基于单片机的数字电压表
摘要
数字电压表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电压表是把连续的模拟量（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。数字电压表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电压表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。
本设计采用了以单片机为开发平台，控制系采用了AT89S52单片机，A/D转换采用ADC0804。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行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。简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。
关键词：单片机AT89S52 A/D转换ADC0804 数据处理
The design of Digital Voltage Meter based on Single-chip
Abstract
The birth of digital voltage meter breaks the traditional model of electronic measuring instruments and patterns. It shows the clear and intuitive, accurate readings, using an advanced digital display technology, greatly reduced due to human factors of the measurement error caused by the incident. Digital voltage meter is a row of analog (DC input voltage) into a non-continuous, discrete digital form, and the instrument display. Digital voltage meter to electronic technology, computing technology, automation technology and precision of the results of electrical measurement technology closer together and become instruments, meters and complete an independent field of a branch, digital voltage meter indicates that the field of electronic devices a revolution and also pioneered the modern pioneer of electronic measurement technology.
The design uses a single-chip platform for the development, control of the Department of the use of AT89S52 single-chip, A/D conversion using ADC0804. In addition to the realization of the system to ensure that the required functionality, but also facilitate the 8 other A/D converter measurement, distance measurement function of transmission expansion. Simple digital voltage measuring circuit is made of the A/D conversion, data processing, display control, etc.
Key words: SCM AT89S52 A/D conversion ADC0804 Data processing
目录
前言 (1)
第1章课题概况 (2)
第1.1节系统总体方案选择与说明 (2)
第1.2节系统总体方案总结 (2)
第1.3节系统结构框图 (2)
第1.4节工作原理 (3)
第1.5节本章小结 (3)
第2章系统硬件部分方案设计 (4)
第2.1节输入电路 (4)
第2.2节A/D转换及量程选择电路 (5)
第2.3节单片机部分 (11)
第2.4节电压显示电路 (17)
第2.5节锁存电路 (20)
第2.6节复位电路 (22)
第2.7节本章小结 (22)
第3章系统软件部分方案设计 (23)
第3.1节单片机C51语言 (23)
第3.2节程序设计 (24)
第3.3节本章小结 (27)
第4章系统调试 (28)
第4.1节硬件调试 (29)
第4.2节软件调试 (29)
第4.3节本章小结 (31)
结论 (31)
附录1 (32)
附录2 (33)
参考文献 (41)
致谢 (42)
前言
数字电压表（Digital Voltage Meter）简称DVM，它是一种采用数字化测量技术，把连续的模拟量（主要是直流电压）转换成不连续的、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的模拟指针式电压表功能单一，测量精度低,已经不能适应当今数字时代的需求。采用基于单片机的数字电压表，测量精度不但高，而且可扩展性强、集成方便，抗干扰性强。目前由各种单片机、A/D转换器组成的数字电压表已经成为了新型的工业自动化检测仪表，广泛应用于电工电子测量、自动测试系统等智能测量领域。由单片机扩展的各种数字仪器仪表把自动检测和自动控制技术提高到了一个新台阶。本文重点介绍MCS-51系列单片机中的AT89S52、数模转换器ADC0804以及由它们组成的数字电压表的工作原理。
第1章课题概况
第1.1节系统总体方案选择与说明
实现数字电压表的方案很多，目前广泛采用的是基于74系列逻辑器件，本设计将介绍基于单片机实现的方案。方案设计此设计包含两个模块，通道转换和显示部分方案。
1.1.1通道转换方案设计
方案一：考虑到ADC0804的8路模拟量输入本质上也是模拟开关，因此可以利用其8个模拟通道中的3个作为通道转换器，即根据通道对应的电压测量范围确定对应的电压方法倍数设计对应的放大电路。
方案二：利用手动开关实现通道转换。该方案可简化控制程序，消减系统开销。缩短反应时间，不足之处在于操作麻烦。
综上所述：方案二所需元件少、成本低且易于实现，则选此方案。
1.1.2显示部分方案设计
方案一：单片机的P0口接74HC573芯片来驱动四位数码管。
方案二：直接用单片机的P1、P2口驱动数码管，此处把ADC0804的输出端接P1口，因为P1口能够驱动数码管。
综上所述，两个方案都可行，但方案一所需方便快捷，则选择此方案。
第1.2节系统总体方案总结
根据数字电压表的功能实现要求，选用AT89S52单片机作控制系统，低电压经放大器选用OPA820实现放大10倍、高电压经大电阻分压从而控制输入ADC0804的信号在2V左右实现A/D转换经AT89S52接74HC573送入LED显示。其精度和显示可以精确控制，且电路相对简单成本低，稳定性较高，故采用此设计。
第1.3节系统结构框图
根据项目要求，确定该系统的设计方案，图1.1为该系统设计方案的结构框图。硬件电
路由5个部分组成，即测量电压输入电路、A/D 转换及量程选择电路、单片机电路、锁存电路、电压显示电路。
图1.1 系统结构图
第1.4节 工作原理
对待测模拟电压值按不同的范围，分为200mv 、2v 、20v 、200v 四个档位，对于高于2V 的档位，采用高电阻分压电路，等比例转换为0—5V 的电压值，对于200mv 档位，等比例放大10倍左右，再将电压送入AD 进行转换，再将处理的信号送入单片机进行处理并显示。
