采集后将外测电压信号转换为数字信号，再由单片机(AT89C52)处理信号，输出信号，由数码管显示各路电压。更改程序使能用按键进行复位、通道选择、单路循环选择；并在超过设定报警电压(4.7V)时以LED灯发光报警。 五、芯片、电路图 1、使用芯片有ADC0809、AT89C52。 ２、电路图：
六、焊接 根据原理图将原件焊接到PCB板上。 七、编程序、调试 1、程序设计内容 <1>由于ADC0809在进行A/D转换时需要有CLK信号，而此时的ADC0809的CLK 是接在AT89S51单片机的P3.3端口上，也就是要求从P3.3输出CLK信号供ADC0809使用。因此产生CLK信号的方法就得用软件来产生了。 <2>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。实际显示的电压值(D/256*VREF) 2、调试过程 <1>在实验过程中，发现了数码管显示的电压在测试的那一路电压正常显示，而其他路为不定的电压值(电压为悬浮电压)，加一个排阻接地后使它和低电平相连，在未加电压的情况下为低电平，数码管显示值为0值。 <2>用原程序进行调试时，不执行报警和通道选择、单路循环选择（原程序少了通道选择函数和报警函数）。多次修改和添加原程序后能够达到要求。 3、C语言源程序 #include
12级电科专业《专业实验》安排表（2015下半年） 说明：14周3（上课时间为第 103 每一时间段实验为4学时，下午上课时间：14:30-17:30 每次实验上课前需认真预习相关实验内容并写好预习报告 每位学生准备8张16开实验报告纸，8张32开原始记录纸。 讲义份数：导热系数？份,电源特性？份,声光电路？份。 所开设实验的房间管理由各位老师自己承担。 理学院物理实验室 2015.09.06 实验十多功能数字电表和万用表的设计 数字电表以它显示直观、准确度高、分辨率强、功能完善、性能稳定、体积小易于携带等特点在科学研究、工业现场和生产生活中得到了广泛应用。数字电表工作原理简单，完全可以让同学们理解并利用这一工具来设计对电流、电压、电阻、压力、温度等物理量的测量，从而提高大家的动手能力和解决问题能力。 【实验目的】 1、了解数字电表的基本原理及常用双积分模数转换芯片外围参数的选取原则、电表的校准原则以及测量误差来源。 2、了解万用表的特性、组成和工作原理。 3、掌握分压、分流电路的原理以及设计对电压、电流和电阻的多量程测量。 4、了解交流电压、三极管和二极管相关参数的测量。 5、通过数字电表原理的学习，能够在传感器设计中灵活应用数字电表。 【实验仪器】 1、DH6505数字电表原理及万用表设计实验仪。 2、四位半通用数字万用表。（自备） 3、示波器。（自备） 4、ZX25a电阻箱。（自备） 【实验原理】
一、数字电表原理 常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓模拟量，指针式仪表可以直接对模拟电压和电流进行显示。而对数字式仪表，需要把模拟电信号(通常是电压信号)转换成数字信号，再进行显示和处理。 数字信号与模拟信号不同，其幅值大小是不连续的，就是说数字信号的大小只能是某些分立的数值，所以需要进行量化处理。若最小量化单位为∆，则数字信号的大小是∆的整数倍，该整数可以用二进制码表示。设∆=0.1mV ，我们把被测电压U 与∆比较，看U 是∆的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N (二进制)。一般情况下，N ≥1000即可满足测量精度要求(量化误差≤1/1000=0.1%)。所以，最常见的数字表头的最大示数为1999，被称为三位半(31/2)数字表。如：U 是∆(0.1mV )的1861倍，即N =1861，显示结果为186.1(mV )。这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路和小数点选择位，就可以测量显示-199.9～199.9mV 的电压，显示精度为0.1mV 。 1、双积分模数转换器（ICL7107）的基本工作原理 双积分模数转换电路的原理比较简单，当输入电压为Vx 时，在一定时间T1内对电量为零的电容器C 进行恒流（电流大小与待测电压Vx 成正比）充电，这样电容器两极之间的电量将随时间线性增加，当充电时间T1到后，电容器上积累的电量Q 与被测电压Vx 成正比；然后让电容器恒流放电（电流大小与参考电压Vref 成正比），这样电容器两极之间的电量将线性减小，直到T2时刻减小为零。所以，可以得出T2也与Vx 成正比。