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LL49基于单片机的数字直流电压表的设计与实现2

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基于单片机的数字直流电压表的设计与实现
摘要：数字直流电压变在工程中应用比较广泛，而单片机价格便宜且在数字电表开发与应用方面表现突出。

鉴于此，本文基于单片机设计一款数字直流电压表！
关键词：单片机、电压表、设计
1 引言
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。

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。

2 设计总方案
2.1设计要求
（1）以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表。

（2）采用1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。

（3）电压显示用4位一体的LED数码管显示，至少能够显示两位小数。

（4）具有过压保护功能。

（5）能够测量-5V-5V电压。

2.2 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。

3 设计原理分析
3.1 A/D转换电路及其管脚定义
本设计采用的是ADC0808，ADC 0808精度为8位，它是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。

利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。

（1）IN0～IN7——8路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。

（2）D7～D0——A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。

8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。

（3）ADDA、ADDB、ADDC——模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。

（4）VR(+)、VR(-)——正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。

在单极性输入时，VR(+)=5V，VR(-)=0V；双极性输入时，VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。

（5）ALE——地址锁存允许信号，高电平有效。

当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。

在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。

3.2 数码管显示电路
本设计使用的是LED数码管，LED数码管显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也称为数码管。

其外形结构如图所示。

它由8个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示0-9、A-F及小数点“.”等字符。

LED数码管提供三种控制接口，分别是8位微处理器接口，4位微处理器接口及串行接口。

3.3 震荡与复位电路
单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。

通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器（大小为1MHZ）和两只电容（电容和一般取30pF）。

这样就构成一个稳定的自激振荡器。

振荡电路脉冲经过二分频后作为系统的时钟信号，再在二分频的基础上三分频产生ALE信号，此时得到的信号时机器周期信号。

复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是按键复位。

按键复位具有上电复位功能外，若要复位，只要按图中的RESET键，电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一个复位高电平。

上电复位电路要求接通电源后，通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。

上电瞬间RESET引脚获得高电平，随着电容的充电，RERST引脚的高电平将逐渐下降。

RERST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。

按键复位电路图如图6所示。

3.4 拓展功能负压显示
使用单片机判断p1.7的高低电平来是执行0-5V的电压输出还是-5V-5V的电压，但会是该简易数字电压表的精度误差升高为0.0392V，当测量负压的时候有外界提供-5V电压，因为我们的过压保护不能保护有点不足，所以需另外引出线作为输入的测试电压。

此电路的工作原理是：模拟电压（负压）信号通过变阻器VR？分压后由ADC0808的IN0通道进入（由于使用的IN0通道，所以ADDA,ADDB,ADDC均接低电平），经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道D0-D7传送给AT89C51芯片的P2口，AT89C51负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示段码传送给四位LED，同时它还通过其四位I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3产生位选信号控制数码管的亮灭。

简易数字直流电压表的硬件电路已经设计完成，就可以选取相应的芯片和元器件，利用Proteus软件绘制出硬件的原理，并仔细地检查修改，直至形成完善的硬件原理图。

但要真正实现电路对电压的测量和显示的功能，还需要有相应的软件配合，才能达到设计要求。

4.小结
本文是依托单片机在开发智能仪器仪表上的优越性，设计了一款数字直流电压表，旨在找到一种设计数字电表快捷、合理、通用的方法，对提高电表的生产效率具有积极的作用！
参考文献
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].(第三版).北京：北京航天航空大学出版社，2005.17～24
[2] 苗红霞.单片机实现数字电压表的软硬件设计[M].常州：河海大学常州大学出版社，2002，03～23
[3] 何立民.MCS-51单片机应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1990.01～18
[4]胡辉主编．单片机原理及应用设计[M]．北京：中国水利水电出版社，2005.1—284。

