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引言 (2)1.交流数字电压表的总体设计方案 (3)1.1、交流数字电压表总体设计方案的选择 (3)1.2、系统的总方框图 (4)2.交流数字电压表的硬件电路设计 (5)2.1过压保护电路的设计 (5)2.2、交流电压衰减电路的设计 (6)2.3、量程自动切换电路 (7)2.3.1、双四路模拟开关CD4052的相关介绍 (7)2.3.2、量程自动切换电路的设计 (8)2.4、检波滤波电路的设计 (9)2.5、A/D转换电路的设计 (11)2.5.1、模数转换器的主要技术指标 (11)2.5.2、ADC0808的相关介绍 (12)2.5.3、A/D转换电路的设计 (14)2.6、单片机最小系统电路 (15)2.6.1、单片机的简介 (15)2.6.2、单片机最小系统电路的设计 (18)2.7、显示电路的设计 (20)2.7.1、LED数码管显示器的相关介绍 (20)2.7.2、LED数码管显示器的显示方式 (20)2.7.3、显示电路的设计 (21)2.8、数字电压表电源的设计 (22)3、系统软件的设计 (23)3、总结 (25)参考文献 (26)谢辞 (27)附录一 C51程序 (28)附录二元器件清单 (31)附录三总原理图 (32)附录四 PCB版图 (34)引言在如今的数字化时代中，无论是科研界还是现实生活中，都必不可免地要对电压进行准确且高精度的测量，因为数字电压表具有精度高、误差小、测速快、读数直观、使用便捷等测量特点而受到人们的广泛亲睐。
利用数字化测量技术，数字电压表(简称DVM）是把连续的模拟电压信号转换成相应的离散的数字量形式并通过数码管加以显示的仪表。
而与此相对比，由于传统的指针式刻度电压表测量功能单一、精度较低、误差较大、读数繁琐等测量上的劣势，而逐渐为人们所淘汰。
目前的数字电压表按照用途可分为交流数字电压表和直流数字电压表，可分别实现对交流电压和直流电压的测量。
本设计是基于AT89C52的交流数字电压表，采用多路模拟开关CD4052实现了高低档位的自动切换，利用ADC0808将连续的模拟电压信号转换成离散的8为数字量，作为核心控制的AT89C52单片机将转换结果进行处理后再送到数码管显示电压值。
7107是一块直流电压表，要想测交流电，需先把交流转换成直流本电路中，输入的是0～200.0mV 的交流信号，输出的是0～200.0mV 的直流信号，从信号幅度来看，并不要求电路进行任何放大，但是，正是电路本身具有的放大作用，才保证了其几乎没有损失地进行AC －DC 的信号转换。
因此，这里使用的是低功耗的高阻输入运算放大器，其不灵敏区仅仅只有2mV 左右，在普通数字万用表中大量使用，电路大同小异ICL7107 安装电压表头时的一些要点：按照测量＝±199.9mV 来说明。
1.辨认引脚：芯片的第一脚，是正放芯片，面对型号字符，然后，在芯片的左下方为第一脚。
也可以把芯片的缺口朝左放置，左下角也就是第一脚了。
许多厂家会在第一脚旁边打上一个小圆点作为标记。
知道了第一脚之后，按照反时针方向去走，依次是第 2 至第40 引脚。
（1 脚与40 脚遥遥相对）。
2.牢记关键点的电压：芯片第一脚是供电，正确电压是DC5V 。
第36 脚是基准电压，正确数值是100mV，第26 引脚是负电源引脚，正确电压数值是负的，在－3V 至－5V 都认为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压。
芯片第31 引脚是信号输入引脚，可以输入±199.9mV 的电压。
在一开始，可以把它接地，造成"0"信号输入，以方便测试。
3.注意芯片27,28,29 引脚的元件数值，它们是0.22uF,47K,0.47uF 阻容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。
芯片的33 和34 脚接的104 电容也不能使用磁片电容。
4.注意接地引脚：芯片的电源地是21 脚，模拟地是32 脚，信号地是30 脚，基准地是35 脚，通常使用情况下，这4 个引脚都接地，在一些有特殊要求的应用中（例如测量电阻或者比例测量），30 脚或35 脚就可能不接地而是按照需要接到其他电压上。
－－本文不讨论特殊要求应用。
5.负电压产生电路：负电压电源可以从电路外部直接使用7905 等芯片来提供，但是这要求供电需要正负电源，通常采用简单方法，利用一个+5V 供电就可以解决问题。