如果用计数器在T2开始时刻对时钟脉冲进行计数，结束时刻停止计数，得到计数值N2，则N2与Vx 成正比。 双积分AD 的工作原理就是基于上述电容器充放电过程中计数器读数N2与输入电压Vx 成正比构成的。现在我们以实验中所用到的3位半模数转换器ICL7107为例来讲述它的整个工作过程。ICL7107双积分式A/D 转换器的基本组成如图1所示，它由积分器、过零比较器、逻辑控制电路、闸门电路、计数器、时钟脉冲源、锁存器、译码器及显示等电路所组成。下面主要讲一下它的转换电路，大致分为三个阶段： 第一阶段，首先电压输入脚与输入电压断开而与地端相连放掉电容器C 上积累的电量，然后参考电容Cref 充电到参考电压值Vref ，同时反馈环给自动调零电容C AZ 以补偿缓冲放大器、积分器和比较器的偏置电压。这个阶段称为自动校零阶段。 第二阶段为信号积分阶段（采样阶段），在此阶段Vs 接到Vx 上使之与积分器相连，这样电容器C 将被以恒定电流Vx/R 充电，与此同时计数器开始计数，当计到某一特定值N1（对于三位半模数转换器，N1=1000）时逻辑控制电路使充电过程结束，这样采样时间T1是一定的，假设时钟脉冲为T CP ，则T1=N1*T CP 。在此阶段积分器输出电压Vo=-Qo/C(因为Vo 与Vx 极性相反)，Qo 为T1时间内恒流（Vx/R ）给电容器C 充电得到的电量，所以存在下式： Qo= dt R Vx T *1 ⎰=1T R Vx (1) Vo=- C Qo =-1T RC Vx (2)
数字电压表三种设 计方案
设计方案一 决定控制系统采用AT89C51单片机，A/D 转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还能够方便地进行8路其它A/D 转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如图2-1所示。 AT89C51主要特性： ·4K 字节可编程闪烁存储器 ·三级程序存储器锁定 ·128*8位内部RAM ·32可编程I/O 线 ·两个16位定时器/计数器 ·5个中断源 AT89C51 P0 P2 ADC0809 LCD 显示器 振荡电路 电源电路 图2-1设计方案框
·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路 模拟量、数字量转换电路设计 本设计采用ADC0809进行模拟量与数字量的转换，ADC0809的内部逻辑结构和引脚如图所示。图中多路模拟开关可选通8路模拟通道，允许8路模拟量分时输入，并共用一个A/D转换器进行转换。地址锁存与译码电路完成对A、B、C三个地址位进行锁存与译码。 ADC0809工作原理 A/D转换由集成电路0809完成。0809具有8路模拟输入端口，地址线（23~- 25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2uS宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出。10脚为0809的时钟输入端，利用单片机30脚的六分频晶振频率再经过14024二分频得到1MHz时钟。单片机的P1、P3.0~P3.3端口作为四位LED数码管显示控制。P0端口作A/D转换数据读入用，P2端口P2.7用作0809的A/D转换控制。
大学物理设计性实验 姓名陈勇 学院理工学院 所学专业物理学 学号10213025 指导教师何仲
数字万用表的设计 一、实验目的 1、掌握数字万用表的工作原理、组成和特性。 2、掌握数字万用表的校准和使用。 3、掌握多量程数字万用表分压、分流电路计算和连接；学会设计制作、使用多量程数 字万用表。 二、实验仪器 数字万用表设计实验仪 1台 三、实验原理 1、直流电压测量电路 在数字电压表头前面加一级分压电路（分压器），可以扩展直流电压测量的量程。 数字万用表的直流电压档分压电路如图（2）所示，它能在不降低输入阻抗的情况下，达到准确的分压效果。 其余各档的分压比分别为： 实际设计时是根据各档的分压比和总电阻来确定各分压电阻的，如先确定