AT89S52单片机的晶体振荡器振荡频率为12MHz 。4位LED 数码管的采用动态显示方式显示。两个74HC573控制4位LED 数码管的段和位显示。
第1.5节 本章小结
数字电压表有多种方案，每种方案各有利弊，为了设计一个较为完备的系统，采用了以单片机为控制核心的数字电压表。在此系统中，单片机起到了数据传输、数据处理等极为重要的作用，因此在下一章节中将重点介绍单片机的相关设计。
电源 单片机
AD 转换 电压转换
档位选择 输入
LED
复位电路
第2章系统硬件部分方案设计
第2.1节输入电路
本设计的输入电路就是模拟电压检测电路，不论输入电路是何种形式，但对于本设计而言，其等效电路都是相同的，如图2.1所示。输入电路的作用是把被测的模拟电压值送到模数转换器的模拟输入端，具体到本设计中，就是将滑动变阻器中某一点
的对地电位值(参考电势为0)根据大小确定量程量程，然后选择合适的分压电路，最后将转换后的模拟电压送至ADC0804。
图2.1 等效电路
第2.2节 A/D 转换及量程选择电路
2.2.1 A/D 转换的工作过程
A/D 转换器需要将时间和幅值都连续的模拟量，转换为时间和幅值都离散的数字量，一般要经过取样、保持和量化、编码几个过程，下面分别予以讨论。
（1）取样与保持
取样电路可将输入模拟量转换为在时间模拟的离散量，由常识可以知道，取样信号的频率越高，取样后的信号经低通滤波器后就越能真实地复现输入信号。合理的取样信号必须符合取样定理。1取样定理如下。
取样定理：设取样信号的频率为s f ，输max i f ，
则s f 与max i f 必须满足下面的关系
1
摘自彭荣修《数字电子技术基础》．
R2
S
V
A
R1
s f ≥2max i f （2·1）
一般取s f ＞2max i f 。
将取样所得信号转换为数字信号往往需要一定的时间，为了给后续的量化编码电路提供一个稳定值，取样电路的输出还须保持一段时间。一般取样与保持过程都是同时完成的。
（2）量化与编码
数字量在数值上是离散的，任何数字量只能是某个最小数量单位的整数倍。要实现A/D 转换，还必须将取样、保持电路的输出表示为最小数量单位的整数倍。将数值连续的模拟量转换为数字量的过程称为量化。最小数量单位△称为量化单位，量化单位△是数字信号最低位为1时所对应的模拟量，即1LSB 。由于被取样电压是连续的，它的值不一定都能被△整除，所以在量化过程中，不可避免地存在误差，称为量化误差。量化误差属于原理误差，它是无法消除的。A/D 转换器的位数越多，1LSB 所对应的△值越小，量化误差的绝对值也越小。
量化的方法，一般有舍尾取整法和四舍五入法两种。舍尾取整的处理方法是：如果输入电压i U 在两个相邻的量化值之间时，即（n-1）△＜i U ＜n △时，取i U 的量化值为（n-1）△。四舍五入的处理方法是：当i U 的尾数不足△/2时，舍去尾数取整数，当i U 的尾数大于或等于△/2时，则其量化单位在原数上加一个△。
将量化后的结果用二进制码或其他代码表示出来的过程称为编码。经编码输出的代码就是A/D 转换器的转换结果。
2.2.2 A/D 转换器的主要技术指标
A/D 转换器的主要技术指标有转换精度、转换速度等。选择A/D 转换器时除考虑这两项技术指标外，还应注意满足其输入电压的范围、输出数字的编码、工作温度范围和电压稳定度等方面的要求。
（1）分辨率
A/D 转换器的分辨率用输出二进制（或十进制）数的位数表示。它说明A/D 转换器对输入信号的分辨能力。从理论上讲，n 位输出的A/D 转换器能区分n 2个输入模拟电压信号的不同等级，能区分输入电压的最小值为满量程输入的1/n 2。在最大输入电压一定时，输出位数愈多，量化单位愈小，分辨率愈高。
（2）转换时间
转换时间是指A/D 转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。A/D 转换器的转换时间与转换电路的类型有关，不同类型的转换器转换速度相差甚远。其中并行比较A/D 转换器的转换速度最高，逐次比较型A/D 转换器次之，间接A/D
转换器的速度最慢。在实际应用中应从系统数据总的位数、精度要求、输入模拟信号的范围及输入信号极性等方面综合考虑A/D 转换器的选用。
2.2.3逐次比较型A/D 转换器
如图2.2所示，模数转换开始前先将所有寄存器清零。开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为100…0。这个数码被数模转换器转换成相应的模拟电压1V ，送到比较器中与0V 进行比较。若1V ＞0V ，说明数字过大了，故将最高位的1清除；若1V ＜0V ，说明数字还不够大，应将最高位的1保留。然后，再按同样的方式将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。这样逐位比较下去，一直到最低位为止。比较完毕后，数据寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。
图2.2 逐次比较型A/D 转换器框图
1D
0D
1-n D
2
-n D …………
0V
…………
电压 比较器
控制逻辑电路
时钟
数据寄存器
D/A 转换器
移位寄存器
模拟量输入1V
启动脉冲
REF V 数字 量输出
逐次比较型A/D转换器的模拟量输入与数字量输出的对应关系如表2.1所示。
表2.1 逐次比较型A/D转换器输入与输出关系对照表
十六进制二进制码与满刻度的比率相对电压值VREF=2.560V
高四位字节低四位字节高四位电压低四位电压
F 1111 15/1615/256 4.800 0.300
E 1110 14/16 14/256 4.480 0.280
D 1101 13/16 13/256 4.160 0.260
C 1100 12/16 12/256 3.840 0.240
B 1011 11/16 11/256 3.520 0.220
A 1010 10/16 10/256 3.200 0.200
9 1001 9/16 9/256 2.880 0.180
8 1000 8/16 8/256 2.560 0.160
续表
7 0111 7/16 7/256 2.240 0.140
6 0110 6/16 6/256 1.920 0.120
5 0101 5/1
6 5/256 1.600 0.100
4 0100 4/16 4/256 1.280 0.080
3 0011 3/16 3/256 0.960 0.060
2 0010 2/16 2/256 0.640 0.040
1 0001 1/16 1/256 0.320 0.020
0 0000 0 0
2.2.4 ADC0804简介
A/D转换器的功能是将模拟量转换为与其大小成正比的数字量信号。能实现这种转换的原理和方法很多，本设计采用ADC0804转换器。ADC0804是属于并行比较型的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。
图2.3 ADC0804管脚图
（1）ADC0804的规格
8位COMS逐次比较型的A/D 转换器
三态锁定输出
存取时间：135μS
分辨率：8位
转换时间：100μS
总误差：正负1LSB
工作温度：ADC0804LCN---0～70度
（2）ADC0804的管脚
/CS：芯片选择信号。
/RD：外部读取转换结果的控制输出信号。/RD 为高电平时，DB0～DB7 处理高阻抗；/RD 为低电平时，数字数据才会输出。
/WR：用来启动转换的控制输入，相当于ADC 的转换开始（/CS=0 时），当/WR 由高电平变为低电平时，转换器被清除；当/WR 回到低电平时，转换正式开始。
CLK IN，CLK R：时钟输入或接振荡元件（R，C），频率约限制在100KHZ～1460KHZ，如果使用RC 电路则其振荡频率为1/（1.1RC）。
/INTR：中断请求信号输出,低电平动作。
VIN(+) VIN(-)：差动模拟电压输入.输入单端正电压时, VIN(-)接地:而差动输入时,直接加入VIN(+) VIN(-)。
