基于avr单片机实现积分式直流数字电压表的设计

积分式直流数字电压表的设计积分型直流数字电压表的设计学校：陇东学院系别：信息工程学院专业：计算机科学与教育班级：10级1班指导老师：马宏艳姓名：高治章梁明明积分型直流数字电压表的设计目录摘要 (3)第一部分：系统方案 (3)第二部分：理论分析与计算 (4)第三部分：电路与程序设计 (8)总结 (14)参考文献 (14)附录一主程序流程图 (15)附录二元器件清单 (17)附录三部分源程序 (20)2摘要：本设计为具有精度高，抗干扰强等优点的双积分式直流数字电压表, A/D 转换器部分采用普通元器件构成模拟部分，利用MEGA8单片机借助软件实现数字计数显示功能，同时采用MEGA8单片机编程实现直流电压表量程的自动转换、自动校零、和液晶显示等功能。

第一部分 系统方案一、总体方案设计与比较方案一： 运用三极管产生积分电路，并用继电器控制导通性，并用计数器计数转换，这种电路误差较大，不能自动转换量程。

方案二：用运放OP07产生积分电路，同时运用单片机控制模拟开关，从而自动转换，自动调零，同时对输入电压经过分段落处理，也经过放大，比较，来调节其电压，最终通过单片机对电压进行转换并用液晶显示出来，最终达到积分式直流电压表的目的。

这种方案积分性好，容易控制，自动化强，精确高。

1、总体电路构成本系统由输入放大与量程转换电路、双积分A/D 转换电路、单片机计数控制电路、LCD 数字显示器构成。

总体结构框图如图1所示。

图1 总体电路框图自动程控放大 比较输出单片机 显示积分电路输入电压电源2、工作原理我们小组根据题目要求与发挥部分要求，选择方案二,电压比较器输入电压经过放大电路，比较电路，积分电路，最终把电压送入单片机进行处理，最终用液晶显示出来。

灵活运用单片机控制模拟开关，利用单片机的自动调零，还有实现量程的自动转换的功能，然后，用液晶LCD128*64显示出来。

二、各单元电路设计1、程控放大电路：完成输入信号的调理和量程（200mV，2V或更多）的转换。

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。

目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状和发展 (1)1.3 本文的研究内容 (2)第二章系统分析与设计方案 (3)2.1 系统分析 (3)2.1.1 功能及指标 (3)2.2 系统总体方案设计 (3)2.2.1 方案设计的基本思路 (3)2.2.2 数字电压表的两种设计方案 (3)2.2.3 A/D转换模块的选择 (4)2.2.4 接口模块的选择 (4)2.2.5 微控制器的选择 (5)2.3 系统硬件分析 (5)2.3.1 AT89S52单片机简介 (6)2.3.2 LCD1602显示器简介 (6)2.3.3 ADC0804转换芯片简介 (7)第三章系统硬件电路设计 (8)3.1系统组成 (8)3.2电源接口电路 (8)3.3 AT89S52单片机最小系统电路 (8)3.3.2 复位电路 (9)3.3.3 晶振电路 (10)3.4 LCD1602显示电路 (10)3.6 A/D转换电路 (11)3.7 量程转换电路 (11)第四章系统软件设计 (12)4.1 系统主程序流程图 (12)4.2 LCD1602液晶流程图 (12)4.3 ADC0804流程图 (13)第五章性能测试与分析 (14)5.1 各模块独立测试 (14)5.2 系统联合调试 (14)5.3 系统运行评估 (15)第六章总结 (16)参考文献（References） (17)致谢 (18)附录1: 系统原理图及实物图 (19)附录2: 系统主程序 (20)基于单片机的数字电压表专业：学号：摘要：在电路设计中我们时常会用到电压表，过去大部分电压表还是模拟的，虽然精度较高但模拟电压表采用用指针式，里面是磁电或电磁式结构，所以响应较慢。

