简易直流电压表
——单片机课程设计
摘要
本报告介绍了以8051单片机为核心，以ADC0809模数转换芯片采样，以数码管显示的具有一定精度测量功能的直流数字电压表。制作过程中的关键问题在于单片机程序对量化值的处理即如何将量化值转换为数码值并显示。对于此问题，本实验采用汇编语言编辑程序，运用除法取余计算解决量化值的处理。
一、设计任务和要求
1、设计任务
设计制作一个简易直流电压表，该直流电压表能测量直流电压。
2、设计要求
①能测量电压0—5V ，0—50V 两档，输入阻抗>200K 。
②数码管显示共3位，其中1位小数（0.00—9.99V 或000—999V ）。 ③要有输入信号超范围的保护电路。 3、方案论证
AD 转换方案：采用ADC0809模数转换芯片。该芯片为8位二进制转换芯片，把基准电压量化成256等份，然后通过逐次逼近法，对外部的模拟信号进行取样比较，确定其所在的等级，即所对应的8位二进制数的大小，由此可知，8位转换芯片的精确度为基准电压除以256。
基准电压值越低，精度越高，但代价是量程越小。
50.02256
V
V ≈500.2256
V
V ≈
二、实际制作和调试
1、测试仪器和方法
测试仪器：直流稳压电源、数字万用表。
测试方法：因为直流稳压电源的显示输入电压值不够准确，所以以万用表测得的输入电压为准。将数码管显示的直流电压表测量值和输入电压做比较，确定直流电压表的测量误差。
2、软件调试
1）程序设计思想;
①主程序:
系统上电，开中断，AD模块将模拟量转换成数字量送到51单片机中处理成十进制的数，再调用显示模块进行显示。
②A/D转换模块：
A/D转换子程序用来控制对模拟输入电压的A/D转换，转换值存入9000H单元，并对其进行处理，将其对应的数值存入30H-32H内存单元。ADC0809的AD CS接地址译码CS1。
_
③显示模块：
先判断P1.0口的电平，为高电平时是50V档，应在31H显示小数点；P1.0为低电平时，是5V档，应在30H显示小数点。
显示子程序采用动态扫描实现三位数码管的数值显示。测量数据在显示时需转换成BCD码。R4作为3路循环控制，R1用作显示数据指针。
④8255串口模块：
8255的CS接地址译码CS0，则命令字地址为8003H，PA口地址为8000H，PB口地址为8001H，PC口地址为8002H。
主程序和A／D转换测量程序流程图如图所示。
2)程序清单见附录。
3、硬件调试
1）实际电路：
由设计任务框图分析得，电源部分提供整个系统的电能。单片机部分控制系统，用来将转换来的数字量进行处理，变为应显示的数值。显示部分通过动态扫描显示测量结果。模数转换采集电压值发送到单片机。如果电压超过量程，用稳压二极管实现保护。因为用到的端口比较多，所以引入8255。具体电路图如下。
硬件连接图
2）实际连接：
实际连接是在实验箱上进行的，ADC0809和8051的大部分已在向内部连好，所以在实际中连接一下几项：
①ADC0809和8255的片选端分别接CS0和CS1
②ADC0809的EOC端接非门接到8051的P3.3口。
③8051的
P口在测5V档和50V档时要分别接地和5V。
1
.0
④8255的PA口接位选，PB口接七段码。
3）实验结果及数据分析：
①直流电压0—5V档测量
实验结果：
将8051的P1.0口接地，将电压源接入51KΩ电阻的一端，IN0口接“5V”位置，
将程序下载到单片机8051后，调节电压源在0—5V的范围内变化，观察数码管
数据分析：
由实验结果可以看出，能够实现数码管三位显示，且测量值和待测电压基本吻合。但从数据中可以看出：
⑴在电压小时，测量误差较大。这是因为，ADC0809是八位A/D转换芯片，转换精度不高，当输入电压值较小时，其不能准确的转换；
⑵由最后一组数据可看出，当待测电压超过5V时，电路依然可正常工作，测量结果始终保持5V。这是因为，实验箱内部有保护电路。
②直流电压0—50V档测量
实验结果：
将8051的P1.0口接+5V，将电压源接入51KΩ电阻的一端。IN0口接“50V”位置，将程序下载到单片机8051后，调节电压源在0—30V（因为电压源上限是30V）
数据分析：
由实验结果可以看出，能够实现数码管三位显示，能显示一位小数且测量值和待测电压基本吻合。但从数据中可以看出：
⑴在电压很小时，测量误差较大，这是因为，ADC0809是八位A/D转换，转换精度不高，当输入电压值较小时，其不能准确的转换。
⑵和0—5V档相比较，其整体误差大一些，这是因为，测0—50V电压的原理是通过一分压电路，把0—50V转换成0—5V的，但由于实际电路中的分压电阻和理论值有偏差，因此误差会大一些。
三、课设总结
此次课设实现了基本部分的要求，通过对“简易直流电压表”的设计，结合所学过的课程，了解了简易仪表的发展状况，掌握了目前自动化仪表的一般设计要求，工程设计方法，开发及设计工具使用方法，最重要的是通过这一设计实践过程，我不再约束于在理论，在锻炼自身的动手能力的同时，也提高了自己分析、解决问题的能力，积累经验，培养按部就班，一丝不苟的工作态度和对所学知识的综合运用能力。我认为这样的实践环节在我的学习生活中是很难得的，它为我以后走向工作岗位打下了一定的基础。
四、参考文献
【1】蔡黄琴.《MCS—51系列单片机系统及其应用》,高等教育出版社
【2】万福君，潘松峰.《单片微机原理系统设计与应用》,中国科学技术大学出版社,01年8月第2版
【3】傅丰林.《低频电子线路》, 高等教育出版社
【4】林占江，林放.《电子测量仪器原理与使用》，电子工业出版社
【5】陈尚松，郭庆，雷加.《电子测量与仪器》，电子工业出版社
附录
2.程序清单
ORG 0000H
LJMP 0100H
ORG 0013H；外部中断1 INT1
LJMP 1000H
ORG 0100H
MAIN: MOV DPTR,#8003H；命令字地址
MOV A,#80H；10000000B
MOVX @DPTR,A；ABC输出，AB方式0 SETB IT1；开外部中断1 SETB EX1；开源允许
SETB EA；开总允许
MOV DPTR,#9000H
MOV A,#00H
MOVX @DPTR,A; 9000H清零
LOOP: SETB EA
AJMP LOOP；等待中断
RET
ORG 1000H
START: PUSH PSW；保存程序状态字
PUSH ACC；保存累加器状态
PUSH DPL； PUSH DPH；保存DPTR状态
CLR EA；关总允许
MOV DPTR,#9000H
MOV R1,#30H；R1数据指针
MOVX A,@DPTR；量化值给A
MOV @R1,A；量化值存入30H中
