实验七 直流数字电压表设计

简易直流数字电压表的设计-毕业论文<<简易直流数字电压表的设计>>课程设计报告题目：简易直流电压表的设计专业：电子信息科学与与技术年级：学号：学生姓名：联系电话：完成日期：2013年 07月06 日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，设计主要由三部分组成：A/D转换模块，数字处理模块和显示模块。

A/D转换芯片主要由ADC0808来完成。

它的主要功能是把采集到的模拟量转换成数字量并传送到数据处理模块。

数据处理则由AT89C51来完成，其负责把ADC0808传送来的数据量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块去显示；此外它还控制ADC0808的工作。

该系统的数字电压表设计简单，所用的原件少，成本低，且测量精度和可靠行较高。

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端数码管显示出来。

关键字：ADC0808 数字电压表ABSTRACTThis article describes a simple digital voltage meter Based on Single - Chip Microcomputer design, design is mainly composed of three parts : A/D Conversion module, digital processing module, and display module.A/D conversion chips mainly done by the ADC0808. Its main function is to capture to convert analog to digital and delivered to the data processing module.Data processing is done by AT89C51, they are responsible for ADC0808 after a certain amount of data transmitted to data processing, display a corresponding code sent to the display module to display ; in addition it also controls ADC0808 work.The system design of digital voltmeter simple, using the original less, low cost and high measuring accuracy and reliability of rows. This digital 1 - channel analog voltage meter can measure 0-5v DC input voltage values, and through a 7 end of the four - in - one digital display.Keywords : ADC0808 digital voltage meter目录摘要 (3)ABSTRACT (4)1 设计要求及方案选择 (7)1.1设计要求 (7)1.2设计思路 (8)2 理论分析与设计 (8)2.1数码显示电路的设计 (8)2.2数据处理电路的设计 (9)2.3软件处理流程的设计 (9)3 电路设计 (10)3.1 硬件电路的设计 (10)3.2 软件的设计 (12)4 系统测试 (15)4.1调试所用的基本仪器清单 (15)表1 简易数字电压表原件清单 (15)4.2调试结果 (16)4.3 测试结果分析 (17)5 总结 (17)参考文献 (18)1 设计要求及方案选择1.1设计要求（一）任务利用单片机设计并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。

实验七直流数字电压表设计一、实验目的：掌握LED动态显示和A/D 转换接口设计方法。

二、实验原理:实验电路原理图如图A..94所示。

图中显示器采用4位共阴极数码管，并按动态显示方式接线。

A/D转换结束标志采用查询法检查，启动信号由软件模拟产生，时钟信号由Proteus的DClock信号发生器产生，频率为5kHz。

电位器的输出电压送到A/D转换器中转换，转换结果以十进制形式显示在数码管上。

调节电位器可使数码管的显示值发生相应变化。

图A.94 实验7的电路原理图三、实验内容：（1）、学习使用Proteus软件，掌握原理图绘图方法；（2）、学习使用Keil C软件，掌握C51程序编写与调试方法；（3）、理解动态显示与A/D转换工作原理，完成单片机电压采集与显示程序的编写与调试。

四、实验步骤：（1）、在Proteus中绘制电路原理图，按照表A.9将元件添加到编辑环境中；（2）、在Keil中编写C51程序，并使之编译通过；（3）、在Proteus中加载程序，观察仿真结果。

五、实验要求：提交的实验报告中应包括电路原理图、含注释内容的源程序及实验结果分析。

表A.9 实验7的元器件清单（2）、仿真结果：图1图2图3实验结果分析：本实验是使用A/D转换器将模拟信号（电位器输出电压）转换为数字信号，A/D转换器与80C51接在一起，转换结果通过80C51以十进制形式动态显示在四个共阴极数码管上，通过改变模拟信号大小可以显示0~255之间任意数据。