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基于单片机的数字直流电压表的设计与实现

基于单片机的数字直流电压表的设计与实现


足够 时间 （ ２ 个机器周 期以上） ，单片机就可
以进行复位操作。 ３ ． ４拓展功 能负压 显示 使 用 单片 机 判 断 Ｐ １ ． ７的高 低 电平 来是 执行 ０ － ５ Ｖ的 电压 输 出还 是 － ５ Ｖ－ ５ Ｖ的 电压 ， 但会 是该简 易数字 电压表 的精度 误差 升高为 Ｏ ． ０ ３ ９ ２ Ｖ，当测量 负压 的时候 有外 界提供 ． ５ Ｖ 电压 ， 因为我们的过压保护不能保护有点不足 ， 所以需另外引出线作为输入的测试 电压 。 模拟 电压 （ 负压 ）信号通 过变 阻器 分压 后 由 ＡＤＣ ０ ８ ０ ８的 Ｉ Ｎ０弓Ｉ 脚进 入 （ 由于使 用的
２ ． ２设 计 思路
３ ． ２ 数码 管显 示 电路
改 ，在准确 无误后 可 以用 Ｐ ＣＢ自动布 线 并改 善 ，完成 以后方可制作加工。 如要 真正实 现 电压 测量 和显 示功 能，还 需要写入相应 的程序才可达到要 求。
本设计使 用的是 Ｌ Ｅ Ｄ数码 管，Ｌ Ｅ Ｄ数码 管显示 器 是 由发 光二极 管显示 字段 的显示 器 件 ，也称为数码管。其外形结构如 图所示 。它 由 ８个发光二极管构成 ，通过不同的组合可用 来显示 ０ － ９ 、Ａ— Ｆ及小数 点 “ ． ”等字 符。Ｌ Ｅ Ｄ
ＡＤＣ ０ ８ ０ ８引 脚 定 义 ：
／
— — — — — — — —
பைடு நூலகம்
～
～
一
一
／
（ １ ） Ｉ Ｎ ０～Ｉ Ｎ ７ 引脚为 ８ 路模拟量输入 ， 【 关键词 】单片 机 电压表 设计
通过 ３根地址译码线 ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ选通～路。 （ ２ ）Ｄ７～ ＤＯ引脚为数据转换后 的输出 端 ，其中 Ｄ０为最 低位 ，Ｄ７为 最高 位 。输 出
基于单片机的数字电压表设计

基于单片机的数字电压表设计

基于单片机的数字电压表设计一、引言在电子测量领域中，电压表是一种常用的测量仪器，用于测量电路中的电压值。

传统的模拟电压表由于精度低、读数不便等缺点，逐渐被数字电压表所取代。

数字电压表具有精度高、读数直观、抗干扰能力强等优点，广泛应用于工业自动化、电子设备检测、实验室测量等领域。

本文将介绍一种基于单片机的数字电压表设计方案，详细阐述其硬件电路设计、软件编程实现以及系统性能测试。

二、系统总体设计方案（一）设计要求设计一款基于单片机的数字电压表，能够测量 0 5V 的直流电压，测量精度为 001V，具有实时显示测量结果的功能。

（二）系统组成本数字电压表系统主要由以下几个部分组成：1、传感器模块：用于将输入的电压信号转换为适合单片机处理的电信号。

2、单片机模块：作为系统的核心，负责对传感器采集到的数据进行处理和计算，并控制显示模块显示测量结果。

3、显示模块：用于实时显示测量的电压值。

三、硬件电路设计（一）传感器模块选用 ADC0809 作为模数转换芯片，它具有 8 个模拟输入通道，可以将 0 5V 的模拟电压转换为 8 位数字量输出。

（二）单片机模块选择 AT89C51 单片机作为控制核心，它具有 4K 字节的 Flash 程序存储器和 128 字节的随机存取数据存储器。

（三）显示模块采用液晶显示屏（LCD1602）作为显示器件，它能够清晰地显示数字和字符信息。

四、软件编程实现（一）编程语言选择使用 C 语言进行编程，C 语言具有语法简洁、可移植性强等优点。

（二）主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括单片机端口初始化、LCD1602 初始化、ADC0809 初始化等。

然后启动 ADC0809 进行模数转换，读取转换结果并进行数据处理，计算出实际的电压值。

最后将电压值发送到 LCD1602 进行显示。

（三）模数转换子程序ADC0809 的转换过程通过控制其启动转换引脚（START）和读取转换结束引脚（EOC）来实现。

基于单片机的数字电压表设计

基于单片机的数字电压表设计

基于单片机的数字电压表摘要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。

本设计在参阅了大量前人设计的数字电压表的基础上，利用单片机技术结合A/D 转换芯片构建了一个直流数字电压表。

本文首先简要介绍了设计电压表的主要方式以及单片机系统的优势；然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程，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，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。