MOV B,#33H；量化值除以51 DIV AB；商1A余数1B
MOV @R1,A；商1存入30H
INC R1；R1指向31H
MOV A,B；余数1给A
MOV B,#05H；余数1除以5
DIV AB；商2A余数2B
MOV @R1,A；商2存入31H中
INC R1；R1指向32H
MOV A,B；A为余数2
MOV B,#02H；余数2乘以2
MUL AB；B为积高4位，A为积低4位
MOV @R1,A；积存入32H中
ACALL DISUP调用显示程序
MOV DPTR,#9000H
MOVX @DPTR,A；积存入9000H中
POP DPH
POP DPL
POP ACC
POP PSW
RETI
DISUP: MOV R4,#04H；R4作为循环控制 MOV R1,#30H
MOV A,P1;采P1状态，确定是哪个档
ANL A,#01H；采P1.0口状态
JNZ KK；0—5V档
MOV A,@R1；0—50V档
MOV DPTR,#DES
MOVC A,@A+DPTR；数码值给A
ORL A,#80H；保留A第1位
MOV DPTR,#8001H
MOVX @DPTR,A；数码值给PB口
MOV DPTR,#8000H
MOV A,R4
MOVX @DPTR,A；循环控制给PA口
ACALL DELY
RR A；A右移
MOV R4,A；R4为循环控制（PA1）
INC R1；R1指向31H
MOV A,@R1
MOV DPTR,#DES
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#8001H
MOVX @DPTR,A；数码值给PB口
MOV DPTR,#8000H
MOV A,R4
MOVX @DPTR,A；循环控制给PA口
ACALL DELY
RR A；A右移
MOV R4,A；R4为循环控制（PA0）
INC R1；R1指向32H
JMP AAA
KK: MOV A,@R1；取30H中数值
MOV DPTR,#DES
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#8001H
MOVX @DPTR,A；数码值给PB口
MOV DPTR,#8000H
MOV A,R4；循环控制给A（PA2）
MOVX @DPTR,A；循环控制给PA口
ACALL DELY；调用延时程序
RR A；A右移
MOV R4,A；R4为循环控制（PA1） INC R1；取31H中数值
MOV A,@R1
MOV DPTR,#DES
MOVC A,@A+DPTR；A为数码值
ORL A,#80H；保留A中低7位
MOV DPTR,#8001H
MOVX @DPTR,A；A给PB口
MOV DPTR,#8000H
MOV A,R4
MOVX @DPTR,A；循环控制给PA口 ACALL DELY
RR A；A右移
MOV R4,A；循环控制PA0
INC R1；R1指向32H
AAA: MOV A,@R1
MOV DPTR,#DES
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#8001H
MOVX @DPTR,A；数码值给PB口 MOV DPTR,#8000H
MOV A,R4
MOVX @DPTR,A；循环控制给PA口 ACALL DELY
RET
DES: DB 3fh,06h,5bh,4fh,66h,
DB 6dh,7dh,07h,7fh,67h DELY: MOV R7,#02H；延时程序
DL1: MOV R6,#0FFH
电子技术基础 课程设计 题目名称：直流数字电压表 指导教师：唐治德 学生班级： 学号： 学生姓名： 评语： 成绩： 重庆大学电气工程学院 2015年7月3日
目录一、内容摘要 二．课程设计任务与要求 2.1设计目的 2.2设计求 三．设计思路和方案选择 3.1 设计思路 3.2 方案选择 四．工作原理 4.1 基本原理框图 4.2 ICL7107的工作原理 4.3原理图 五．电路设计与仿真 六、系统调试与结果分析 6.1调试方法 6.2测试结果分析 六．元器件清单 八、总结及心得体会 九、参考文献
内容摘要 伴随着电子技术科学的发展，电子测量技术已成为广大电子技术工作者必须掌握的一门科学技术，同时对测量的精度和功能的有着更高的要求。电压是电子测量的一个主要参数，由于电压测量在电子测量中的普遍性与重要性，因此对电压测量的研究与设计有着非常重要的意义。本次设计的主要设计内容为三档直流电压表。在设计过程中由于第一次接触这种芯片，对该芯片不是很熟悉，我们参阅了大量前人的设计，在此基础上，运用A / D转换器ICL7107构建了一个直流数字电压表。本设计首先简要介绍了设计电压表的主要方式，然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程和芯片的工作原理，本设计中我们展示了两种方案，手动换挡的自动换挡，在各方案中也给出了两种方案的优缺点。同时也给出了硬件电路的设计细节，包括各部分电路的走向、芯片的选择以及方案的可行性分析等。 关键字：ICL7107芯片，数字电压表，A\D转换，比较器，CC4006双向模拟开关。 课程设计任务及要求 2.1设计目的 1、掌握双积分A/D转换的工作原理和集成双积分A/D转换器件的设计方法 2、掌握常用数字集成电路的功能和使用 2.2设计要求 1.设计直流数字电压表 2.直流电压测量范围： 0V~1.999V，0V~19.99V，0V~199.9V。 3.直流输入电阻大于100kΩ。 4.画出完整的设计电路图,写出总结报告。 5.选做内容：自动量程转换。 设计思路和方案选择
引言 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。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，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便。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，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本论文重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。