为适应许多高速信号领域目前已广泛使用数字电压表。

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。

基于单片机控制的积分式电压表设计摘要：设计以51单片机为核心，采用汇编语言编程实现程序设计。

设计分为三个模块：数据采集、数据处理和显示模块。

数据采集部分通过反相放大器提高了输入阻抗，通过二阶低通滤波器很好的滤除了干扰波，得到的电压信号通过双积分电路，由单片机控制可编程控制电子开关CD4066的通与断，从而实现积分过程中的相关转换和自动调零功能，在此过程中单片机记录下正、反向积分的时间；再由单片机按比例计算得出电压值；处理后的电压值通过LED 显示出来。

关键词：积分式,电压表，单片机， LED显示一、前言当今世界，电子技术的发展日新月异，各类电压测量设备也层出不穷，且各具优势，而在这些设备中，积分式数字电压表以其优越的抗干扰性能，在本层次中占有重要的地位。

本次积分式直流数字电压表的设计探讨，从一定层面上延续了已有电压表的优势，并突出积分式的优点。

本设计整体方案概述：使用自制直流稳压电源，在51单片机的控制下，可编程电子开关CD4066在程序控制下闭合断开，从而控制积分器的正反向积分、自动调零，同时单片机利用对积分输出信号的过零比较记录电路反向积分的时间，利用程序控制计算，动态输出显示所测电压。

本设计的优越性：1、单片机采用5V电源，功耗低；2、抗干扰能力强；3、因为采样和比较测量两阶段内使用的是同一个积分器和时钟信号，其影响可相互抵消，所以对元件及时钟信号的稳定性和准确度要求大为降低；4、由于双积分式DVM有效的解决了抗干扰问题，只要适当的选择积分元件，积分放大器就可以得到很高的增益，所以测量灵敏度高。

二、方案选择与论证1. 总体方案的选择通过双积分采集电压信号，在单片机的控制下记录下正、反向积分的时间并由此计算得出电压值，单片机寄存器最大可以记录到65535，理论上精度能超过0.0001V。

2. 调零功能的实现通过编程控制CD4066的通断，在积分准备的同时，自动进行调零。

方案二较新颖，且充分利用了CD4066的功能，所以本设计采用此方案，其系统框图如图4-1所示图4-1 系统框图三、各个模块工作原理1. 数据采集模块（1）反相放大器：提高了输出阻抗，提高了带载能力。

基于单片机的简易数字电压表设计随着电子技术的迅猛发展，数字电压表在实验室、工业和日常生活中的应用越来越广泛。

本文将详细介绍基于单片机的简易数字电压表的设计过程，包括系统设计思路、硬件选型、软件实现以及调试过程。

设计一个简易数字电压表的目标是实现对直流电压的实时测量，并将其以数字形式显示。

该系统的核心是单片机，它负责数据采集、处理及结果显示。

选用单片机的原因在于其体积小、成本低、易于编程等优点。

在硬件设计方面，系统主要由输入电路、单片机、显示模块和电源模块组成。

输入电路的作用是将待测电压信号转化为单片机可处理的电信号。

一般采用分压电路，通过电阻分压的方法，将高电压降低至单片机的可接受范围。

还需考虑输入电压的范围，以确保测量精度和系统安全。

选用的单片机需具备一定的模拟输入功能，以便对电压进行采样。

常用的单片机型号有51系列、AVR系列及STM32系列等，其中STM32系列因其较高的性能和丰富的外设而受到广泛关注。

在设计中，应根据具体需求选择合适的单片机，并进行必要的引脚配置。

显示模块的选择是系统设计的重要环节，常用的有液晶显示屏（LCD）和七段数码管。

液晶显示屏具有显示内容丰富、可视角度广等优势，但其功耗相对较高。

而七段数码管则以其简洁明了的特性广泛应用于数字电压表中。

在本设计中，建议使用LCD显示模块，以便于显示多位数值及相关信息。

电源模块的设计需确保系统的稳定运行。

一般采用稳压电源，为单片机及其他外设提供稳定的电压供应。

需考虑电源的功耗及散热问题，确保系统在长期工作中不会出现故障。

数据处理模块是整个系统的核心，其主要任务是将采集到的模拟电压信号转换为相应的数字值。

可采用模数转换（ADC）技术，将模拟信号转换为数字信号，并进行必要的线性化处理。

处理过程中，应考虑量化误差及噪声对测量结果的影响。

数据显示模块负责将处理后的电压值通过LCD显示出来。

在这一过程中，需要对显示内容进行格式化，以确保信息的清晰易读。

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。

摘要数字电压表是对电子电路进行现场检测的常用仪表，本文讨论了一种基于单片机的设计方式，将检测到的数据送入微计算机系统，完成计算、存储、控制和显示等功能。

本文中数字电压表的控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换器采用ADC0809为主要硬件，实现简易数字式直流电压表的硬件电路与软件设计。