7107是一块直流电压表,要想测交流电，需先把交流转换成直流本电路中，输入的是0～200。
0mV 的交流信号，输出的是0～200.0mV 的直流信号，从信号幅度来看，并不要求电路进行任何放大，但是，正是电路本身具有的放大作用，才保证了其几乎没有损失地进行AC －DC 的信号转换。
因此,这里使用的是低功耗的高阻输入运算放大器,其不灵敏区仅仅只有2mV 左右，在普通数字万用表中大量使用，电路大同小异ICL7107 安装电压表头时的一些要点：按照测量＝±199.9mV 来说明。
1。
辨认引脚:芯片的第一脚，是正放芯片，面对型号字符，然后，在芯片的左下方为第一脚.也可以把芯片的缺口朝左放置，左下角也就是第一脚了。
许多厂家会在第一脚旁边打上一个小圆点作为标记。
知道了第一脚之后，按照反时针方向去走,依次是第2 至第40 引脚。
（1 脚与40 脚遥遥相对)。
2。
牢记关键点的电压：芯片第一脚是供电，正确电压是DC5V 。
第36 脚是基准电压,正确数值是100mV,第26 引脚是负电源引脚,正确电压数值是负的,在－3V 至－5V都认为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压.芯片第31 引脚是信号输入引脚，可以输入±199.9mV 的电压。
在一开始，可以把它接地，造成"0”信号输入，以方便测试. 3.注意芯片27，28,29 引脚的元件数值，它们是0。
22uF，47K,0.47uF 阻容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。
芯片的33 和34 脚接的104 电容也不能使用磁片电容。
4.注意接地引脚：芯片的电源地是21 脚，模拟地是32 脚，信号地是30 脚，基准地是35 脚,通常使用情况下，这4 个引脚都接地，在一些有特殊要求的应用中（例如测量电阻或者比例测量）,30 脚或35 脚就可能不接地而是按照需要接到其他电压上。
－－本文不讨论特殊要求应用。
5。
负电压产生电路：负电压电源可以从电路外部直接使用7905 等芯片来提供，但是这要求供电需要正负电源，通常采用简单方法，利用一个+5V 供电就可以解决问题。
目录摘要 (1)Abstract: (1)1 引言 (2)2 设计总体方案 (2)2.1设计要求 (2)2.2 设计方案 (2)3 硬件电路设计 (3)3.1 A/D转换模块 (3)3.2 单片机系统 (4)3.2.1 AT89C51性能和功能 (4)3.3 复位电路和时钟电路 (5)3.3.1 复位电路设计 (5)3.3.2 时钟电路设计 (6)3.4 LED显示系统设计 (6)3.4.1 LED显示器的选择 (6)3.4.2 LED显示器与单片机接口设计 (7)3.5 总体电路设计 (7)4 程序设计 (9)4.1 程序设计总方案 (9)4.2 系统子程序设计 (9)4.2.1 初始化程序 (9)4.2.2 A/D转换子程序 (9)4.2.3 显示子程序 (10)5 仿真 (10)5.1 软件调试 (10)5.2 显示结果及误差分析 (11)5.2.1 显示结果 (11)5.2.2 误差分析 (13)结论 (14)参考文献 (14)附录一程序代码 (16)附录二仪器设备清单 (18)致谢...................................................................................................................... 错误！未定义书签。
基于单片机的简易数字电压表的设计摘要: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ADC0808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；此外,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。
智能交流电压表的设计摘要:电工参数一般包括电压、电流、功率、频率、功率因数等。
在电网调度自动化的设备中需要配置多只测量显示上述电工参数的镶嵌式面板表，如电压表、电流表、功率表等等，其一般均为指针式面板表，精度低，可视距离近，数据需要人工抄录，浪费人力资源，数据管理不便，容易出错。
近年来，随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正在引起测量控制仪表领域的新的技术革命。