1 实训要求 （1）基本要求： ①实现8路直流电压检测 ②测量电压范围0-5V ③显示指定电压通道和电压值 ④用按键切换显示通道 （2）发挥要求 ①测量电压范围为0-25V ②循环显示8路电压 2 实训目的 （1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理； （2）掌握单片机的借口技术及，ADC0809芯片的特性，控制方法； （3）通过这次实训设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术；（4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计的方法和调试技术。 3 实训意义 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使自身了解开发单片机应用系统的全过程，强化巩固所学知识，为以后的学习和工作打下基础。 4 总体实训方案 测量一个0——5V的直流电压，通过输入电路把信号送给AD0809，转换为数字信号再送至89s52单片机，通过其P1口经数码管显示出测量值。 4.1 结构框图 如图1—1所示 图1—1
DIY数字显示直流电压表 最近想做一个电源，因为经常DIY，没有一个电源不像样子，虽然是业余的，但是电压有时也会有不同的电压值，如做成固定的电压应用起来就不方便，如做成可调的，电源值就不能直观的展示出来，每调一次就用万用表量一起也不方便。如果有一个电压表装在电源上就方便多了，指针式的表头读起数来总是有点别扭，所以就想找一个数字式的电压表头。因此在这样的背景下自己通过DIY 制作了一个4位数字显示的电压表头。 做数字式电压表用什么IC好呢？选来选去最后决定用ICL7017吧！定好芯片就开要画个完整的电路图。既然要做就做好点，不想用洞洞板来接线路板，电线飞来飞去的有点头痛的感觉，所以还要画一块PCB板。电路图及PCB板的设计如下图示：
有了图就要准备物料了，不想一个一个的写出来，给个物料清单吧如下 组件编号 组件数值组件规格用量 号 C1 0.1uF 瓷片电容±20% 50V 1 C2 100P 瓷片电容±5% 50V 1 C3 0.1uF 金属膜电容±5% 63V 1 C4 0.1uF 独石电容±5% 63V 1 C6 0.22uF 金属膜电容±5% 63V 1 C5 0.47uF 金属膜电容±5% 63V 1 C7,C8 10uF/25V 电解电容+80-20% 2 R1 150Ω金属膜电阻±1% 1/4W 1 R8 1K 金属膜电阻±1% 1/4W 1 R9 1M 1/2W 金属膜电阻±1% 1/2W 1 R7 1M 金属膜电阻±1% 1/4W 1 R3 2.95K 金属膜电阻±1% 1/4W 1 R2,R5 10K 金属膜电阻±1% 1/4W 2 R4 20K 金属膜电阻±1% 1/4W 1 R6 154K 金属膜电阻±1% 1/4W 1 R10 470K 金属膜电阻±1% 1/4W 1 VR2 5K 精密微调电阻922C0 W 502 1 D2,D3 4148 ST 1N4148 DO-35 2 J1,J2 DC5V 鱼骨针2pin 2 D1 DIODE 1N4004 DO-41 1 DS1~4 HS-5161BS2 共阳8段数码管 4 U1 ICL7107 IC ICL7107CPLZ DIP-40 1 U2 TC4069 IC TC4069UBP DIP-14 1 U3 TL431 IC TL431A TO-92 1 IC插座14 pin 2.54mm 1 IC插座40 pin 2.54mm 1 PCB光板36x68x1.6mm 双面FR-4 1 塑料外壳尺寸要与PCB板配合，网上购的 1 镙丝 4 锡线适量 工具就是电子爱好者的常用工具了
目录 摘要........................................................................ I 1 绪论. (1) 1.1数字电压表介绍 (1) 1.2仿真软件介绍 (1) 1.3 本次设计要求 (2) 2 单片机和AD相关知识 (3) 2.1 51单片机相关知识 (3) 2.2 AD转换器相关知识 (4) 3 数字电压表系统设计 (5) 3.1系统设计框图 (5) 3.2 单片机电路 (5) 3.3 ADC采样电路 (6) 3.4显示电路 (6) 3.5供电电路和参考电压 (7) 3.6 数字电压表系统电路原理图 (7) 4 软件设计 (8) 4.1 系统总流程图 (8) 4.2 程序代码 (8) 5 数字电压表电路仿真 (15) 5.1 仿真总图 (15) 5.2 仿真结果显示 (15) 6 系统优缺点分析 (16) 7 心得体会 (17) 参考文献 (18)
1 绪论 1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。 1.2仿真软件介绍 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，该软件的特点是: (1)现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 (2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、 A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 (3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。 (4)具有强大的原理图绘制功能。 可以仿真51系列、A VR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的
电路连接（电流表、电压表）专项训练 ?根据电路图，用铅笔代替连接实物图，导线不能交 叉。 二?根据所给出的实物图，在右边虚线框中画出电路图。 (4)S L 1 L2 L 1 V1 L2 V2 d i A15 S (5)A1 V1 (6) 111 L 1 L2 V2 S A1 V1 S A (4)
