简易数字交流电压表

第一章技术指标1.系统功能要求交流数字电压表的功能是测量正弦电压的有效值，然后以数码管显示测量结果。

2.系统结构要求交流数字电压表的系统结构方框图如下图所示：3.电气指标●被测信号频率范围：10Hz~10KHz●被测信号波形：正弦波●显示数字含义：有效值●档位：分三档：① 1.0V~9.9V；②0.10V~0.99V;③0.010V~0.099V 。

●显示方式：两位数码显示4.扩展指标可自动换挡5.设计条件●电源条件：直流稳压电源提供±5V。

●可供选择的器件：TL084 运算放大器2片74139 二四线译码器1片（模拟开关实现档位指示，故实际电路未采用74139）CC4052四选一模拟开关1片74161四位二进制计数器1片4511显示译码器 2 片2AP9检波二极管2只发光二极管3只28C64存储器1片ADC0804A/D转换器1片半导体数码管C392 2片电容电阻自选第二章整体方案设计1.算法设计数字电压表（Digital V oltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流或交流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

它利用A/D转换原理，将被测模拟量转换成数字量,并用数字方式显示测量结果的电子测量仪表。

2.整体方案实验时的输入为交流电压，为测量其有效值，应先将输入信号进行整流，得到一个稳定的直流电压后，再将其进行模数转换，最终通过数字形式显示出来。

而交流是指输入的信号是正弦波，电压表需要显示的是正弦信号的有效值。

电路中需有交直流转换。

由测量电压范围可知，显示输入电压的有效值在0.01V至9.9V范围，分成三档。

意味着输入正弦信号的峰峰值为0.028V至28V。

因此，输入需有量程转换及衰减电路。

将该电路分成数电和模电两部分来设计，模电部分完成交流直流转换工作，数电部分负责实现模数转换和具体结果的显示，两部分电路分别实现后再拼接完成。

2.交流数字电压表组成框图被测信号V i经输入电路衰减后，经量程放大器放大，经过整流电路，被积分电路转化成直流信号，再由可变增益放大器调节，以适合A/D转换器输入电压的要求，然后用存储器实现二进制码到BCD码的转换进去显示译码器最后由数码管显示出来。

-目录绪论 (1)第1章系统总体方案选择与说明 (3)1.1 项目分析及其设计 (3)1.1.1 通道转换方案设计 (3)1.1.2 显示部分方案设计 (3)第2章系统总体结构与工作原理 (4)2.1 系统结构框图 (4)2.2 工作原理 (4)第3章硬件设计说明及计算方法 (5)3.1 单片机的选择及时钟电路 (5)3.2 LED显示电路设计与器件选择 (6)3.3 A/D转换模块及转化电路设计 (8)第4章软件设计与说明 (9)4.1 数字电压表系统软件设计方案确定 (10)4.2 数字电压表应用程序设计 (12)第5章调试结果及其说明 (12)5.1 调试结果及其说明 (12)总结 (13)参考文献 (15)附录A 系统原理图 (16)附录B 系统源程序 (17)绪论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。

数字电压表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电压表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。

本设计采用了以单片机为开发平台，控制系采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。

系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。

简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。

模拟式电压表具有电路简单、成本低、测量方便等特点，但测量精度较差，特别是受表头精度的限制，即使采用0.5级的高灵敏度表头，读测时的分辨力也只能达到半格。

再者，模拟式电压表的输入阻抗不高，测高阻源时精度明显下降。

数字电压表作为数字技术的成功应用，发展相当快。

数字电压表（Digital VoIt Me-ter，DVM），以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。

电子测量结课作业简易数字电压表指导教师：学院：专业班级：姓名：学号：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AT89C52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LCD1602液晶屏显示出来。