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。

数字电压表可以测量0~5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。

关键词：单片机、数字电压表、A/D转换、AT89C51、ADC0808ABSTRACTIn modern measuring technology,it is ofen required to conduct site measuring with a digital voltmeter,The data measured will then be input into the micro-computer system to execute such functions like calculating,storing,controlling and displaying.The simple digital voltmeter control system described in this paper makes use of AT89c51 SC computer and ADC0808 A/D converter to fulfill the designing of the software as well as the electrical circuit.The voitmeter features in simple electrical circuit,lower use of elements,low cost ,moreover,its measuring precision and reliability.The meter is capable of measuring voltage inputs from 1 routes ranging from 0 to 5 volt,and displaying the measurements though an digital code tube of 7 pieces of LED.Keywords： Microcontroller Unit、digital voltmeter、A/D converter、AT89C51、ADC0808目录第一章引言 (2)1.1 概述 (2)1.1.1 课题选择的背景和意义 (2)1.1.2 课题研究的现状和发展趋势 (2)1.2 课题研究的重点 (3)第二章系统总体方案设计 (4)2.1 设计功能要求 (4)2.2 设计思路 (4)2.3 总体设计方案 (4)第3章系统硬件设计 (5)3.1 单片机的选择 (5)3.1.1 AT89C51的结构与性能 (5)3.1.2 AT89C51功能性能 (6)3.1.3 AT89C51功能特性概述 (6)3.1.4 AT89C51的引脚功能说明 (6)3.2 A/D转换器ADC0808 (9)3.2.1 逐次逼近型A/D转换器原理 (9)3.2.2 ADC0808 主要特性 (10)3.2.3 ADC0808的外部引脚特性 (10)3.2.4 ADC0808的内部结构及工作流程 (12)3.3 时钟与复位电路 (13)3.3.1 时钟电路设计 (13)3.3.2 复位电路设计 (14)3.4 LED显示系统设计 (14)3.4.1 LED工作原理及基本结构 (15)3.4.2 LED显示器的选择 (16)3.4.3 LED的显示方式 (16)3.4.4 LED显示器与单片机接口设计 (17)3.4.5 LED译码方式 (17)3.5 系统硬件电路设计 (18)第4章软件设计 (21)4.1 软件设计方案 (21)4.1.1 系统软件设计方案框图 (21)4.2 系统应用程序设计 (22)4.2.1 初始化程序 (22)4.2.2 A/D转换子程序 (22)4.2.3 LED显示子程序 (23)第5章系统的仿真实现 (25)5.1 软件调试 (25)5.2 调试中的问题及解决方法 (25)5.3 显示结果分析 (25)第6章结论 (29)参考文献 (30)致谢 .............................................. 错误！未定义书签。

摘要单片机是一种集成电路芯片，随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，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，以作完善。

由于单片机具有简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点，已经在各个技术领域得到了迅猛发展。

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（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。