本文在研究国内外有关智能仪器仪表最新科研成果的基础上，采用单片机作为测量仪器的主控制器，设计出可与上位计算机进行通信的新型智能交流电压表。
这种以单片机为主体的新型智能仪表将计算机技术与测量控制技术结合在一起，在测量过程自动化，测量结果数据处理以及功能的多样化方面都取得了巨大的进步。
智能化仪表不仅具有传统仪表的显示功能，还应具有通信功能。
把测量到的数据信息发送给上位计算机或远程计算机，接收并执行计算机或其他控制单元发出的指令.智能仪表将作为工厂底层网络的主体，在工业生产的自动化、总线化、网络化方面发挥主导作用。
关键词: 单片机；智能仪表；数据处理；通信DESIGN OF INTELLIGENT AC VOLTAGE METERABSTRACT：Electrical parameter includes voltage,current,power，frequency，power factor,and so on .The adjustment system of electrical network needs many panel instruments that can show the electrical parameter,such as voltage,current,power,ually these instrument is not accurate,wastes manpower resource,and the management of the data is inconvenient and easy to mistake.Recently the development of micro-electronics technology and the advent of SLSI,especially the advent of singlechip,lead to a new revolution in the field of instrument.In this paper，on the basis of studying the up to date fruit of instrument ,a new intellective instrument which adopts singlechip as control core and which can communicate with the PC is designed. This appliance which bases on the singlechip compounds the technology of computer and measure. It is improved very much on processing result and the diversification of function.Intelligent instrumentation is not only traditional instrument display, but also with the communication function. Put measurement information to the data sent to the host computer or remote computers, receive and the implementation of a computer or other control unit issued directives. Intelligent instrumentation as a factory-floor main network, in industrial production automation, bus, Internet-based play a leading role.Keywords: singlechip;intellective instrument;data process;communication.第1章绪论电工参数一般包括电压、电流、功率、频率、功率因数等。
可测频率的数字交流毫伏表设计摘要本设计是基于AD637电路的交流数字毫伏表电路设计。
该毫伏表是基于真有效值转换(True RMS-to-DC Converter)技术，以真有效值转换集成芯片AD637为核心，以微控制器（MCU）为量程转换控制，以高精确度10位分辨率串行A/D转换器为模数转换，通过LCD显示，并辅以必要的外围电路设计而成。