AGND,DGND：模拟信号以及数字信号的接地。
VREF：辅助参考电压。
DB0～DB7：8位的数字输出。
VCC：电源供应以及作为电路的参考电压。
2.2.5量程选择电路
被检测到的电压信号由集成模数转换芯片ADC0804模拟输入端输入，完成A/D转换后由数据总线送入单片机，经相应处理后输出显示。针对量程选择的电路设计，将被测模拟电压值按不同的范围，分为200mV、2V、20V、200V四个档位。对于高于2V档位内的电压，例如20V、200V两个档位，采用高电阻分压电路，等比例转换为0～5V的电压值；对于200mV档位内的电压，通过差分放大器将所测电压等比例放大10倍左右，再将电压送入AD进行转换，然后将处理的信号送入单片机进行处理并显示；对于2V档位内的电压，直接将模拟电压输入到ADC0804。由于量程选择的范围不大，所以量程选择方式为手动。具体电路如图2.4所示。
图2.4 A/D转换以及量程选择电路
2.2.6量程选择电路的工作原理
在本节中主要介绍了模数转换器ADC0804和量程选择电路。在本部分电路中，ADC0804作为核心元件起到了重要作用。由于ADC0804只有一个模拟通道，并且输入模拟电压的范围
为0～5V ，所以必须使用量程选择电路，使得初始的模拟电压经过相应的4路选择开关都转换到0～5V 内。ADC0804采用逐次逼近式的算法将模拟电压转换为相应的数字电压，该数字电压采用的是二进制编码（即BCD 编码），此编码作为单片机AT89S52的输入，单片机的数据传送与数据处理就是围绕该编码展开的，下一节将是本论文的核心。
第2.3节 单片机部分
2.3.1单片机概述
图2.4 单片机结构图
上图是MCS-51系列单片机的基本组成框图，由此图可知，单片机在一块芯片上集成了CPU 、存储器、寄存器组、定时器/计数器、中断逻辑、并行I/O 接口、串行通信接口等构成计算机的基本功能模块。单片机的这种体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等实际上就是嵌入到芯片中的专用计算机系统，简称嵌入式系统。
并行I/O 口
控制 中断
振荡器
频率基准源
ROM 程序存储器
RAM 数据存储器
定时器/ 计数器
计数器
CPU
总线 扩展控制 可编程 I/O 可编程 串行口
中断 串行 输入 串行 输出
这种嵌入式系统能够实现高速采集外部数据、逻辑分析与处理、状态显示、输出等智能化控制的功能，它具有较强的控制能力与较高的可靠性。因此，在需要数据传输、数据处理等智能控制类的产品中，大部分都应用到了单片机，其中单片机处于核心地位。本设计的数字电压表是基于单片机实现的，其中单片机是目前比较常用的AT89S52,如图2.5所示。
2.3.2单片机AT89S52
图2.5 AT89S52引脚图
（1）AT89S52简介
MCS-51系列单片机有多种型号的产品，如基本型（51子系列）8051、8751、8031、80C51、87C51、80C31等型号，都可称为51系列；增强型（52子系列）8052、8752、8032、80C52、87C52、80C32等型号。目前使用较多的还有89S51、89S52型单片机，它们也是51系列产品。本设计使用的是由Atmel公司生产的AT89S52型单片机。
AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在线系统可编程 Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在线系统编程，亦适用于常规编程器。在单个芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，这使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超级有效的解决方案。 AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，并且支持2种软
件可选择节电模式。在空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。在掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，其中AT89C2051是它的一种精简版本。AT89S52的外形及引脚排列如图2.5所示。
（2）主要特性
与MCS-51 兼容
8K字节可编程闪烁存储器
寿命：1000写/擦循环
数据保留时间：10年
全静态工作：0Hz-24MHz
三级程序存储器锁定
256×8位内部RAM
32位可编程I/O线
三个16位定时器/计数器
5个中断源
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
（3）管脚说明
VCC：电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8个TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于扩展外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。下面简要介绍P0口的具体功能。
①P0口作普通的I/O线
P0口作一般的I/O口使用时，是一个双向口。其输入/输出操作如下：
P0口作输出口：CPU向P0口输出数据时（执行输出指令MOV P0,A），写脉冲加在锁存器的时钟端上，此时输出锁存器的输出与引脚的输出状态是一致的。由于输出
驱动级是漏极开路电路，若驱动NMOS或其它拉流负载时，需要外接上拉电阻。P0口驱动MOS逻辑电路时上拉电阻值为4.7kΩ，驱动LED显示器时上拉电阻值为470Ω。P0口的输出级可驱动8个LS型TTL负载。
P0口作输入口：当P0口作为输入口使用时，应区分读引脚和读锁存器2种状态。为此，在电路中有2个用于读入的三态缓冲器1和2，分别为读引脚和读锁存器。①读引脚：三态缓冲器1用于读引脚操作。当CPU在执行“MOV”类指令时（如MOV A,P0），读引脚的脉冲将三态缓冲器1打开，于是P0.X引脚上的数据经过缓冲器读入内部总线。②读锁存器：三态缓冲器2用于读锁存器Q端的数据。Q端的数据实际上与引脚处的数据是一致的，结构上的这种安排是为了适应CPU的“读-改-写”指令的需要。这类指令的特点是：先读端口，随之可以对读入的数据进行修改，然后再写到端口上。例如，逻辑指令（ANL P0,A）,此指令的功能是先把P0口的数据读入CPU，然后同累加器A中的数据按位进行逻辑与操作，最后将结果写回P0口。在本设计中，P0口实现的是写操作。
②P0口作地址/数据总线
当CPU访问片外存储器时，P0口作分时复用地址/数据总线使用，此时，CPU的控制信号为高电平“1”，模拟开关MUX将反相器的输出与场效应管栅极接通，并打开与门。输出的地址或数据信号通过与门驱动场效应管，同时通过反相器驱动另外一个场效应管，完成信息传送。P0口在作为地址/数据总线使用时不用外接上拉电阻。本设计中单片机的P0口还被当作地址/数据总线。
P1口：P1口是唯一的单功能双向口，只作为通用I/O口使用。P1口输出驱动部分接有内部上拉电阻。与P0口相同，当用作输出口时，CPU向输出锁存器写“1”时，输出场效应管截止，输出线由内部上拉电阻拉成高电平；若向输出锁存器写“0”时，场效应管导通，输出低电平。P1口的输出级可驱动4个LS型TTL负载。CPU读P1口也是分为“读引脚”和“读锁存器”2种操作。和P0口的操作类似，当P1口“读引脚”时，先向输出锁存器写入“1”，使场效应管截止，该口线由内部上拉电阻拉成高电平，从而读入正确的输入数据。“读锁存器”时，打开上面三态缓冲器，即可进行“读-改-写”操作。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。在本设计中，P1口实现的是读操作。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写入“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流，这是内部上拉的缘故。P2