本设计重点介绍单片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。

关键词：单片机，数字电压表， A/D 转换器，电压测量AbstractSCM is a kind of integrated circuit chips, along with the computer in the social sector penetration and MCU application is continuously to the deepening, and pushing the traditional control test on the new beneficial update. In real time detection and automatic control of the microcomputer application system, the microcontroller is often as a core component to use, only single chip microcomputer aspects knowledge is not enough, should according to the specific hardware structure, and the view of the specific application of the characteristics of the object software combination to be perfect. Because single chip has a simple practical, high reliability, good performance to price and the advantages of small size, had been in each technology has developed rapidly development.Digital voltmeter (hereinafter referred to as DVM), it is using digital measurement technique, the continuous analogue (dc input voltage) converted into digital form of discontinuous, discrete and to show appearance. The traditional pointer type voltmeter and low accuracy of single function, and can't meet the needs of the digital age, the digital voltmeter by single chip microcomputer, the high precision and strong anti-interference, extensibility, integration is convenient, still can and PC for real-time communication.At present, by all sorts of single piece of A/D converter in the composition of the digital voltmeter, has been widely used in the electronics and electrical measurement, industrial automation instrument, automatic test system, intelligent measurement field, shows A strong vitality. At the same time, the expansion of DVM into general and special digital instruments, the power and the power measurement technology to a new level.This design emphasis of single A/D converter and by they constitute of the digital voltmeter based on single chip microcomputer principle of work. Key words: SCM Digital voltmeter A/D converter V oltage measurement目录摘要 (i)Abstract (ii)1 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 单片机简介 (1)1.3 单片机的应用领域及发展趋势 (3)1.4 研究内容 (3)2 数字电压表 (4)2.1 数字电压表的特点 (4)2.2 数字仪表的发展趋势 (5)3 系统总体设计 (7)3.1 总体方案设计 (7)3.2 设计原理分析 (7)3.2.1 单片机AT89S51 (7)3.2.2 AT89S51的特点 (8)3.2.3 ADC0809工作原理 (8)3.3 硬件电路设计 (8)3.3.1 复位电路 (8)3.3.2 晶振电路 (9)3.3.3 测量、转换电路设计 (10)3.3.4 显示电路设计 (13)3.3.5 电源电路 (17)4 系统程序的设计 (18)4.1 主程序设计 (18)4.2 初始化程序 (18)4.3 显示子程序 (18)4.4 A/D转换测量子程序 (19)4.5 源程序 (20)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)1 绪论1.1 研究背景及意义数字电压表（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。

数字电压表成员：刘同川刘巍龙世同摘要本设计是基于ATmega16单片机开发平台和自动控制原理的基础上实现的一种数字电压表系统。

该系统采用ATmega16单片机作为控制核心，以MAX187为数据采样系统，实现被测电压的数据采样；使用系列比较器检测输入电压的范围，并通过继电器阵列实现了输入量程的自动转换；使用HS1602A LCD液晶显示器显示被测电压。

关键词量程自动转换电压检测MAX187 ATmega16 LCD显示目录一、课程设计目的二、用途及功能三、硬件设计思想和电路原理图1.系统总体设计与框图2.实际电路图2.1单片机系统2.2 AD转换电路2.3信号调理模块2.4继电器模块2.5 LCD显示电路3.总体设计电路图4.硬件单元的使用四、软件设计与流程1.系统软件介绍2.软件程序流程图3.软件功能五、系统测试过程及测试数据六、设计所需的全部资源七、成员分工和工作情况八、参考文献九、附录一、课程设计目的1.实现自动切换量程的数字电压表。

2. 通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识和掌握。

3. 锻炼通过自学与自己探索的方式解决问题的能力。

4. 通过此次课程设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑，校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。

5. 锻炼团队分工合作与协调能力。

二、用途及功能根据待测电压的不同，自动切换量程并检测电压的大小。

三、硬件设计思想和电路原理图1.系统总体设计与框图本系统采用ATMEGAL16L单片机作为控制核心，以12位的A/D转换MAX187为数据采样系统，实现被测电压的高精度数据采集与显示。

2.实际电路图2.1单片机系统本设计是以ATMEGA16L单片机为控制核心,其外围接口电路如图所示。

单片机的PA口主要用于信号检测，PB口用于继电器控制，PC口用于按键输入、过压报警等，PD口用于液晶显示。

2.2 AD转换电路我们利用MAX187作为AD数据采样器件, 它是串行接口方式的A/D转换器，仅有8个引脚，外围接线很少。

摘要随着时代的进步，用指针式万用表测量小幅度直流电压已经显得有些不太方便。

因为指针式的测量不够精确，随着长时间的使用可能会造成欧姆调零以及机械调零的磨损，这都会对数据的测量造成很多困难，而采用数字式电压表来测量就可以避免这种情况的发生，而且操作更加方便。