数字交流毫伏表系统主要由MCU控制模块、程控放大器模块、真有效值转换模块、频率测量模块、电压数字显示模块等组成，并且能够根据实际交流电压输入完成相应的量程转换功能，同时使用LCD显示测试电压值。
该电路采用TLC1594高精度串行A/D转换电路，测量范围在Vpp为0-10伏的交流信号，用LCD液晶显示。
正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了电路的基本原理，89C51最小系统的特点，TLC1594的功能和应用，LCD1602的功能和应用。
该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。
关键词真有效值数字显示频率测量TLC1594 A/D转换器引言数字电压表(数字面板表)是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量工具，有关数字电压表的书籍和应用已经非常普及了。
在电气测量过程中，电压是一个很重要的技术参数。
如何准确地测量模拟信号的电压有效值，一直是电测仪器研究的内容之一。
目前，低精度交流数字毫伏表大多采用平均值原理，只能测量不失真正弦信号的有效值，故受到波形失真度的限制而影响测量精确度和使用范围。
真有效值数字仪表可以测量在任何复杂波形而不必考虑波形种类和失真度的特点以及测量精确度高、频带范围宽、响应速度快的特点而得到广泛应用[1]。
在真有效值数字电压表设计中，提高系统的测量精确度、稳定性、改善线性、提高频率响应特性是本设计中的关键。
数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。
和以往的仪器、仪表有所不同的是该设计具有智能调挡功能，它是基于单片机为基础的智能化仪表，是单片机应用领域中的又一个新的亮点。
毕业设计（论文）中文摘要毕业设计（论文）外文摘要目录1．引言 (6)2. 设计工具的简介 (7)2.1 主要设计工具的介绍 (7)2.1.1 PROTEL99简介 (7)2.1.2 绘制PCB时的注意事项 (7)3. 工作原理 (9)3.1一般数字电压表的基本工作原理 (9)3.2 本设计数字电压表的工作原理 (9)3.3 单元电路的原理及设计 (10)3.3.1 输入通道的设计 (10)3.3.2 反相放大器的设计 (11)3.3.3 AC/DC转换部分的设计 (12)3.3.4 量程自动转换电路的设计 (14)4. 整机的组装和调试 (22)4.1 整机的组装 (22)4.2 调试 (22)4.3 校验 (22)4.4 改进方案 (23)结论 (24)心得体会 (24)致谢 (25)参考文献 (25)附录A (27)附录B (29)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，更需要测量弱电的电压，所以毫伏电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
另外，由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式交流毫伏表就是基于这种需求而发展起来的。
随着电子技术的不断发展，电子仪器的发展也是令人瞩目的。
总的来说，电子仪器有两个方向的发展趋势：一是向多功能、多参数、高精度、高速度方面发展，另一个是向实用化、小型化、数字化、廉价的通用或单一用途方面发展。
对于数字式电压表来说，一方面趋向于合并于数字式万用表中，另一方面趋向于使用方便、小型廉价的单一用途电压表。
本文所研制的数字式交流毫伏表的显著特点是测量范围宽，可测电压范围为500V以下，最大分辨率为0.01mV，且可以实现量程自动转换，操作简单，使用方便。
该电压表还具有在—定的测量范围内将量程自动选择在最佳位置的功能，从而可以快速、方便、准确地测量电压。
带频率显示的简易单相交流电压表设计摘要:对输入的单相交流电使用电阻进行分压，再经由单片机处理得到被测量( 单相交流电的有效值以及频率值) 并显示出来"显示采用单片机IO 口直接驱动段式液晶的方式"测试结果表明，该系统的实现方法简单有效，具有较高的实用价值，可以创造较为良好的经济效益"引言在生产和生活中，有许多场合都需要监测市电的电压及频率，需求量很大.市场上有很多此类成熟的产品，实现的方案也很多.本文提出一种成本非常低廉的实现方案，具有很高的性价比供电电源电路为MCU提供直流工作电压( 在本系统中它并不是一稳定的固定值) ; 频率测量电路提供一个经电阻分压了的半波信号，送到MCU的IO 口，经由IO口自带的施密特触发器可以得到一个规则的矩形波，MCU 测得的该矩形波的频率即为交流电的频率; 峰值检测电路获得经电阻分压了的半波信号的峰值，送至MCU的AD转换器的输入端; LED 显示模块用于显示测得的有效值和频率值，MCU模拟专用驱动芯片的驱动信号来驱动LED 显示屏2.