其中A/D转换器启动信号由软件模拟产生，时钟信号由Proteus的DClock信号发生器产生。

如图1，显示器显示“102”，当按RW1的右键时，显示器显示“99”；当按RW1的左键时，显示器显示“105”。

六、实验小结：通过这次实验了解了A/D转换器的工作原理和工作过程，掌握了数码管动态显示程序的编写，更加熟练了Proteus软件的使用和程序的编写。

直流电压表的设计实验报告直流电压表的设计实验报告引言：直流电压表是一种测量电路中直流电压的仪器。

在电子工程领域中，直流电压表是一种常用的测试工具。

本实验旨在设计并制作一台简单实用的直流电压表，以便能够准确测量电路中的直流电压。

一、实验目的：本实验的目的是设计并制作一台直流电压表，通过实验验证其准确性和可靠性。

具体目标如下：1. 理解直流电压表的工作原理；2. 学会使用电流表、电阻器等元器件进行电路设计；3. 测试直流电压表的灵敏度和测量范围。

二、实验原理：直流电压表是基于毫伏表的原理设计的。

毫伏表是一种电压测量仪器，它通过将待测电压与已知电阻串联，通过测量电流大小来计算待测电压的值。

直流电压表的关键是选择合适的电阻值，以确保测量电流的幅度适中，既能够保证测量精度，又不会对待测电路产生明显的影响。

三、实验材料和仪器：1. 直流电源；2. 电流表；3. 电阻器；4. 连接线；6. 待测电路。

四、实验步骤：1. 将直流电源的正极与待测电路的正极连接，负极与待测电路的负极连接；2. 将电流表的正极与待测电路的正极连接，负极与电阻器的一端连接；3. 将电阻器的另一端与待测电路的负极连接；4. 打开直流电源，调节电压大小，观察电流表的读数；5. 记录电流表的读数和待测电压的实际值；6. 重复步骤4和步骤5，改变待测电压的大小，以验证直流电压表的准确性和可靠性。

五、实验结果和分析：通过实验测量，我们得到了一系列的待测电压和电流表的读数。

根据实验数据，我们可以绘制出待测电压和电流表读数的关系曲线。

通过分析曲线，我们可以得出以下结论：1. 直流电压表的灵敏度较高，能够准确测量待测电压的变化；2. 直流电压表的测量范围较广，能够满足大部分实际测量需求；3. 直流电压表的测量精度较高，能够满足精确测量的要求。

六、实验总结：通过本实验，我们成功设计并制作了一台直流电压表。

实验结果表明，该直流电压表具有较高的灵敏度、较广的测量范围和较高的测量精度。

实验十七直流电压表的设计一、实验目的返回1. 理解双积分A/D转换器7109及数字电压表的工作原理。

2. 掌握直流电压表的界面设计和软件设计。

3．测量数据的误差分析。

二、实验任务和内容1. 设计一个直流电压表，设计要求为（1）测量量程分为200mV、400mV、800mV、2V、4V、8V；（2）测量分辩率为12bit；（3）测量对象可选择为可调电位器的输出或外部电压2. 设计完成后，用电压表不同量程进行测量，求相对误差。

三、实验器材1. 计算机(具有运行windows2000和图形化控件的能力) １台2. SJ-8002B电子测量实验箱１台3. Q9连接线１根4. 4 1/2数字万用表１台四、实验原理1、直流电压表原理直流电压表的测量原理是，被测模拟直流电压经输入放大后，经A/D转换器为数字量，通过计算机的EPP接口传到计算机进行数据处理，将测量结果显示在计算机屏幕上。

本实验使用“SJ8002B电子测量实验箱”的双积分A/D转换器7109完成直流电压的数字化转换，采样 PC机的虚拟仪器软件平台（LabVIEW）完成界面设计和软件设计，实现直流电压的数字化测量。

测量原理如图1所示图1 直流电压测量原理框图4.2 A/D7109的接口工作原理本实验双积分A/D转换器ICL7109实验电路图。

图2 双积分式A/D转换器7109测量电压原理图ICL 7109 是双积分式12 位A/D转换器，转换时间由外部时钟周期决定，为10140/58个时钟周期。

其主要引脚定义如下：① B1～B12：12bit的数据输出端②OR：溢出判别，输出高电平表示过量程；反之，数据有效。

③POL：极性判别，输出高电平表示测量值为正值；反之，负值。

④MODE：方式选择，当输入低电平信号时，转换器处于直接输出工作方式。

此时可在片选和字节使能的控制下直接读取数据；当输入高电平时，转换器将在信号信号握手方式的每一转换周期的结尾输出数据（本实验选用直接输出工作方式）。

西安科技大学综合实验报告学院:专业名称:设计题目: 直流电压的测量姓名:学号:指导教师:直流电压的测量1.实习内容、要求及指标1.1设计一个可变量程的数字式直流电压表，要求及设计指标如下：(1)测量范围：20mV-1000V 设置4个量程：200mV-2V,2V-20V,20V-200V,200V-2000V.（2)测量精度：200mV（3)测量误差允许范围：<=1%。