三?电路设计与计算。（必要的文字说明和计算过程） 1根据要求设计电路，画出电路图，并根据电路图连接实物图。有三个开关，S、S、S,两只灯泡，两只安培表，一只电压表。要求：闭合S i、S2,灯泡都不亮；闭合S、S3，L2亮；闭合S2、S3，亮；A l测量L i电流；A测量L i、 L2总电流；。电压表测量L2电压。 2?如图所示：图中有一处连接错误，请将它指出来。 若连接正确，S闭合，S i断开时，电压表V的示数为6V, A示数为0.5A，求电源电压和示数。再 闭合S i, A s示数增大0.3A，则经过灯泡L i的电流是多少？ 3. ______________________________________ 如图，电压表 V i、V2、V s的示数分别为5V、2 V、8V, 电流表的示数为0.4A。贝 U L i两端的电压为 _____________________________ V,L2两端的 电压为V, L 3两端的电压为 ________ V,电源电压为_____ V。 通过L i、L2、L3的电流分别是________ A、___A、____ A。 i、如图是电流表测量电流的实物连接图，画出电路图，标出电流表的正、负接线柱。 L i S2 S i
3、用所给的元件，根据要求连接实物图①L、L2并联②A测量L支路电流，A测量L2支路电流，A测量干路电流, 4、某同学用电流表测量电流时连接了如下图的电路： ①该图是测量L2中的电流，其中电流表的连线有什么错误？正、负接线柱接反了 ②若要测量通过L i中电流，只允许变动原图中的一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在原图中用虚线标出。 ③在②的基础上，若测量通过L i、L2的电流之和，也只许变动一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在图中用虚线标出。（估计各支路电流在0.4安左右）S做总开关。 S A2 A1 A3
电子技术课程设计报告 专业班级： 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 自动化与电气工程学院
设计课题题目： 多量程直流数字电压表 一、设计任务与要求 1．设计并制作一个直流稳压电源，设计要求为 （1） 输入电压为220V （2） 输出电压为±5V 2．设计一个2 13 直流数字电压表，设计要求为 分辨率 （1） 测量量程：基本量程：200mV 0.1mV 扩展量程：2V 1mV 20mV 0.01mV （2） 测量范围： 0mV~2V (3 ) 显示范围：十进制数0~1999 （4） 使用双积分A/D 转换器ICL7107完成直流电压的数字化转换 二、电路原理分析与方案设计 1. 设计要求分析 数字电压表由电阻网络（量程调整）、直流放大（运放组成）、电压极性判断、A/D 转换、数码（液晶）显示等部分组成。 直流数字电压表主要完成对电位器或外部电压的测量与显示。因此，为了适应不同大小的的待测模拟电压信号，应该有测量量程的选择功能。ICL7107是双积分式三位半A/D 转换器，可构成基本量程200Mv,而扩展量程20V 可由电阻电位器分压，2V 量程可由运放放大。 2. 方案设计 （1）±5V 直流稳压电源 首先通过中心抽头的18V 电源变压器，输出电压经过四个二极管组成的桥式整流电路整流后通过电容滤波，然后通过三端稳压管LM7805和KV7905分别对正负电压进行稳压，在对输出电压进行滤波，从而得到较为稳定的±5V 直流稳压电源。 （2）2 13 直流数字电压表 将输入电压分别通过电阻电位器和μA741运放放大器进行缩小和放大，将输出信号输入到ICL7107 A/D 转换器V-IN 端，经过A/D 转换电路、参考电压电路、复位电路、时钟电路等电路完成数据转换及传输，最后通过2 13 数码管进行显示。 三、单元电路分析与设计 1．单元电路原理分析 电源： (1) 电源变压器
单片机课程设计 ——电压表的设计 学院：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术 班级：2011150 学号：201115002 姓名：王冬冬 同组同学：凡俊兴 201115001
目录 1 引言 (1) 2设计原理及要求 (2) 2.1数字电压表的实现原理 (2) 2.2数字电压表的设计要求 (2) 3软件仿真电路设计 (2) 3.1设计思路 (2) 3.2仿真电路图 (3) 3.3设计过程 (3) 3.4 AT89C51的功能介绍 (4) 3.4.1简单概述 (4) 3.4.2主要功能特性 (5) 3.4.3 AT89C51的引脚介绍 (5) 3.5 ADC0809的引脚及功能介绍 (7) 3.5.1芯片概述 (7) 3.5.2 引脚简介 (8) 3.5.3 ADC0809的转换原理 (8) 3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (8) 3.6.1芯片概述 (8) 3.6.2引脚介绍 (9) 3.7 LED数码管的控制显示 (9) 3.7.1 LED数码管的模型 (9)
LED数码管模型如图3-6所示。 (9) 3.7.2 LED数码管的接口简介 (9) 4系统软件程序的设计 (9) 4.1 主程序 (10) 4.2 A/D转换子程序 (11) 4.3 中断显示程序 (12) 5使用说明与调试结果 (13) 6总结 (13) 参考文献 (14) 附录1 源程序 (15) 附录2原理电路 (19)
1 引言 在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。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[1]。 传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表，将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础[2]。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。目前，由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。 最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，从而促使了数字电压表的快速发展，并不断出现新的类型[4]。数字电压表从1952年问世以来，经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化（IC 化），另一方面，精度也从0.01%-0.005%。 目前，数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，因而，以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面[3]。 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容，本系统主要包括三大模块：转换模块、数据处理模块及显示模块。其中，A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理，最后驱动输出装置LED显示数字电压信号
