山东建筑大学
课程设计说明书
题目：基于单片机的直流电压检测系统设计课程：单片机原理及应用B课程设计
院（部）：信息与电气工程学院
专业：通信工程
班级：通信111
姓名：张安珍
学号：2011081342
指导教师：张君捧
完成日期：2015年1月
目录
摘要......................................................... I I 正文.. (1)
1 设计目的和要求 (1)
3 设计内容和步骤 (2)
3.1单片机电压测量系统的原理 (2)
3.2 单片机电压测量系统的总体设计 (3)
3.2.1 硬件选择 (4)
3.2.2 软件选择 (4)
3.3 硬件电路的设计 (4)
3.3.1 输入电路模块设计 (4)
3.3.2 LM7805稳压电源电路介绍 (5)
3.3.3 显示模块电路设计 (5)
3.3.4 A/D转换设计 (7)
3.3.5 单片机模块的简介 (9)
3.4系统软件的设计 (12)
3.4.1主程序的设计 (12)
3.4.2 各子程序的设计 (14)
总结与致谢 (16)
参考文献 (17)
附录一系统整体电路图 (18)
附录二 A/D转换电路的程序 (19)
附录三 1602LCD显示模块的程序 (21)
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。本设计在查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ADC0832构建了一个直流数字电压表。本文首先简要介绍了单片机系统的优势，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。
本文介绍了基于89S51单片机的电压测量系统设计，介绍1602LCD液晶的功能和ADC0832的转换原理。该电路设计简单，方便。该设计可以测量0~5V的电压值，并在1602LCD液晶上显示出来。
本系统主要包括三大模块：主程序模块、显示模块、A/D转换模块，绘制点哭原理图与工作流程图，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路，在软件编程上，采用了c语言进行编程，开发了显示模块程序，A/D转换程序。
关键词：89S51单片机；1602LCD液晶；ADC0832
正文
1 设计目的和要求
设计目的：
电压是属于电子测量中的一个重要组成部分。了解，测出各种电压的值，有助于让我们更加安全、方便的使用电压。因为研究电压的测量值具有重要价值。
传统的指针式电压表功能单一、精度低，已经满足不了现在时代的需求，而采用单片机的数字电压表，精度高、抗干扰能力强，可扩张性强、集成方便，还可与PC实行实时通信，目前，由各种单片机和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。
基于单片机的电压检测系统设计，控制系统采用89S51单片机，A/D转换器采用ADC0832为主要硬件，实现数字电压表的硬件电路与软件设计。数字电压表可以测量0~5V的输入电压值，并在1602LCD液晶模块上显示。
要求：
1．根据已知参数对输入信号特征进行分析、需求分析，选择确定单片机型号、各种外围芯片型号，完成系统硬件设计。
2．基本教学要求：每人一台计算机，计算机安装Keil、Protel等软件。
3. （利用单片机设计并制作简易的直流数字电压表，能够测出0～5V的直流电压，电路组成框图如图所示。
（1）测量精度0.02V。
（2）利用数码管或者液晶显示器显示电压值。
（3）测量范围0～5V。
3 设计内容和步骤
3.1单片机电压测量系统的原理
运算放大器是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。
数模转换器数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的位权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其位权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。这就是组成D/A转换器的基本指导思想。
D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。数字量以串行或并行方式输入、存储于数码寄存器中，数字寄存器输出的各位数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为1的位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值，再由求和电路将各种权值相加，即得到数字量对应的模拟量。
单片机硬件特性：
1、主流单片机包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。
2、系统结构简单，使用方便，实现模块化；
3、单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障；
4、处理功能强，速度快。
5、低电压，低功耗，便于生产便携式产品
6、控制功能强
7、环境适应能力强。