下面本文将介绍一种由数字电路以及单片机构成的数字电压表的设计方法。

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关键字89C51单片机电压表Keil ADC0832数模转换器目录第一章概述 (5)第二章直流电压表的设计总方案 (7)第三章硬件电路设计 (9)第四章软件电路设计 (23)第五章个人负责模块AD0832驱动程序设计 (26)第六章直流电压表的安装与调试 (33)第七章存在故障分析与进一步改进 (35)第八章结论 (37)参考文献 (38)附录 (39)第一章概述1.1 课程设计的题目直流电压表1.2课程设计的课题概述本设计运用89C51 和ADC0832 进行A/D 转换,根据数据采集的工作原理,设计现数字电压表,最后完成单片机与PC 的数据通信,传送所测量的电压值。

该新数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是0-51V(本设计量程为0-5V)。

电路包括:数据采集电路的单片机最小化系统设计、单片机与PC 接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。

下位机采用89C51 芯片,A/D转换采用ADC0832 芯片。

通过下载口与PC 进行通信,传送所测量的直流电压数据。

1.3课程设计的设计指标（1）利用51系列单片机和相关器件，设计一个直流电压表。

（2）测量电压范围：0-5V（3）测量精度：0.01V（4）设置最低电压阈值，低于该值则系统报警。

（5）其他功能（创新部分）。

提示：为实现设置最低电压阈值，低于该值则系统报警功能，系统可以设置3个功能键，即：K1—设置键、K2—数字加键、K3—数字减键。

第1期(总第58期)黎明职业大学学报No .12008年3月Journa l of L i m i n g Voca ti ona l Un i versityMar .2008收稿日期:2008-02-20作者简介:骆旭坤(1980-),男(汉),福建泉州人,黎明职业大学计算机与信息工程系助教,主要从事嵌入式系统控制方面的研究。

文章编号:1008—8075(2008)01—0031—04・科技研究・基于avr 单片机实现积分式直流数字电压表的设计骆旭坤(黎明职业大学计算机与信息工程系　福建　泉州　362000)摘要:设计中的数字电压表采用AT mega8单片机芯片、运算放大器LM358芯片及电压比较器L M393等芯片,完成3位半数字电压表的硬件电路与软件设计。

控制系统由量程切换、单斜积分式A /D 转换电路等模块构成,将检测到的数据送入PC 系统,实现计算、存储、控制等功能。

该数字电压表电路简单,所用元件较少,成本低,具有精度高、速度快、性能稳定、工作可靠等特点。

关键词:avr 单片机;单斜积分式;直流数字电压表中图分类号:T M932 文献标识码:A 所谓数字电压表就是将连续的模拟量转换成不连续的离散的数字形式并加以显示,从而提高读数准确性,避免视差。

当前,在直流数字电压表的设计中,对模拟信号的采样一般采用专用的A /D 转换器,转换器的精度很大程度影响了数字电压表的准确度〔1～2〕,并且电路需要搭配专门的译码和锁存电路把模拟信号转换成合适的数字信号,这样就使系统的电路设计相对复杂。

因此,为了提高直流数字电压表的准确度,本文提出采用单斜式积分A /D 转换技术,将被测得电压信号变换成一段时间间隔T m ,通过两者的关系函数,测得T m 值后推倒出被测输入电压值。

这种技术较目前常用的双斜式、多斜式转换技术,具有转换速度快,控制环节简单,控制误差小等特点。

1　数字电压表总体设计111　电路设计原理系统以AT mega8单片机芯片〔3〕、运算放大器LM358芯片及电压比较器LM393芯片为核心,硬件电路包括量程选择电路、单斜式积分A /D 转换电路、单片机以及外围电路。

河南科技学院2010 届本科毕业设计设计题目：基于单片机的数字电压表的设计学生姓名：所在院系：所学专业：导师姓名：完成时间： 2011-05-25摘要本文介绍了一种基于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转换主要由芯片ADC0832来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。

数据处理则由芯片AT89C51来完成，其负责把ADC0832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；此外,它还控制着ADC0832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0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。