口可以用作通用I/O口外接I/O设备，也可以作为扩展系统的高八位地址总线使用，由CPU的控制信号控制模拟转换开关MUX来实现。当控制信号为低电平时，MUX拨向下方，P2口为通用I/O口，作用与P1口相同；当控制信号为高电平时，MUX拨向上方，P2口作为地址总线使用，端口输出高8位地址信号。在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。在本设计中，P2口被用作模数转换器ADC0804和八位D 型锁存器54ACT573W的控制端口。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收并输出4个TTL 门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。1作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL），这是被上拉的缘故。P3口有两个功能：第一功能是作通用I/O口，第二功能是作CPU的控制信号。P3口作通用I/O 口输出时，其工作原理同P1口类似，但第二功能信号线应维持高电平“1”，使输出驱动电路的与非门与输出锁存器的Q端始终是畅通的。当P3口输出第二功能信号时，输出锁存器为“1”状态，使与非门输出由第二功能信号线的状态来决定，从而实现第二功能信号的输出。
P3口无论是作通用输入口还是作第二功能输入口，其输出锁存器和第二输出功能线都应保持高电平。在P3口线的输入通道上增加了一个缓冲器3，通用输入信号取自原缓冲器2（与P0口位置相同）的输出（读引脚），第二功能输入信号取自增加的缓冲器3的输出端。P3口的第二功能详见表2.2。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。在本设计中，P3口的某些端子起到了第一功能，还有一些端子起到了第二功能，主要是用于中断请求、中断响应的。
表2.2 P3口第二功能2
引脚第二功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
续表
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（定时器0外部输入）
P3.5 T1（定时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
1摘自张毅刚《单片机原理与应用设计》．
2摘自王迎旭《单片机原理与应用》．
RST：复位信号输入引脚。当振荡器复位器件时，要保持RST引脚两个机器周期的高电平时间。
ALE和/PROG：地址锁存允许信号和编程脉冲输入端。当CPU访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外输出的时钟或用于定时目的。然而有一点比较特殊：每当微处理器访问外部数据存储器时要跳过一个ALE脉冲，置位无效。如想禁止ALE 的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时才起作用。与此同时，该引脚被略微拉高。在本设计中，该管脚处于悬空状态。
/PSEN：外部程序存储器的读选通信号，低电平有效。单片机在访问外部程序存储器时，/PSEN在每个机器周期内两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/PSEN同样可以驱动8个LSTTL电路。
/EA和/VPP：内部ROM与外部ROM选择端和编程电压输入端。当/EA保持低电平时，则在此期间CPU访问外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。当为加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，CPU访问内部程序存储器（PC地址小于4kB），但当PC值超过0FFFH时，将自动转去执行外部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：内部振荡电路的反相放大器的输入端，接外部晶振和微调电容的一端。采用外部时钟电路时，对HMOS型工艺的单片机而言，此引脚应接地；对CHMOS型而言，此引脚应接外部时钟的输入端。
XTAL2：内部振荡电路的反相放大器的输出端，接外部晶振和微调电容的另一端。使用外部时钟时，对HMOS型工艺的单片机而言，此引脚应接外部时钟的输入端；对CHMOS型而言，此引脚悬空。
（4）振荡器特性
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。其余输入至内部的时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。在本设计中，在单片机的XTAL1和XTAL2两个管脚，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，如图2.6所示。
图2.6 单片机的时钟电路
（5）芯片擦除
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE 管脚处于低电平，需要10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全部被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89S52设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，单片机保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
2.3.3单片机的工作原理
在本设计中，单片机的四个并行I/O口的具体作用如下：P3口与量程选择电路中的4路开关相连，单片机可以通过位查询或中断指令判断被测电压所属量程；P1口与模数转换器ADC0804相连，P1口的八位作为单片机的输入端口，ADC0804将转换后的数字电压通过数据总线传至P1口；单片机通过一系列数据处理，将BCD码转换为四位数码管的段码，通过P0口输出，该段码可以使LED发光数码管上显示出被测电压的字符；单片机的P2口一共用到了五位，其中P2.0口向模数转换器ADC0804输入片选信号，P2.1口和P2.2口分别向ADC0804输入读使能和写使能信号，P2.6口和P2.7口分别控制八位D型锁存器54ACT573W，该锁存器直接驱动四位数码管，其中P2.6口属于段控，即控制每一个数码管的各段显示，P2.7口属于位控，即选中四位数码管中的其中一个。
第2.4节电压显示电路
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
中国网络大学CHINESE NETWORK UNIVERSITY 毕业设计(论文) 院系名称：百度网络学院 专业：百度 学生姓名：百度 学号：123456789 指导老师：百度 中国网络大学教务处制
2019年3月1日