一、简易数字电压表的设计 l ．功能要求 简易数字电压表可以测量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。测量最小分辨率为0.019 V ，测量误差约为土0.02V 。 2．方案论证 按系统功能实现要求，决定控制系统采用A T89C52单片机，A ／D 转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行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1-1。 3．系统硬件电路的设 计 简易数字电压测量电 路由A ／D 转换、数据处 理及显示控制等组成，电 路原理图如图1-2所示。A ／D 转换由集成电路0809完 成。0809具有8路模拟输人 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通过14024二分频得到1 MHz 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。P3.5端口用作单路显示／循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A ／D 转换数据读入用，P2端口用作0809的A ／D 转换控制。 4．系统程序的设计 （1）初始化程序 系统上电时，初始化程序将70H ～77H 内存单元清0，P2口置0。 （2）主程序 在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后，将 图1-1 数字电压表系统设计方案
电路连接（电流表、电压表）专项训练 一．根据电路图，用铅笔代替连接实物图，导线不能交叉。 二．根据所给出的实物图，在右边虚线框中画出电路图。 三．电路设计与计算。（ 必 要的文字说明和计算过程） 1．根据要求设计电路，画出电路图，并根据电路图连接实物图。有三个开关，S 1、S 2、S 3，两只灯泡，两只安培表，一只电压表。要求：闭合S 1、S 2，灯泡都不亮；闭合S 1、 S 3，L 2亮；闭合S 2、 S 3，亮；A 1测量L 1电流；A 2测量L 1、L 2总电流；。电压表测量L 2电压。 2．如图所示：图中有一处连接错误，请将它指出来。 若连接正确，S 闭合，S 1断开时，电压表V 的示数为6V ，A 2 示数 为0.5A ，求电源电压和A 3的示数。再闭合S 1，A 3示数增 大0.3A ，则经过灯泡L 1的电流是多少？ 3．如图，电压表V 1 、V 2、V 3的示数分别为5V 、2 V 、8V ， 电流表的示数为0.4A 。则L 1两端的电压为 ____V,L 2两端的 V1 L1 V2 L1 L2 V1 V2 S S A15 V1 A1 V2 V1 L1 L2 L1 L2 L1 L2 V1 S A1 S S L1 L2 V1 S A1 V2 （4 （5 （6 V A S A V L1 L2 V1 A1 V2 S A V L1 L2 （4） （5） L 1 V 2 L 2 S 3 A 1 A 2 S 2 S 1 L L L 1 V V V (
电压为____V, L 3两端的电压为_____V,电源电压为____V 。 通过L 1 、L 2、L 3的电流分别是____A 、___A 、____A 。 1、如图是电流表测量电流的实物连接图，画出电路图，标出电流表的正、负接线柱。 3、用所给的元件，根据要求连接实物图①L 1、L 2并联②A 1 测量L 1 支路电流，A 2测量L 2支路电流，A 3测量干路电流，（估计各支路电流在0.4安左右）S 做总开关。 4、某同学用电流表测量电流时连接了如下图的电路： ①该图是测量L 2中的电流，其中电流表的连线有什么错误？正、负接线柱接反了 ②若要测量通过L 1中电流，只允许变动原图中的一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在原图中用虚线标出。 ③在②的基础上，若测量通过L 1、L 2的电流之和，也只许变动一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在图中用虚线标出。 ＋ － S L L A A ＋ － L L A A A S L 1 S L 2 A 1 A 2 A 3 ＋ － L L
毕业设计 姓名：孟冬冬 专业：电气自动化 班级：电气1001班 设计课题：数字电压表的设计指导教师：杨喜录 电子信息工程系印制 二○一二年九月
宝鸡职业技术学院毕业设计任务书 姓名：孟冬冬 专业：电气自动化 班级：电气1001班 设计课题：数字电压表的设计 指导教师：杨喜录 电子信息工程系印制 二○一二年九月
引言 数字电压表是采用数字化电路测量的电压仪表。它以其高准确度、高可靠性、高分辨率、高性价比、读数清晰方便、测量速度快、输入阻抗高等优良特性而倍受人们的青睐。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。因此对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。传统的模拟式（即指针式）电压表已有100多年的发展史，虽然不断改进与完善，仍无法满足现代电子测量的需要，数字电压表自1952年问世以来，显示强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。
数字电压表简称DVM （Digital Voltmeter ），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。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、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由DVM 扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。智能化数字电压表则是最大规模集成电路（LSI ）、数显技术、计算机技术、自动测试技术（ATE ）的结晶。一台典型的直流数字电压表主要由输入电路、A/D 转换器、控制逻辑电路、计数器（或寄存器）、显示器，以及电源电路等级部分组成。它的数字输出可由打印机记录，也可以送入计算机进行数据处理。 系统概述 数字电压表是将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示的数字系统。 该系统（如图1所示）可由MC14433--32 1位A/D 转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、CD4511 BCD 到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准电源MC1403和共阴极LED 发光数码管组成。