M R R R R R R 1054321=++++=总 再计算200V 档的电阻：K R R R 10001.054==+总，依次可计算出3R 、2R 、1R 等各档的分压电阻值。更换量程是需要调整小数点的显示，使用者可方便地读出测量结果。 2、直流电流的测量 测量电流是根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。如图（3） 图（3）电流测量原理 实用数字万用表的直流电流档电路，如图（4）所示。 图（4）实用分流器电路 图（4）中各档分流电阻是这样计算的，先计算最大电流档（2A ）的分流电阻5R （数字电压表最大输入为200mV ） 图中的FUSE 是2A 的保险丝，电流很大时会快速熔断，起过流保护作用。两只反向连接且与分流电阻并联的二极管为塑封硅整流二极管，正常测量时，输入电压小于硅整流二极管的正向导通压降，二极管截止，对测量毫无影响。一旦输入电压大于0.7V ，二极管立即导通，双向限幅，电压嵌位在0.7V ，起过压保护作用。保护仪表不被损坏。用2A 测量时，若发现电流大于0.5A 时，应使测量时间小于20秒，仪器在面板上提供了待测电流接口，测量时可直接在本接口串入电流表进行测量。 3、交流电压、电流的测量电路 数字万用表中交流电压、电流测量电路是在分压器或分流器之后串入了一级交流—直流（AC--DC ）变换器，如图（5）所示。 图（5）
三位半数字直流电压表设计multisim 多位半数字直流电压表是一种能够测量电路中直流电压的仪器。 它一般由数码显示部分和模拟-数字转换部分组成。在Multisim中， 我们可以通过建立电路模型来设计并模拟一个三位半数字直流电压表。 我们需要选择合适的元件来构建电路模型。在三位半数字直流电 压表中，最重要的元件是模数转换器（ADC）和显示部分。在Multisim 中可以通过搜索栏找到这些元件并将它们添加到工作区。 在电路模型中，我们需要引入一个待测电路的输入信号，并连接 到ADC的输入引脚上。可以选择一种直流电源作为输入信号，并使用 电阻来限制电流大小，以防止ADC被烧坏。同时，需要为ADC提供一 个参考电压，该电压与输入电压的量程相关。 ADC会将模拟信号转换为数字信号，并输出给显示部分。在显示部分，我们可以选择七段数码管来显示数字。在Multisim中，可以找到 七段数码管的元件，并将其添加到工作区。
将ADC的输出和数码管的输入进行连接。在Multisim中，可以使 用导线工具将两者连接起来。此外，为了显示多个数字，可以选择多 个数码管，并通过逻辑电路将它们连接在一起。 在设计电路模型时，需要注意以下几点： 1.选择合适的ADC和七段数码管。ADC的位数决定了电压的精确度，而七段数码管的个数决定了显示的范围。 2.为ADC提供合适的参考电压。参考电压的选取需要根据待测电 路的电压范围来确定。 3.使用合适的电阻来限制输入电流，以保护ADC不受损坏。 4.在连接元件时，要确保正确地连接输入和输出引脚，以便电路 正常工作。 完成电路模型的设计后，可以进行仿真。在Multisim中，可以通 过点击“仿真”按钮启动仿真过程。仿真过程将模拟电路中的信号变化，并将结果显示在数码管上。
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。本文基于此考虑，用FPGA代替ASIC设计了一个简易数字电压表控制电路，旨在研究可编程逻辑器件在仪器仪表设计领域的应
数字电压表的设计毕业设计1000字 数字电压表是一种常见的测试仪器，用于测量电路中的电压值。本 文将介绍数字电压表的设计。 一、功能需求 数字电压表需要能够测量 0~30V 的电压，并以数字形式显示。为了 保证精确度和稳定性，需要实现自动调零和自动校准功能。同时， 还需要设计一个电源电路，用于提供适当的电压和电流。 二、硬件设计 数字电压表由三个主要部分组成：信号采集部分、处理器部分和显 示部分。 1. 信号采集部分 该部分负责采集输入电路的电压信号，并将其转换为数字信号。通 常采用差分放大器、反相输入基准电压和模数转换器（ADC）进行电 压信号的采集和转换。需要注意的是，差分放大器的增益要合适， 以确保在输入信号变化时输出的电压范围不会超过 ADC 的输入范围。为了提高精度，还需要使用低温漂（LTC）和高精度电阻。 2. 处理器部分 该部分负责对采集到的数字信号进行处理，并将结果存储在内存中，以便后续的显示。通常采用单片微处理器（MCU）进行实现。需要注 意的是，为了提高精度，需要使用高倍频的系统时钟，并对 ADC 的 参考电压进行精细调整。 3. 显示部分 该部分负责将数字结果转换为以数码管形式显示。可以使用驱动 IC 和共阴极的数码管来实现。需要注意的是，为了消除闪烁现象，需 要以高速刷新数码管的方式来显示结果。 三、软件设计 数字电压表的软件设计主要涉及到 ADC 的驱动、信号处理、数码管 控制和定时器中断等方面。