基于单片机的数字电压表 摘要：本文介绍一种基于89S52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ICL7135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围直流0-±2000伏，使用LCD液晶模块显示，可以与PC机进行串行通信。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的原理，89S52的特点，ICL7135的功能和应用，LCD1601的功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。 关键词：电压测量，ICL7135，双积分A/D转换器，1601液晶模块 Abstract: The introduction of a cost-based 89S52 MCU a voltage measurement circuits, the circuits used ICL7135 high-precision, dual-scoring A/D conversion circuits, measuring scope DC 0-2000 volts, the use of LCD that can be carried out with a PC serial communications. The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit, introduced double integral circuit theory, 89S52 features ICL7135 functions and applications, LCD1601 functions and applications. the circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong. Key Words: Digital Voltmeter ICL7135 LCD1601 89S52 1前言 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，还可与PC进行实时通信。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。本章重点介绍单片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。
单片机原理及系统课程设计 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2010 年 3 月 7 日
基于单片机的数字电压表设计 摘要
图3.2系统原理图4软件设计
5.系统调试及仿真结果 6.总结 两周的课程设计结束了，在这过程中，我学到了很多东西。首先，我学会了单片机设计的基本过程有哪些，每一过程有哪些基本的步骤，怎样通过查资料去完成这每一步。其次我巩固了上学期所学的一些单片机知识，从而加深了对ADC0809芯片的功能的了解。在编程过程中，遇到了许多困难，通过与同学之间的交流和咨询，最后解决了这些困难。所谓实践出真知，学到的东西只有运用到实践当中，才能真正体会到知识的力量。最后，通过这次课程设计，让我明白了想法和实践还是有差距的，当你真正去做一件事的时候，你会发现你的想法可能不适用，随时都需要调整，另外扎实的理论知识也是完成设计任何设计必不可少的要素，一切想法离开了理论知识都是空想。 参考文献 [1]彭为,黄科,雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲[M].电子工业出版社.2009:22-54. [2] 谭浩强.C程序设计(第三版)[M].清华大学出版社.2009:32-46. [3] 王思明,张金敏,张鑫等.单片机原理及应用系统设计(第一版)[M].科学出版社.2012:70-292.
附录A源程序代码#include
1.设计主要内容及要求； 设计一个多功能数字电压表。 要求：1）硬件电路设计，包括原理图和PCB板图。 2）数字电压表软件设计。 3）要求能够测量并显示直流电压、交流电压，测量范围0.002V---2V。 2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求； （1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。 （2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。 （3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。 （4）. 课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3.时间进度安排；
中文摘要 随着微型计算机及微电子技术在测试领域中的广泛应用，仪器仪表在测量原理、准确度、灵敏度、可靠性、多种功能及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，逐步形成了完全突破传统概念的新一代仪器——智能仪器。智能化是现代仪器仪表的发展趋势，许多嵌入式系统、电子技术和现场总线领域的新技术被应用于智能仪器仪表的设计，尤其是嵌入式系统的许多新的理念极大地促进了智能仪器仪表技术的发展。 今年来，随着大规模集成电路的发展，有单片A/D转换器构成的数字电压表获得了迅速普及和广泛应用，它是目前在电子测量及维修工作中最常用、最得力的一种工具类数字仪表。数字电压表具有很高的性价比，其主要优点是准确度高、分辨力强测试功能完善、测量速率快、显示直观。 测试仪器的智能化已是现代仪器仪表发展的主流方向。因此学习智能仪器的工作原理、掌握新技术和设计方法无疑是十分重要的。 关键词智能，数字，电压表，仪器仪表
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。
学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 单片机硬件实习任务书
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。 1.3 本次设计要求 本次设计的作品要求制作数字电压表的量程为0到10v，由于用到的模数转换芯片是ADC0809，设计系统给的供电电压为+5v，所以能够测量的电压围为-0.25v到5.25v之间，但是一般测量的直流电压围都在这之上，所以采用电阻分压网络，设计的电压测量围是0到25v之间，满足设计要求的最大量程5v的要求。同时设计的精度为小数点后三位，满足要求的两位小数的精度，在不考虑AD芯片的量化误差的前提下，此次设计的精度能够满足一般测量的要求。
2单片机和AD相关知识 2.1 51单片机相关知识 51单片机是对目前所有兼容intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是intel的8031单片机，后来随着技术的发展，成为目前广泛应用的８为单片机之一。单片机是在一块芯片集成了CPU、RAM、ROM、定时器／计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称为MCU。51系列单片机包含以下几个部件： 一个８位CPU；一个片振荡器及时钟电路； 4KB的ROM程序存储器； 一个128B的RAM数据存储器； 寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路； 32条可编程的I/O口线； 两个16位定时／计数器； 一个可编程全双工串行口； ５个中断源、两个优先级嵌套中断结构。51系列单片机如下图： 图1 51单片机引脚图
毕业设计（论文）开题报告 ——基于单片机的数字电压表设计与实现 引言 在传统的电工和电子测量中广泛使用的模拟测量仪表，虽然具有可直观看出表针偏转了多少格或满刻度的百分之几等优点，但需要对读数加以换算或说明， 尤其是不可避免地要带来人为的“视差”，不同的观察者会得到不同的结果。数字仪表则不同，它可以将测量结果直接用数字显示出来，读数准确，设计简单，可以随身携带，使用上更加方便快捷。 一、数字电压表的历史发展与选题意义 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，还可与PC进行实时通信。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。 1.1 数字电压表的历史发展 数字电压表自1952年问世以来，已有50多年的发展史，大致经历了五代产品。第一代产品是20世纪50年代问世的电子管数字电压表，第二代产品属于20世纪60年代出现的晶体管数字电压表，第三代产品为20世纪70年代研制的中、小规模集成电路的DVM。近年来，国内外相继推出由大规模集成电路（LSI）或超大规模集成电路（VLSI）构成的数字电压表、智能数字电压表，分别属于第四代、第五代产品。它们不仅开创了电子测量的先河，更以其高准确度、高可靠性、高分辨力、高性价比等优良特性而受到人们的青睐。 1.2选题意义 相对于传统的指针表而言，数字电压表有以下特点： 1.读数直观准确; 2.显示位数； 3.准确度高，分辨率高；