(4)显示：用四位七段数码管显示电压读数。

1.2设计方案中能用软件完成功能的尽量用软件实现，这样可以减少产片的成本，也减少精简的一些干扰。

1.3本实验采用的是STC12C5A32AD单片机。

2.测量原理及电路设计2.1数字式直流电压测量原理数字式直流电压表的组成结构图如下图所示：图1数字直流电压表结构图直流电压经过输入电路变换为合适的电压后，用A/D转换器将模拟电压变换成数字量，再由电子计数器对数字计数得到测量结果，逻辑控制电路控制电路的协调工作，在时钟的作用下顺序完成整个测量过程。

这次设计采用多的是STC12C5A32AD系列带A/D转换的单片机，电压输入型A/D，可做温度检测，电池电压检测，按键扫描，频谱检测等。

10位A/D转换结果计算公式如下：（ADC_DATA[7:0],ADC_LOW[1:0]=1024*Vin/Vcc.2.2直流电压测量原理框图如下：图4，多量程分压器原理采用这种分压电路虽然可以扩展电压表的量程，但在小量程档明显降低了电压表的输入阻抗，着在实际使用中是所部希望的，所以，实际数字万用表的直流电压档为下图所示:他能在不降低输入阻抗的情况下达到相同的分压效果。

2.4直流小电压信号图5，直流小信号放大电路对于直流小信号（ 20Mv-200Mv ）的测量，需要设计信号放大电路将信号适当的放大再进行AD采样，放大电路原理如下图所示：3.硬件电路原理图及调试过程：图6.外接硬件电路原理图这次课程设计我们花在焊接和程序的编写上的时间并不是太多，电路设计和系统调试才占用了大部分的时间。

直流数字电压表设计方案及原理直流数字电压表是一种用于测量直流电压的电子设备。

其设计方案及原理如下：设计方案：1. 选择合适的电压测量范围：根据实际需求选取合适的电压测量范围，可以是几个固定的范围或可调节的范围。

2. 选择适当的电压分压电阻：为了避免将高电压直接施加在测量电路上，通常会使用电压分压电阻将输入电压降低到安全范围内。

3. 选择合适的运算放大器：运算放大器用于放大电压信号，并将其转换为数字信号。

选择合适的运算放大器可以保证测量的准确性和稳定性。

4. 添加A/D转换器：A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号，以便于微处理器或显示器进行处理和显示。

5. 添加微处理器或显示器：微处理器可以对转换后的数字信号进行处理、计算和显示。

显示器可以直接显示测量结果。

原理：1. 电压分压：通过选择合适的电阻进行电压分压，将输入电压降低到运算放大器可接受的范围内。

2. 运算放大器放大：运算放大器将输入电压放大到合适的范围内，通常使用差分放大器进行放大，并通过负反馈控制放大倍数。

3. A/D转换：通过A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号。

A/D转换器将连续的模拟信号离散化为一系列数字值，通常使用逐次逼近型或积分型A/D转换器。

4. 数字处理和显示：微处理器对转换后的数字信号进行处理和计算，可以进行单位转换、数据平滑等操作，并将结果显示在显示器上。

总结：直流数字电压表通过电压分压、运算放大、A/D转换和数字处理等步骤，将输入的直流电压转换为数字信号，并通过显示器显示测量结果。

设计方案需要选择合适的电压测量范围、电压分压电阻、运算放大器、A/D转换器和显示器，以保证测量的准确性和稳定性。

直流电压表(总7页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--简易直流电压表——单片机课程设计摘要本报告介绍了以8051单片机为核心，以ADC0809模数转换芯片采样，以数码管显示的具有一定精度测量功能的直流数字电压表。

制作过程中的关键问题在于单片机程序对量化值的处理即如何将量化值转换为数码值并显示。

对于此问题，本实验采用汇编语言编辑程序，运用除法取余计算解决量化值的处理。

一、设计任务和要求1、设计任务设计制作一个简易直流电压表，该直流电压表能测量直流电压。

2、设计要求①能测量电压0—5V ，0—50V 两档，输入阻抗>200K 。

②数码管显示共3位，其中1位小数（—或000—999V ）。

③要有输入信号超范围的保护电路。

3、方案论证AD 转换方案：采用ADC0809模数转换芯片。

该芯片为8位二进制转换芯片，把基准电压量化成256等份，然后通过逐次逼近法，对外部的模拟信号进行取样比较，确定其所在的等级，即所对应的8位二进制数的大小，由此可知，8位转换芯片的精确度为基准电压除以256。