电路的硬件设计2.1 MCU的选取测量范围要求为110~300V AC( 有效值) ，精度为1V AC，此范围经由峰值测量电路输出约为1.63~4.45V AD，若选用8位AD 将不能满足精度要求，故选用10位AD.在校正的过程中，需要存储AD转换值，所以还要求MCU自带存储器基于上述考虑选STC12C5604AD-SOP28[1],该芯片为51核，内置10位AD 转换器，内置的PCA模块能够方便地测量频率，内置4K的EEP-ROM,共28个管脚，具体如表1所示.晶振采用4MHz以便进一步降低MCU的功耗.表12.2供电电源电路设计考虑到成本和体积的因素，并结合本系统的电源需求，本系统既不采用开关电源也不采用变压器，而采用全波阻容电源［2］，如图2 所示..图中，电容器C3的容抗为Xc = 1 / (2"rrf C)=1/(2* 3.14* 50* 0.33* 10-6) =3.2I}，可提供的Ic=U/Xc=(110一300) /3.2=(34一93) mAo.该电源用稳压管来稳压得到5V，必定会受到被测交流电的影响，而该5V 又作为MCU 的AD转换器的参考电压，显然必须通过相应的手段来消除该影响才行.2.3 频率测量电路的设计频率测量电路对半波被测交流信号进行分压即可，如图 3 所示.本系统的测量范围为110~300V AC( 有效值) ，取得如图3 所示的恰当的分压电阻.ACFreq连至单片机的IO口，经由IO口自带的施密特触发器可得到规则的矩形波.2.4峰值检测电路的设计峰值检测电路如图3 所示，E2为充电电容，R13为释放电阻，ACVolt 连至单片机AD转换器的AD输入端.2.5 LED 显示电路的设计LED 显示可以使用专用的驱动芯片，为了节省成本，本系统由单片机的IO口模拟驱动信［3］来驱动LED 屏的显示，如图4所示.LED 显示屏的工作电压为5V,1/2Bias,1/4DutN可以显示6个字符，如图5 所示.每个字符由2 个Seg段和4个COM端组成，如图6 所示.在8个时序下同时显示液晶片上的6个字符的时序，如图7 所示.其中JP1为STC 单片机的下载口，如果将JP1-2接地，则系统处于检正状态，若悬空系统则处于测量状态.3电路的软件设计3.1功能要求根据系统的功能要求，仪表软件应能处理如下各种状况，如表2所示.3.2 消除电源电压变化带来的影响的方法电源用稳压管来稳压得到5V，必定会受到被测交流电的影响，测试结果如表3 所示.电源电压是作为MCU 的AD转换器的参考电压的，所以必须消除参考电压变化带来的影响.检正时，建立AD转换结果N 与被测交流电压( 由调压器输出)的关系表，N 受到被测交流电压和电源电压的双重影响; 测量时根据该表便可由N 确定被测交流电压.本系统建立的N 与被测交流电压的校正表共取5点，分别是110V,180V,220V,250V,300V,由调压器依次从小到大输出，同时图8中JP1-2接地.3.3AD采样的时机图3中ACFreq处的信号如图9所示，从图中可看出1时刻发生CCPO 中断，而2 时刻是峰值处，所以AD采样只要从1时刻开始进行，如果当前的AD值比上一个AD值小，说明上一个AD值即为峰值对应的AD值.通过这种方法可以减少在被测信号的一个周期进行AD采样的次数，以便MCU 能有时间去处理其它事务，比如显示等.图( ACFreq处的信号3.4流程图主程序流程图见图10，AD采样流程图见图11，CCPO中断处理程序见图12.图4电路调试结果4.1校正过程图8中JP1-2 接地，调压器输出110V，L,N接调压器输出，LED 显示“-C-”，如果MCU 存入稳定的峰值( 存于内置的EEPRCOM中) ，则LED 显示”-F-”，然后断开L,N与调压器输出的连接.调压器分别输出180V,220V,250V,300V，重复上述过程.如果5个点都校正完成，那么LED 显示…-A-….如果想重新校正，那么请重复上述过程.4.2测量结果经测试，本系统的测量结果与万用表的测量结果几乎是一致的，而且显示稳定，如图13 所示.图#’测量结果5 结语通过建立AD采样值与标准有效值之间的校正表，简便地解决了MCU 工作电压不固定的问题，具有工程应用和参考价值.另外，对于获取峰值对应AD值的处理也具有一定技巧，对于提高MCU的使用效率具有一定的意义.。