1. ADC 的驱动 通过配置 ADC 控制寄存器，可以实现 ADC 的开始、停止和中断等功能。在 ADC 采样结束后，需要将转换结果从 ADC 的数据寄存器中读取出来，并进行后续的信号处理。 2. 信号处理 采集到的电压信号需要进行比例转换、补偿和滤波等处理，以提高精度和稳定性。通常采用移位运算、插值算法和卡尔曼滤波等方法进行处理。 3. 数码管控制 通过配置端口控制寄存器，可以实现数码管的亮度、颜色和控制模式等功能。通常采用高速刷新数码管的方式来消除闪烁现象。 4. 定时器中断 通过配置定时器控制寄存器，可以实现定时器的计数方式、计数周期和中断控制等功能。通常使用定时器中断来触发 ADC 的采样和数码管的刷新等操作。 四、结论 数字电压表是一种常见的测试仪器，应用广泛。本文介绍了数字电压表的硬件设计和软件设计，包括信号采集、处理器和显示部分的实现，以及 ADC 的驱动、信号处理、数码管控制和定时器中断等方面的软件设计。通过该设计，可以实现一个功能完善、精度高、稳定性强的数字电压表。
基于MSP430单片机的多功能数字万用表设计 作者：汤莉莉黄伟 来源：《科技创新导报》2012年第26期 摘要：本文全面、深入、系统地介绍了数字万用表的系统设计与研究。设计中采用了美国TI公司生产的高性能单片机芯片MSP430F149。整个系统结构由MSP430F149外加一些外围元件构成，驱动LCD液晶显示，然后再与参数转换电路相连。文章主要介绍了 MSP430F149的性能特点、内部结构、输入输出数据及一些功能和原理。整个设计包括硬件电路设计及软件设计。硬件电路设计包括处理器、外部设备元件的选择、参数转换电路设计及电源设计，而软件设计则主要是实现仪表的各功能的控制。 关键词：数字万用表 MSP430F149 单片机 中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0041-02 1 数字万用表的工作原理 数字万用表的最基本功能是测量直流电压、直流电流、交流电压、电阻、温度、电容及频率，其基本组成见图1。 通过功能量程的选择把被测物理量连接到相应的参数转换电路上，经过电路转换成电压或频率使单片机能够直接测量，单片机通过拨位开关得到被测物理量的类型，再通过cpu计算出被测物理量的大小，然后控制液晶显示测量结果。 2 MSP430F149芯片简介 MSP430F149单片机是美国TI公司推出的16位高性能单片机，具有丰富的片内资源，包括时钟模块、捕获/比较模块、Flash模块、看门狗定时器模块、定时器模块、以及通用I/O口模块等。 3 参数转换电路 3.1 直流电压测量电路 直流电压电路如图2所示，可选择3个档位0～3V，0～30V，0～300V。通过电阻分压把被测电压调整到AD的量程（0～3.3V）内。本设计AD转换使用单片机片内集成AD，AD参考电压为3.3V。图中1M电阻和104电容组成低通滤波器可以滤除表笔与被测物体接触时产生的高频信号和空间的电磁干扰使得测量结果更加稳定[1]。
目录 1．前言 (1) 2.系统设计介绍 (2) 2.1数字电压表介绍 (2) 2.2.仿真软件介绍 (2) 2.3 单片机和AD相关知识 (3) 2.3.1 51单片机相关知识 (3) 2.4.2 AD转换器相关知识 (4) 2.5.七段数码管显示模块 (6) 3.数字电压表系统设计 (7) 3.1系统设计框图 (7) 3.2单片机电路 (7) 3.3 A/D采样电路 (8) 3.4显示电路 (8) 3.5 基于Protues数字电压表电路仿真原理图 (9) 3.5.1仿真总图 (9) 3.7.2仿真结果显示 (10) 4. 软件设计 (11) 4.1 系统总流程图 (11) 4.2 程序代码 (11) 5．总结 (16) 5.1系统性能优缺点及误差分析 (16) 6.参考文献 (17)
摘要：本文是以基于A T89C51单片机的数字电压表设计为研究内容。首先对数字电压表作了详细介绍，接着讲述了数字电压表的类型和作用以及一些数字电 压表的制作原理和构造，对比一下各种方法制造的压表。对各种电压表的制 作做一个归纳和总结，最后给出自己的方案和准备采用的手段方法。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。 