关键词单片机；数字电压表；A/D转换；AT89C51；ADC0832Design of Simple Digital Voltmeter Based on Single-chipMicrocontrollerAbstractThis paper which introduces a kind of simple digital voltmeter is based on single-chip microcontroller design. The circuit of the voltage meter is mainly consisted of three mould pieces: A/D converting mould piece, A/D converting is mainly completed by the ADC0832, 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 AT89C51 chip, it processes the data produced by the ADC0832 chip and generates the right manifestation codes, also transmits the codes to the manifestation controlling mould piece. Also, the AT89C51 chip controls the ADC0832 chip to work.The voltmeter features in simple electrical circuit, lower use of elements, low cost, moreover, its measuring precision and reliability. The voltmeter is capable of measuring voltage inputs from 1 route ranging from 0 to 5 volt, and displaying the measurements though a digital code tube of 7 pieces of LED.Keywords Single-chip microcontroller; Digital voltmeter; A/D converter; AT89C51; ADC0832目录1绪论 (1)2设计总体方案 (2)设计要求 (2)设计思路 (2)设计方案 (2)3硬件电路设计 (3)单片机最小系统电路 (3)ADC0832介绍 (6)ADC0832主要特点 (7)ADC0832管脚介绍 (7)单片机对ADC0832的控制原理 (8)LED数码管 (10)LED数码管的主要技术参数 (10)LED数码管的引脚说明 (11)LED数码管编码说明 (12)单片机最小系统电路 (13)AD0832电路 (14)四位数码管显示电路 (14)电路原材料清单 (15)使用工具及仪表清单 (16)4软件设计 (17)程序设计总方案 (17)系统子程序设计 (17)初始化程 (17)AD转换子程序 (17)显示子程序 (18)5电压表的调试及性能分析 (19)调试与测试 (19)性能分析 (19)6总结 (20)参考文献 (21)谢辞 (22)附录 (23)附录一程序源代码 (23)附录二电路图 (27)1.绪论在电量的测量中，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在当今的电子世界中，电压表是一种必不可少的测量工具。

随着技术的进步，数字电压表因其精度高、易于读取、稳定性好等优点逐渐取代了传统的模拟电压表。

本文将探讨如何基于单片机设计数字电压表。

一、硬件设计1、1传感器模块传感器模块是数字电压表的重要组成部分，负责将输入的模拟电压转化为可被单片机处理的数字信号。

通常，我们使用ADC（模数转换器）来实现这一功能。

ADC的精度直接决定了电压表的测量精度。

1、2单片机模块单片机是数字电压表的“大脑”，负责控制整个系统的运行。

我们选择具有较高性能和可靠性的单片机，如Arduino、STM32等。

这些单片机都具有丰富的外设接口，便于实现复杂的控制逻辑。

1、3显示模块显示模块负责将单片机的处理结果呈现给用户。

常用的显示模块包括LED数码管、LCD液晶屏等。

选择适合的显示模块，可以大大提升电压表的易用性。

二、软件设计2、1数据采集与处理软件首先通过ADC从传感器模块读取模拟电压，然后对其进行处理，得到实际的电压值。

这一步的关键在于选择合适的ADC算法和设置合适的参考电压。

2、2数据输出与存储处理后的电压值需要被输出并存储起来。

通常，我们使用LCD液晶屏将电压值实时显示出来，同时也可以通过串口将数据传输到计算机或云端进行存储和分析。

三、精度与稳定性优化3、1硬件校准为了提高电压表的测量精度，我们可以在生产过程中对每一块电压表进行硬件校准。

通过调整ADC的参考电压或者在软件中进行校准算法的优化，可以有效提高电压表的测量精度。

3、2软件滤波在实际应用中，由于各种噪声和干扰的存在，电压表的读数可能会出现波动。

我们可以通过软件滤波算法，如平均滤波、卡尔曼滤波等，来减小这些干扰对测量结果的影响。

四、应用与扩展基于单片机的数字电压表不仅可以在实验室或工业现场使用，还可以扩展出更多的应用场景。

例如，通过加入无线通信模块，我们可以实现远程监控；通过加入更多的传感器，我们可以实现多通道的电压测量；通过与计算机或云端进行数据交互，我们可以实现大数据分析和预测。