基于单片机的数字电压表 摘要：本文介绍一种基于89S52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ICL7135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围直流0-±2000伏，使用LCD液晶模块显示，可以与PC机进行串行通信。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的原理，89S52的特点，ICL7135的功能和应用，LCD1601的功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。 关键词：电压测量，ICL7135，双积分A/D转换器，1601液晶模块 Abstract: The introduction of a cost-based 89S52 MCU a voltage measurement circuits, the circuits used ICL7135 high-precision, dual-scoring A/D conversion circuits, measuring scope DC 0-2000 volts, the use of LCD that can be carried out with a PC serial communications. The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit, introduced double integral circuit theory, 89S52 features ICL7135 functions and applications, LCD1601 functions and applications. the circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong. Key Words: Digital Voltmeter ICL7135 LCD1601 89S52 1前言 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，还可与PC进行实时通信。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。本章重点介绍单片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。
田唯迪：数字电压表的设计 华东交通大学理工学院 Institute of Technology. East China Jiao tong University 毕业设计 Graduation Design （2011 —2015 年） 题目数字电压表的设计 分院：电气与信息工程分院 专业：工程及其自动化 班级：电力2011-1 学号： 学生姓名：田唯迪 指导教师： 起讫日期：2015-01-01—2015-05-10
华东交通大学理工学院毕业设计 摘要 在电子应用领域，工业自动化仪表已经有了非常广泛的应用。本文设计的数字电压表以AT89C51单片机为主要控制器件，利用ADC0808把模拟信号转换为数字信号并加以显示的电路。它的设计主要包括硬件电路和系统程序两部分设计。硬件电路主要是单片机最小设计模块、A/D转换模块和显示模块的设计，系统程序设计则是通过AT89C51单片机先将系统初始化，通过ADC0808转换芯片把模拟量转换成数字量，最后通过数码管显示数据。设计的数字电压表的测量范围为200mv—10v，对直流电压进行测量。该电路功能强大，有报警系统，可控制测量范围，数码管显示精度高，可扩展性强等优点。 数字电压表的应用在很多领域，有非常好的应用前景。对数字电压表进行研究很有必要性。这对我们研究单片机技术是很有帮助的。 关键词：AT89C51；ADC0808；电压测量；A/D转换 1
田唯迪：数字电压表的设计 Abstract In electronic applications, industrial automation instruments have a very wide range of applications. This design of a digital voltmeter to AT89C51 microcontroller as the main control device, use it ADC0808 analog signals into digital signals and display them circuit. Its design includes hardware and system design program in two parts. The hardware circuit design module is the smallest single-chip design A / D converter module and display module, system programming is through the first AT89C51 SCM system initialization, by ADC0808 converter chip to convert analog to digital, and finally through a digital display data. Measuring range designed digital voltmeter is 200mv-10v, DC voltage measurement. The circuit is powerful, alarm system, control measuring range, digital display and high precision, scalability and other advantages.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 Application of digital voltmeter in many areas, there is a very good prospect. Conduct research on the digital voltmeter very necessity. This single-chip technology for our study is helpful.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 Key words: T89C52; ADC0808; V oltage measurement；A/D converter 2
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
目录 1 绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 数字电压表的研究背景 (1) 1.3 数字电压表设计的意义 (1) 2.系统设计 (2) 2.1系统总设计结构图 (2) 2.2．主控芯片STC89C52单片机的简介....................... 错误！未定义书签。3系统硬件设计.. (3) 3.1电源电路设计 (4) 3.2控制电路设计： (5) 3.2.1 晶振时钟电路 (5) 3.2.2复位电路设计 (6) 3.2.3引脚 (6) 3.3显示电路设计 (6) 3.4串口通信电路设计 (7) 3.5 AD转换电路设计 (8) 3.6电路图的绘制 (9) 3.6.1 Altium Designer简介： (9) 4.软件设计 (13) 4.1 系统软件设计整体思路 (13) 5 程序调试 (14) 5.1 程序调试用到的软件及工具............................ 错误！未定义书签。 5.2 KEIL C51简介........................................ 错误！未定义书签。 5.3 调试过程........................................... 错误！未定义书签。 6 设计总结与展望 (15) 参考文献 (16)