基准电压值越低，精度越高，但代价是量程越小。

二、实际制作和调试1、测试仪器和方法测试仪器：直流稳压电源、数字万用表。

50.02256VV ≈500.2256VV ≈测试方法：因为直流稳压电源的显示输入电压值不够准确，所以以万用表测得的输入电压为准。

将数码管显示的直流电压表测量值和输入电压做比较，确定直流电压表的测量误差。

2、软件调试1）程序设计思想; ①主程序:系统上电，开中断，AD 模块将模拟量转换成数字量送到51单片机中处理成十进制的数，再调用显示模块进行显示。

②A/D 转换模块：A/D 转换子程序用来控制对模拟输入电压的A/D 转换，转换值存入9000H 单元，并对其进行处理，将其对应的数值存入30H-32H 内存单元。

ADC0809的_AD CS 接地址译码CS1。

电子技术基础课程设计题目名称：直流数字电压表指导教师：唐治德学生班级：学号：学生姓名：评语：成绩：重庆大学电气工程学院2015年7月3日目录一、内容摘要二．课程设计任务与要求2.1设计目的2.2设计求三．设计思路和方案选择3.1 设计思路3.2 方案选择四．工作原理4.1 基本原理框图4.2 ICL7107的工作原理4.3原理图五．电路设计与仿真六、系统调试与结果分析6.1调试方法6.2测试结果分析六．元器件清单八、总结及心得体会九、参考文献内容摘要伴随着电子技术科学的发展，电子测量技术已成为广大电子技术工作者必须掌握的一门科学技术，同时对测量的精度和功能的有着更高的要求。

电压是电子测量的一个主要参数，由于电压测量在电子测量中的普遍性与重要性，因此对电压测量的研究与设计有着非常重要的意义。

本次设计的主要设计内容为三档直流电压表。

在设计过程中由于第一次接触这种芯片，对该芯片不是很熟悉，我们参阅了大量前人的设计，在此基础上，运用A / D转换器ICL7107构建了一个直流数字电压表。

本设计首先简要介绍了设计电压表的主要方式，然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程和芯片的工作原理，本设计中我们展示了两种方案，手动换挡的自动换挡，在各方案中也给出了两种方案的优缺点。

同时也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。

关键字：ICL7107芯片，数字电压表，A\D转换，比较器，CC4006双向模拟开关。

课程设计任务及要求2.1设计目的1、掌握双积分A/D转换的工作原理和集成双积分A/D转换器件的设计方法2、掌握常用数字集成电路的功能和使用2.2设计要求1.设计直流数字电压表2.直流电压测量范围：0V~1.999V，0V~19.99V，0V~199.9V。

3.直流输入电阻大于100kΩ。

4.画出完整的设计电路图,写出总结报告。

5.选做内容：自动量程转换。

设计思路和方案选择3.1设计思路根据设计要求和功能，我们考虑了多种可行性方案。

许昌学院软件职业技术学院《电子测量技术技术》《电子测量技术》直流数字电压表设计院系软件职业技术学院专业应用技术2班学生姓名郭妍学号 5103130016目录一、题目及设计要求……………………………………………………………………3页二、主要技术……………………………………………………………………………3页三、方案选择…………………………………………………………………………… 3页四、电路设计原理……………………………………………………………………… 3页4.1 模数转换………………………………………………………………………… 4页4.2 数字处理及控制……………………………………………………………………5页五、电路图分介绍……………………………………………………………………… 5页5.1 AT89C51介绍………………………………………………………………………6页 5.2排阻介绍……………………………………………………………………………7页 5.3 晶振电路……………………………………………………………………………7页 5.4 复位电路……………………………………………………………………………8页 5.5 ADC0808介绍………………………………………………………………………8页 5.6共阴极数码管………………………………………………………………………9页 5.7模拟输入电路………………………………………………………………………9页5.8总设计图……………………………………………………………………………10页5.9仿真图………………………………………………………………………………10页六、设计程序……………………………………………………………………………11页七、心得体会……………………………………………………………………………14 页直流数字电压表电路设计报告一、题目及设计要求利用单片机AT89C51与ADC0808设计一个数字电压表，能够测量0～5V 的直流电压值，精度越高越好。