摘要 LabVIEw 8．5版本的工程技术比以往任何一个版本都丰富．它采用了中文界面，各个控件的功能一目了然。利用它全新的用户界面对象和功能，能开发出专业化、可完全自定义的前面板。LabVIEw 8．5对数学、信号处理和分析也进行了重大的补充和完善，信号处理分析和数学具有更为全面和强大的库，其中包括500多个函数。所以在LabVIEw 8．5版本下能够更方便地实现虚拟电压表的设计。 虚拟电压表是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它由控制模块、仪器模块和软件组成，由软件编程来实现仪器的功能。在虚拟仪器中，计算机显示器是惟一的交互界面，物理的开关、按键、旋钮以及数码管等显示器件均由与实物外观相似的图形控件来代替，操作人员只要通过鼠标或键盘操作虚拟仪器面板上的旋钮、开关、按键等设置各种参数，就能根据自己的需要定义仪器的功能。在虚拟电压表的设计中，考虑到仪器主要用于教学和实验，使用对象是学生，因此将引言中提到的三种检波方式的仪器合为一体，既简化了面板操作，又便于直接对比。 该电压表主要用于电路分析和模拟电子技术等实验课的教学和测量仪器，能够使学习者了解和掌握电压的测量和电压表对各种波形的不同响应。因此，虚拟电压表应具备电源开关控制、波形选择，以及显示峰值、有效值和平均值三种结果，且输入信号的大小可调节等功能。虚拟电压表由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，硬件设备与接口包括仪器接口设备和计算机，设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通信，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作相对应的各种控件。在此，用软件虚拟了一个信号发生器。该信号发生器可产生正弦波、方波和三角波，还可以输入公式，产生任意波形。根据需要，可调节面板上的控件来改变信号的频率和幅度等可调参数，然后检测电压表的运行情况。因此，在LabVIEW图形语言环境下设计的虚拟电压表主要分为两个部分：第一部分是虚拟电压表前面板的设计；第二部分是虚拟电压表流程图的设汁。
目 录 一、设计要求 (2) 二、设计目的 (2) 三、设计的具体实现 (2) 1. 系统概述 (12) 2. 单元电路设计 (15) 3. 软件程序设计 (18) 四、结论与展望 (21)
五、心得体会及建议 (23) 六、附录 (26) 七、参考文献 (30) 一﹑设计要求 设计一个由8051MCU组成的简易直流电压表系统。能够测量一定范围的电压值，并以数字形式进行显示。通过这个过程熟悉A/D转换、键盘控制、串口通信和七段数码管的使用，掌握51系列单片机控制和测试方法。设计以AT89C51单片机为核心，对电压信号首先进行比例调节以满足A/D的需要；设置按键用于调节不同的电压档位；用LED显示测量得到的电压值；设计通信接口电路以实现测量数据的传送。完成基本要求，可以适当发挥进行扩展设计。 ①测量范围0-200V ②10位模数转换 ③采样结果通过LED数码管显示 ④通过串行口与PC通信 二、设计目的 (1)利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。
(2)我们这次的课程设计是以单片机为基础，设计并开发直流电压表。 (3)掌握各个接口芯片(如ADC0808等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。 三、设计的具体实现 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.传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足现代测量的需求，采用单片机的数字电压表，它的精度高、抗干扰能力强。可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，有各种单片A/D转换器构成的数字电压表，以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测量领域，与此同时，也能把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。该系列产品是一种高精度的安装式仪表. 本设计为简易直流数字电压表, A/D转换器部分采用普通元器件构成模拟部分，利用MCS-51单片机借助软件实现数字显示功能，自动校零、LED显示等功能时采用AT89C51单片机编程实现直流电压表量程的自动转换。 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容，本系统主要包括三大模块：转换模块、数据处理模块及显示模块。其中，A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理，最后驱动输出装置LED显示数字电压信号。总体结构框图如图1所示 模拟电压 AT89C51 单 片 机
电子制作课程考核报告 课程名称简易数字直流电压表的设计 学生姓名贾晋学号1313014041 所在院(系)物理与电信工程 专业班级电子信息工程1302 指导教师秦伟 完成地点 PC PROTEUS 2015年 6 月 13 日
简易数字直流电压表的设计 简易数字直流电压表的设计 摘要本文介绍一种基于AT89C51单片机的简易数字电压表的设计。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换芯片为ADC0808，它主要负责把采集到的模拟量转换为数字量再传送到数据处理模块。数据处理则是由芯片AT89C51来完成，主要负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；并且,它还控制着ADC0808芯片工作。 该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-200V的模拟直流输入电压值，并通过数码管显示。 关键词单片机；数字电压表；AT89C51；ADC0808