1 绪论 1.1 引言 数字电压表是自动化控制的产物, 通过各种测量手段，使电压表实现对各种量程电压的测量功能。目前, 电压表已经广泛的应用于生产生活以及产品研发领域。 1.2 数字电压表的研究背景 近年来，人工智能领域的科技成果越来越多，也有越来越多的科技成果不断的投入到实际使用过程中。而如何将研究成果更好的投入到生产生活中去让生活更简单更智能成为了一个亟待解决的问题。测量工具的不断升级正悄悄改变着人们的生活，而传统的指针式电压表也存在着一定的缺点，比如精度达不到要求，显示方式不直观，反应不灵敏等。基于此种原因，我们又做了相应的资料搜集，最终我们设计了如下的数字电压表，经测试，运行可靠。 1.3 数字电压表设计的意义 二十一世纪的主题思想就是智能控制。工业水平不断提高，人类在科学控制领域也有了长足的发展，如何更便捷的测量电气参数，更加直观的显示并处理测量结果成为了一个新兴的研究课题。 指针式电压表作为一种新型的教学及研究设备应运而生，因其能灵活的测量电压参数很快被学生及工业现场技术人员所接受，而传统指针式电压表的缺点也日益突出：反应不灵敏，没有友好的人机交互方式等。这些的种种问题都成了制约指针式电压表发展的瓶颈，基于此种原因，我们开发设计了基于STC公司的STC89C52单片机的数字电压表，有效的解决了上述问题。
数字电压表的设计与仿真 摘要：本文介绍的是数字电压表的发展背景和利用单片机，A/D转换芯片结合的方法设计一个交直流数字电压表。它的具体功能是：最高量程为500V，分三个档位量程，即5V，50V，500V，可以通过调档开关来实现各个档位。当测得电压的数值小于1V时，系统会自动的将电压数值转换为以mV为电压单位的电压值。并且通过按键的方法能够测得后五秒的平均电压值。同时它也可以用于交流电压的测量，胜任一般的电压测量工作。 关键字：数字电压表；单片机；A/D转换
Digital voltmeter design and simulation Abstract：This article describes the background of the development of the digital voltmeter and designed microcontroller, a / d conversion chips combined with a DC digital voltmeter. Its specific functions are: the maximum range for 200v, three-stall range, that is, 2v, 20v, 200v, can downshift switch to achieve the various stalls. When the measured voltage is less than 1v, the system automatically the voltage value converted to a voltage value mv voltage units. Five seconds and the key method to measure the average voltage value. Key words:Digital voltmeter ;Single-chip computer ;A/D converter
《单片机技术及其应用》 课程设计报告 题目：数字电压表的设计 班级：11通信本2班 学号：1011028432 姓名：段苓苓 同组人员：钟梦为梅韶田赵赫宇周洋 指导教师：刘少敏薛莲 2014年06月26日
目录 1 引言 (1) 1.1 设计意义 (1) 1.2 系统功能要求 (1) 2 设计内容 (1) 2.1 设计思路 (1) 2.2 主要功能 (2) 3 方案论证 (2) 3.1 程序设计 (2) 3.2 电路设计原理 (3) 3.3 软件设计方案 (4) 3.4 硬件设计方案 (4) 4 单元电路设计 (5) 4.1 数码管显示器 (5) 4.2 单片机的晶振电路 (6) 4.3 显示模块 (7) 4.4 ADC0808模数转换芯片 (7) 4.5 复位电路 (8)
4.6 AT89C52单片机的引脚介绍 (9) 4.7 模拟输入电路 (10) 4.8 总电路设计 (10) 5 系统软件程序的设计 (11) 5.1 主程序 (11) 5.2 A/D转换子程序 (11) 5.3 显示子程序 (11) 6 调试及性能分析 (11) 6.1 调试方法及步骤 (11) 6.2 实物调试数据 (12) 6.3 误差分析 (13) 7 心得体会 (14) 8 指导老师意见 (15) 附录： (16)
数字电压表的设计 1 引言 1.1 设计意义 我们学习的是单片机这门课程，这门课程最显著的特点就是它是一门实用技术课程，它要求我们不仅仅要掌握扎实的理论基础，更重要的是要学会如何去真真利用它为我们的电路设计服务，也只有通过课程设计这样的动手实践才是我们掌握这门技术的最佳途径，因此，我们开设这样的实践是很重要的，也是我们努力去学习钻研的动力。 数字电压表是采用数字化检测技术，把连续的模拟量（直流输入电压）换成不连续的、离散的数字形式并加以现实的仪表，克服了传统模拟电压表的读书不方便和不精确等问题。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，还可以与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已广泛应用于电子电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，展现了强大的生命力。与此同时，由数字电压表扩展而成的各种通用及专用数字化仪器，也把电量及非电量测量技术提高到了崭新的水平，因此，通过这次课程设计能让我们了解这些知识，为以后研究相关技术打下坚实的基础。 1.2 系统功能要求 采用51系列单片机和ADC设计一个数字电压表，测量0~5V范围内的8路输入电压值，并在4位LED数码管上轮流显示或单路选择显示，要求显示两位小数。 2 设计内容 2.1 设计思路 （1）根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。 （2）A/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。 （3）电压显示采用4位一体的LED数码管。 （4）LED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。
基于单片机的数字电压表制作——ADC0832模数转换应用程序（C语言） 主要部件：AT89S51 ADC0832 八段数码管 关键字：ADC0832程序C语言数字电压表 本文所描述的数字电压表是利用ADC0832模数转换芯片完成的。该芯片能将0~5V的模拟电压量转换为0~255级的数字量，所以本文描述的数字电压表的量程为0~5V。 以下是程序部分： 该程序是本人自编的，经测试可用，但不保证程序的可靠性及稳定性。若有转载请标明出处。 如果有同学将本程序烧写到单片机里却不能正常工作的，请注意以下三点： 1、是否将端口重新定义。每个单片机开发板的引脚连接都是不一样的，若不加修改直接把程序烧写到单片机里，那是绝对不能正常工作的。 2、是否正确选择通道值。ADC0832有两个模拟输入端口（也就是我说的通道），你要先弄清楚你用的是那个通道，并在main函数中设置相应的通道值（以CH命名的那个变量）。本程序默认使用0通道，如果0通道不行就改成1通道，反正不是0通道就是1通道。 3、如果你做的电压表在保证电路连接正确且没有以上两点问题的情况下，还是不能正常工作，请将程