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，在多方面显示出了它的优势，值得进一步学习和研究。

但是仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。

关键词单片机（MCU）A/D转换ADC0809Digital Voltmeter Based on MicrocontrollerABSTRACTWith the development of electronic science and technology, electronic measuring a vast number of electronic workers must have the means to measure the accuracy and function of increasingly high requirements, and voltage measurement is obvious, because the measured voltage is most common. The design see a lot of our predecessors in the design of digital voltage meter on the basis of using SCM technology with A / D converter chip Construction of a DC voltage digital form. This paper briefly introduced the design voltage meter and the main form of the advantages of SCM system and then described in detail the number of DC voltage meter design processes, systems and software and hardware system design, and gives details of the hardware circuit design, Including the direction of the circuit, chip and the choice of the feasibility analysis.In recent years, with the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, in many ways to display its advantages, it is worth further study and research. However, only the knowledge SCM is not enough, the structure should be based on specific hardware and application-specific characteristics of the target software combination, to be perfect.Key words Microcontroller (MCU),A / D converter,ADC0809目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 引言 (1)2 系统原理及基本框图 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1 输入电路 (4)3.2单片机芯片选择 (4)3.3 A/D转换器与单片机接口电路 (8)3.3.1 A/D转换器芯片选择 (8)3.3.2 A/D 转换电路 (9)3.3.3 ADC0809 A/D转换器 (9)3.4 LED数码管 (12)3.4.1 性能特点 (12)3.4.2 性能简易检测 (12)3.4.3 使用注意事项 (13)3.5 通讯模块 (13)3.6报警电路的设计 (14)4 软件设计及流程图 (15)4.1程序设计内容 (15)4.2程序流程框图 (15)4.3 C51程序（见附录3） (16)4.4 通讯模块程序设计 (16)结束语 (18)致谢 (20)参考文献 (21)附录一 (22)附录二 (25)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。

基于单片机的数字电压表设计

基于单片机的数字电压表设计

基于单片机的数字电压表设计一、背景介绍随着科技的发展，越来越多的人开始关注电压表。

电压表是一种测量电压的仪器，它可以根据检测到的电压值显示出相应的数字。

传统的电压表使用指针或指示灯来显示电压值，但这种方式会有很多限制，例如不能显示小于1V的电压值，对于高精度的测量也不能满足要求。

为了解决上述问题，本文提出了一种基于单片机的数字电压表设计方案。

二、基于单片机的数字电压表设计原理基于单片机的数字电压表设计采用单片机ADC（模数转换）模块来检测电压值，将检测到的电压值转换成数字值，然后通过LCD（液晶显示器）来显示。

该设计中需要使用一个模拟信号处理电路，它包括一个放大器、一个滤波器和一个参考电压电路。

放大器可以增加信号的幅值，以便更好地检测信号的电压值；滤波器可以削弱外部电磁干扰，以便更好地检测电压值；参考电压电路可以把外部电压转换为0-5V之间的电压，以便更好地检测电压值。

三、设计方案1.单片机：AT89S522.ADC模块：AD79053.放大器：LM3584.滤波器：LPF（低通滤波器）5.参考电压电路：LM3176.LCD显示器：12864四、设计步骤1. 利用LM358放大器和LPF滤波器对测量的电压值进行放大和滤波处理，以获得更精准的数据。

2. 利用LM317参考电压电路将放大后的电压值转换为0-5V的电压，以便更好地检测电压值。

3. 将转换后的电压值送入AD7905 ADC模块，将检测到的电压值转换成数字值。

4. 将转换后的数字值送入AT89S52单片机，并通过12864 LCD显示器将检测到的电压值显示出来。

五、总结本文提出了一种基于单片机的数字电压表设计方案，主要采用单片机ADC模块来检测电压值，并将检测到的电压值转换为数字值，然后通过LCD显示器显示出来。

该设计方案可以满足各种电压测量要求，具有良好的精度和可靠性。