目录 1 引言............................................................................................... 2 总体设计方案............................................................................... 2.1设计要求 ............................................................................... 2.2 设计思路 .............................................................................. 2.3 设计方案 .............................................................................. 3 详细设计....................................................................................... 3.1 A/D转换模块 .................................................................... 3.2 单片机系统 ........................................................................ 3.3 时钟电路 ............................................................................ 3.4 LED显示系统设计 ........................................................... 3.5 总体电路设计 .................................................................... 4 程序设计....................................................................................... 4.1 程序设计总方案 ................................................................ 4.2 系统子程序设计 ................................................................ 5 仿真............................................................................................. 5.1 软件调试 (11) 5.2 显示结果及误差分析 ........................................................ 结论................................................................................................. 参考文献........................................................................................... 附录...................................................................................................
基本电路图连接（电压表）A 1, 根据实物图在右边方框内画出电路图 (2)请按电路图正确连接实物图
3, 用笔线代替导线把图中的元件连接起来，要求L1与L2串联，电压表V测L1的电压，并画出对应的电路图． 4, 如图小梦为测量小灯泡的功率所连的电路.请先找出此电路连接中的错误和不妥之处，用“×”作出标记并用笔划线代替导线纠正，然后在右框中画出正确的电路图． 5, 如图所示，为某同学测量小灯泡电功率所选的器材：电源(3L)、电流表、电压表、小灯泡(2.5V，0.3L)、滑动变阻器(10L,2L)和开关各一个，导线若干，请连接实物图，然后画出电路图(要求元件符号与电路元器件一一对应) 6,如图所示的器材，要求灯L1和L2组成并联电路，电流表测L1的电流，电压表测L2两端的电压.请先连接实物电路图，然后画出电路图． 7, 为了测量一只约20L电阻R的精确阻值，小明把三节干电池串联起来作为电源，连成如图7所示的电路．(1)电路中有两处连接错了，请你在接错的导线上打“×”，并画出正确的连线．(2)在虚线框内，根据改正后的电路画出电路图．8, 如图所示，有两只灯泡L1和L2，还有电池、开关和电压表，电池的电压为2L.现要求将灯泡L1和L2并联起来，并用电压表测量灯L1两端的电压.请将图中的实物元件连接起来，并在虚线框内画出对应的电路图． 9, 如图所示，请在图1上用笔画线表示导线把电路元件连接起来，要求：L1、L2并联，用开关控制整个电路，用滑动变阻器改变L2的电流大小，滑片P向左移动时，灯L2变亮，而电流表的示数不变(接小量程)，并在图2方框图内画出对应电路图 10,如图所示是某同学连接的实物电路，但其中漏掉了一根连接导线，请用笔画并标出灯L1、L2，(L)要求：①灯L1、L2都能发光；②开关S能同时控制灯L1、L2；③电流表只测灯L1的电流；④电压表测电源电压．(2)请画出实验电
积分式直流数字电压表 摘要:51系列单片机具有两个以上16通道定时器(TIME0和TIME1)，每个通道可选择为输入捕获、输出捕获和PWM方式来测量脉宽，8路8位A/D转换器。当需大于8位的A/D转换时，可以用片内16位的定时器外接运放、比较器和多路开关实现双积分A/D转换。TL082是JFETINPUT运放；LM358作为比较器；MC4066是多路开关。51单片机P1口的P10、P11、P12作为输出，控制MC4066多路开关的输入选择；INT0作为中断输入口，捕捉LM358比较器的输出电平跳变。 关键字：双积分A/D，输出比较，输入捕捉，分辨率