序中的“if (adval == test)”这一行删掉。其实这一点我个人也不清楚到底有没有问题。我有两个单片机开发板，其中一个必须要把那一行删掉才能工作。这说明ADC0832读出的前8位与后8位数值不一样（确切的说应该是后8位反转的数值），这有悖于ADC0832的原理。我不知道到底是硬件还是软件出了问题，特此把这种现象标明。若有哪位同学知道其原因的还请多多指教。 /***********************************************************************************/ /*简易数字电压表制作——ADC0832模数转换应用程序（C语言版）*/ /*目标器件：AT89S51 */ /*晶 振:12.000MHZ */ /*编译环境：Keil uVision2 V2.12 */ /***********************************************************************************/ /*********************************包含头文件********************************/ #include
陕西理工学院毕业设计（论文）开题报告 课题名称数字电压表的设计与制作 课题来源教师科研课题类型实验研究型指导教师陈正涛 姓名张保全院系电信工程系班级通信07（3）班选题的背景和意义： 数字电压表在1952年由美国NLS公司首次创造，它刚开始是4位，50多年来，数字电压表有了不断的进步和提高。数字电压表是从电位差计的自动化过程中研制成功的。开始是4位数码显示，然后是5位、6位显示，而现在发展到7位、8位数码显示；从最初的一两种类型发展到原理不同的几十种类型；从最早的采用继电器、电子管发展到全晶体管、集成电路、微处理器化；从一台仪器只能测1-2种参数到能测几十种参数的多用型；显示器件也从辉光数码管发展到等离子体管、发光二极管、液晶显示器等。数字电压表的体积和功耗越来越小，重量不断变轻，价格也逐步下降，可靠性越来越高，量程范围也逐步扩大。 DVM的高速发展，使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表，数字化是当前计量仪器发展的主要方向之一，而高准度的DC-DVC的出现，又使DVM进入了精密标准测量领域。随着现代化技术的不断发展，数字电压表的功能和种类将越来越强，越来越多，其使用范围也会越来越广泛。采用智能化的数字仪器也将是必然的趋势，它们将不仅能提高测量准确度，而且能提高电测量技术的自动化程序，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。从而提高计量检定人员的工作效率。 这个课题的目的和意义在于使自己掌握对数字电压表的理解，自己动手设计数字电压表与仿真，它可以广泛的应用于电压测量外，通过各种变换器还可以测量其他电量和非电量，测量是一种认识过程，就是用实验的方法将被测量和被选用的相同参量进行比较，从而确定它的大小。DVM广泛应用于测量领域每期测量的准确度和可信度取决于它的主要性能和技术指标。所示我们要学习和掌握如何设计DVM就显得十分重要。
微控制器技术创新设计实验报告 姓名：学号：班级： 一、项目背景 使用单片机AT89C52和ADC0808设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，四位数码显示。在单片机的作用下，能监测两路的输入电压值，用8位串行A/D转换器，8位分辨率，逐次逼近型，基准电压为5V；显示精度0.001伏。 二、项目整体方案设计 ADC0808 是含8 位A/D 转换器、8 路多路开关，以及与微型计算机兼容的控制逻辑的CMOS组件，其转换方法为逐次逼近型。ADC0808的精度为1/2LSB。在AD 转换器内部有一个高阻抗斩波稳定比较器，一个带模拟开关树组的256 电阻分压器，以及一个逐次通近型寄存器。8 路的模拟开关的通断由地址锁存器和译码器控制，可以在8 个通道中任意访问一个单边的模拟信号。
三、硬件设计 四、软件设计 #include
sbit CLK=P2^4; sbit CS0=P2^0; sbit CS1=P2^1; sbit CS2=P2^2; sbit CS3=P2^3; uint adval,volt; uchar tab[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E}; void delayms(uint ms) { uchar j; while(ms --) { for(j=0;j<120;j++); } } void ADC_read() { START=0; START=1; START=0; while(EOC==0);
基于51单片机数字电压表的设计 基于51单片机数字电压表的设计 摘要：本文介绍了基于STC89C52单片机为核心的，以AD0809数模转换芯片作为采样，以四位八段数码管作为显示的具有测量功能的具有一定精度的数字电压表。在实现基础功能的情况下，另外还可以扩展串行口通信，时钟，等其他一系列功能，使系统达到了良好的设计效果和要求。本课题主要解决A/D转换，数据处理及显示控制等三个模块。 关键词：STC89C52；数字电压表；模数转换；数字信号
Abstract：This paper introduces STC89C52 SCM as the core based on AD0809 analog-to-digital conversion chip, as sampled to four seven segment digital tube as display with certain with measuring function of digital voltmeter accuracy. The basic function in realizing circumstance, also can expand serial port communication, clock, and other series of function, make the system to achieve a good design effect and requirements.This subject mainly to solve AD, data processing and display control three modules. Key words: Digital voltmeter; Frequency-field; Digital signal 本设计在分析研究和总结了单片机技术的发展历史及趋势的基础上，以使用可靠，经济，精度高等设计原则为目标，设计出基于单片机的数字测量电压表。单片机有着微处理所具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。 单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可用软件控制来实现，并能够实现智能化。由于单片机具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品，家用电器，智能化仪器仪表，过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。 1 系统构成 该电压表的测量电路主要由三个模块组成：A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块。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STC89C51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段数码管显示测量到的电压值 系统构成框图 2 系统硬件设计 2.1 电源电路原理 由于本系统的主控芯片是单片机，所以应提供五伏的恒流源作为单片机的基准电压。主要原理是用变压器将220V交流电压进行变压，然后经过电桥整流，将交流电变为直流电源，经过稳压管稳压，得到稳定的5V电源供单片机使用。 电桥由整流二极管1N4007所搭建的电