直流数字电压表的设计姓名：班级：电子 082学号：2008131009指导教师：2010年6月22日目录摘要 (3)引言 (4)第一章作品设计要求与方案选择 (5)§1.1设计目的 (5)§1.2作品要求 (5)§1.3各模块方案选择与论证 (5)第二章数字电压表原理 (7)第三章系统硬件电路设计与实现 (8)§3.1电源部分 (8)§3.2A/D转换电路 (8)§3.3接口电路的设计 (12)§3.3.1时钟电路 (12)§3.3.2复位电路部分 (13)§3.4显示电路的设计 (13)第四章系统软件设计 (15)第五章调试 (16)§5.1系统软硬件调试 (16)§5.2测试数据 (17)第六章总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┈┈15致谢 ................... 错误！未定义书签。

参考文献 (19)附录 ................... 错误！未定义书签。

摘要本电路主要采用AT89S51芯片和ADC0809芯片来完成一个简易的数字电压表，能够对输入的0～5 V的模拟直流电压进行测量，并通过一个4位一体的7段LED数码管进行显示。

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AT89S51来完成，其负责把A DC0809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。

关键词：数字电压表AT89S51 ADC0809The ci rcuit is m ai nl y t o m ake a sim pl e di gi t al volt age met er wi th t he adoption of AT89S51 and ADC0809 chips whi ch can m easure the i nput analog DC volt age of 0～5 V . It shows the volt age t hrough an i nt egral di gi t al code tube of 7 pi eces of LED. The ci rcuit of t he Volt age m et er i s m ai nl y consis t ed of three m ould pi eces:A/D converti ng m oul d pi ece, dat a processing m oul d pi ece and m ani fes t at ion cont rolli ng moul d pi ece. A/D conver t i ng is m ainl y com pl et ed b y t he ADC0809, it convert s the col l ected analog dat a i nt o the di gi t al dat a and transmi ts t he out come t o t he m ani fest at ion cont roll ing m ould pi ece. Dat a processi ng i s m ai nl y com pl et ed b y t he AT89S51chi p, it processes the dat a produ ced b y t he ADC0809 chi p and generat es t he ri ght m anifest ati on codes, al s o transmi ts the codes t o t he m ani fes t ation cont roll ing m ould pi ece. Als o, the AT89S51 chi p cont rols t he ADC0809 chip t o work.KE YWORDS:Di git al volt age m et er , ADC0809 ,AT89S51.引言数字电压表简称DV M，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。

电子技术课程设计报告题目名称：直流数字电压表的设计姓名：学号：班级：指导教师：重庆大学电气工程学院2010 年6 月直流数字电压表摘要：传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。

而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强等优点而被广泛应用。

本设计给出基于MC14433双积分模数转换器的一种电压测量电路。

数字电压表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。

该系统由MC144333位半A\D转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、MC4543BCD七段锁存-译码-驱动器、基准电源MC1403和共阳极LED发光数码管组成。

本次设计的简单直流数字电压表的具体功能是：最高量程为1999V，分四个档位量程，即0~1.999V，0~19.99V0~199.9V，0~1999V，可以通过调档开关来实现各个档位。

一、设计内容及要求：1)设计直流数字电压表；2)直流电压测量范围：0V~1.999V，0V~19.99V，0V~199.9V，0V~1999V。

3)直流输入电阻大于100kΩ。

4)画出完整的设计电路图,写出总结报告。

5) 选做内容：自动量程转换。

二、比较和选定设计的系统方案，画出系统框图：方案：本次设计的直流数字电压表由测量电路、双积分模数转换电路电路、数码显示电路和量程转换电路组成，原理框图如图1 所示。

测量电路和量程转换将宽范围的输入直流电压变换为模数转换电路输入电压范围的直流电压，模数转换电路将其转换为数字量，送数码显示电路显示测量值。

三、单元电路设计、参数计算和器件选择：1）量程转换电路：R1、R2、R3、R4对输入电压进行分压，使x V 直流输入电压的范围是0V~2V 。

由于直流输入电阻要求大于100k Ω，设定总电阻为1000K Ω。

列出方程计算各电阻阻值：41234431234432123412340.0010.010.11000R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R K ⎧=⎪+++⎪+⎪=⎪+++⎨⎪++⎪=+++⎪⎪+++=Ω⎩ 得：1234900;90;9;1R K R K R K R K =Ω=Ω=Ω=Ω 图2 量程转换电路图1直流数字电压表原理框图图3 小数点控制仿真电路（如图所示，当被测电压为6V时，百位上的小数点亮）2）双积分模数转换电路：集成双积分模数转换器MC14433原理电路和引脚图如图4所示。