关键词：单片机;A/D转换;数据处理 Design of digital voltage meter based on 51 single-chip Zhang Weiyan (Tutor：Li Ming) (College of Educational Information and Technology, Hubei Normal University, Huangshi,435002, China) Abstract: This paper is based on AT89C51singlechip digital voltage meter design as research content. The digital voltage meter was introduced in detail, then describes the digital voltage meter of the type and the function as well as some digital voltage meter design principle and structure, compare the various methods of manufacture of pressure meter. The various voltage meter to make a summary and conclusion, finally gives his plan and prepared by means of. Digital voltmeter referred to as DVM, it is the use of digital measuring technology, the continuous analog conversion into a continuous, discrete digital form and to display instrument. Due to the digital instrument has the reading is accurate and convenient, high precision, little error, fast measuring speed and widely used. Key words: Single chip microcomputer A / D Conversion data processing.
1引言 (1) 设计背景 (1) 设计目的 (1) 设计要求及功能 (1) 2整体设计 (3) 各模块方案选择 (3) 整体设计框图 (3) 3系统硬件电路设计 (5) 单片机芯片AT89S52 (5) 主要特性 (5) 引脚说明 (6) 振荡器特性 (8) 芯片擦除 (8) D转换模块设计 (8) ADC0809 简介 (8) 引脚说明 (9) ADC0809工作原理 (10) 显示电路设计 (11) 时钟电路设计 (12) 篡位电路设计 (13) 通道选择电路设计 (13) 4软件设计 (15) 主程序设计 (15) 各于程序设计 (16) 转换子程序 (16) 显示子程序 (16) 按键子程序 (17)
5结束语 (19) 参考文献 (20) 附录A总电路图 (21) 附录B PCB图 (22) 附录C程序 (23) 致谢 (27)
本设计中的数字电压表主要利用AT89S52单片机进行电压的测量控制,采用ADC0809转换器对输入的电压值进行转换,通过单片机扫描按键来控ADC0809的通道选择，分时测量8路模拟电压值，并处置转换后的数字电压值, 然后送给LED数码管动态显示，并同时显示通道值。实现了对0~5V的8路输入电压值的高精度测量和数字化显示。 关键词:数字电压表；AT89S52 ；ADC0809 ；数码管
Abstract This design digital voltmeter for voltage measurement and control uses AT89S52 microcontroller, using ADC0809 converter to convert the value of the input voltage, controlled by the microcontroller scan button ADC0809 channel selection, measures 8-channel analog voltage value of time-sharing, and processes the digital voltage value after the conversion, and then sents to the LED digital tube dynamic display, and at the same time to displays the channel value・ Input voltage values of 0〜5V, 8-channel high-precision measurement and digitization. Key words: digital voltmeter; AT89S52; ADC0809: digital tube