一、系统方案论证与比较 为了完成上面的设计要求，将整个积分式直流数字万用表的设计分为四部分：积分、过零比较部分，控制部分，显示部分和供电部分。原理图如图1.1所示。 图G-1-1 1、单片机的选择 方案一：采用ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51作为双积分A/D转换器的核心，此次单片机价格相对便宜，容易购买。此设计中控制功能比较多，因此需要用到的输入输出口比较多， AT89C51足可以满足控制要求，且选用此单片机不需外接扩展电路，因此节省了资源，降低了成本；并且可以达到很高的精度和实现此次设计的各种要求。 方案二：采用MOTOROLA公司生产的8位单片机MC68HC908GP32作为双积分A/D 转换器的核心，该单片机只具有两个输入输出口，虽然也能满足以上各种要求，但需要外接扩展电路，这不但在使用上增加了难度而且也增加了设计成本，浪费了资源。使电路边的比较复杂，在实际调试中也增加了难度。 鉴于以上分析，拟选择方案一。 2、积分器、过零比较器电路 方案一：该方案的系统框图如图1.2所示。运放为LM311、比较器为LM339、多路开关为MC14052。MC68HC908GP32单片机的PTD5、PTD4作为输出控制MC14052多路开关的输入选择。PTD7作为输入口，捕捉LM339比较器的输出跳变。C为积分电容，常取0.1μF左右的聚丙烯电容,R为积分电阻,可取100K左右,Vi为输入电压,-E为负的基准电压。此电路只对输入信号进行了一次信号放大，也就是只进行了一次积分。此电路，积分波形不明显，不容易在示波器上调试出来。 方案二：该方案的系统原理图如图1.3所示。C1为积分电容，常取0.22μF 左右的聚丙烯电容，R2为积分电阻，可取500k左右，U2A为积分运放，U2A、C1、R2构成了积分器，U2B是过零检测运放。VIN为输入电压，VREF为基准电压，AGND 为转换器的参考零点。VREF和参考零点以R9、R10、R11分压产生。TL082是JFETINPUT运放；LM358作为比较器；MC4066是多路开关。此电路有自己单独的基准电压，并且它的基准电压根据测量的不同范围的电压，可以进行调节，因此更
专业资料 《电子测量技术》直流数字电压表设计 院系软件职业技术学院 专业应用技术2班 学生姓名郭妍 学号 5103130016
目录 一、题目及设计要求……………………………………………………………………3页 二、主要技术……………………………………………………………………………3页 三、方案选择…………………………………………………………………………… 3页 四、电路设计原理……………………………………………………………………… 3页 4.1 模数转换………………………………………………………………………… 4页 4.2 数字处理及控制……………………………………………………………………5页 五、电路图分介绍……………………………………………………………………… 5页 5.1 AT89C51介绍………………………………………………………………………6页 5.2排阻介绍……………………………………………………………………………7页 5.3 晶振电路……………………………………………………………………………7页 5.4 复位电路……………………………………………………………………………8页 5.5 ADC0808介绍………………………………………………………………………8页 5.6共阴极数码管………………………………………………………………………9页 5.7模拟输入电路………………………………………………………………………9页5.8总设计图……………………………………………………………………………10页 5.9仿真图………………………………………………………………………………10页 六、设计程序……………………………………………………………………………11页 七、心得体会……………………………………………………………………………14 页
《单片机课程设计》设计报告 设计题目： 姓名： 设计时间：2010-12-28 备注：
目录 1．引言 (2) 2．概述··2 2．1实验要求 (2) 2．2实验目的 (2) 2．3 实验器材 (2) 3．总体设计方案 (3) 3．1系统的总体结构 (3) 3．2芯片的选择 (4) 3．3 ADC0809 的主要性能指标 (4) 4．硬件电路设计 (6) 4．1 AT89S52 单片机最小系统 (6) 4．2 ADC0809 与AT89S52 单片机接口电路设计 (6) 4．3显示电路与AT89S52 单片机接口电路设计 (6) 5．软件设计 (7) 5．1 主程序图 (7) 5．2 ADC0809 电压采集程序框图 (8) 5．3显示程序框图 (9) 6．调试与测量结果分析 (10) 6．1实验系统连线图 (11) 6．2程序调试 (12) 6．3 仿真结果 (13) 6．4 实验结果分析 (14) 7．程序清单和系统原理图 (15) 7．1程序清单 (15) 7．2 系统原理图 (16) 8．实验总结和实验收获 (17)
1．引言 本次课程设计要求完成是数字电压表的设计，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。本次课程设计我们小组xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx该电路设计新颖、功能强大、可 扩展性强。 实验报告首先简要介绍了设计数字电压表的实验要求和目的；根据要求和目的设计出直流数字电压表的系统结构流程，以及硬件系统和软件系统的设计，并给出了硬件电路的设计细节，以及调试和仿真结果。最后进行了实验和心得体会的总结。 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使自身了解开发单片机应用系统的全过程，强化巩固所学知识，为以后的学习和工作打下基础。 2．概述 2．1实验要求 采用ADC0809 和AT89S52 单片机及显示电路完成0～5V 直流电压的检测 2．2实验目的 （1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理； （2）掌握单片机的借口技术及，ADC0809芯片的特性，控制方法；（3）通过这次实训设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本