关键词: 单片机；数字电压表；A/D转换；AT89C52；ADC0832目录1 数字电压表的简介 01.1数字电压表简介 01.2数字电压表的的背景与意义 02 设计总体方案 (2)2.1 设计要求 (2)2.2 设计思路 (2)2.3 设计方案 (2)3 硬件电路设计 (4)3.1 A/D转换模块 (4)3.2 单片机系统 (6)3.3 复位电路和时钟电路 (9)3.4 LCD显示系统设计 (10)3.5 总体电路设计 (12)4 程序设计 (13)4.1 程序设计总方案 (13)4.2 系统子程序设计 (13)5 仿真 (15)5.1软件调试 (15)5.2显示结果及误差分析 (15)5.2.1 显示结果 (15)5.2.2 误差分析 (17)结论 (19)参考文献 (20)附录............................................................................................... 错误！未定义书签。

1 数字电压表的简介1.1数字电压表简介在电量的测量中，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。

交流电压表产品名称：B600-AC1-1V1交流电压表主要功能参数：测量并显示单相电压，PT变比可设，标称输入：100V/220V/380V产品说明1、概述B600-AC1-1V1交流电压表适用于电力电网、自动化控制等领域，用于监测电压。

仪表采用LED数码管显示形式，具有精度高，电磁兼容性好，外形美观等特点。

2、通用技术参数项目指标精度等级0.5级，频率0.2级显示位数四位，另加符号位输入标称输入交流：电流1A、5A；电压100V、220V、400V直流：0~20mA；4~20mA；0-5A；5A以上配分流器输入；0~10V 过量程持续：1.2倍，瞬时；电流10倍/5秒，电压2倍/1秒频率50H z±10%输出信号DC4～20mA或RS-485或无源继电器接点工作电源AC ( 85～265)V或DC ( 100～275)V 功耗﹤5VA绝缘强度2kV，1分钟（试验电压为交流有效值）绝缘电阻≧100MΩ平均无故障工作时间≧60000小时工作条件环境温度：-25℃～55℃，相对湿度≤95%，无腐蚀气体场所海拔高度≦2500米变送输出DC4～20mA，负载能力≤500Ω数字输出RS485输出，Modbus–RTU协议报警输出常开接点输出，250V AC/30V DC，5A3、外形及开孔尺寸仪表外观型号外形代号面框尺寸（mm）屏装配合尺寸（mm）开孔尺寸（mm）总长（mm）备注16槽形1158*78150*70151*7114242方形2120*120110*110111*1111056方形372*7266*6667*671055槽形596*4890*4291*45869方形696*9690*9092*92102微方形748*4844*4445*45954、订货须知订购请标明仪表完整型号及数量，工作电源及额定输入参数，若为简易型数显仪表，还需提供CT或PT变比。

例如：B600-AC6-3A2三相交流电流表 2只，工作电源：AC220V，输入：5A；B600-AC1-1A1D单相交流电流表 2只，工作电源：AC220V，输入：5A，CT变比100/5；B600-AC6-3AV1三相交流电流电压组合表 2只，工作电源：AC220V，输入：5A/380V；B600-AC1-1Y2功率因数表 2只，工作电源：AC220V，输入：5A/100V；B600-DC5-1A1直流电流表 2只，工作电源：AC220V，输入：4-20mA，显示0-50Hz。

《单片机原理与接口技术》课程设计报告设计题目：简易数字电压表设计专业班级：电信1202 学号：2012001452学生姓名：庞宏平同组人：万培石一雄指导教师：武娟萍太原理工大学课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺指导教师签名：日期：2015.6简易数字电压表设计目录1．引言 (4)1.1设计任务 (4)1.2 设计要求 (5)2．硬件电路设计 (5)2.1 系统的硬件构成及功能 (5)2.2 AT89S51单片机及其引脚说明 (6)2.3 ADC0808引脚及功能说明 (7)2.4 ADC0808的外部引脚特征 (8)2.5 ADC0808的内部结构及工作流程 (9)3.LCD显示系统以及74LS373 (10)3.1 LCD显示系统设计 (10)3.2 74LS373引脚图及功能 (11)3.3 总体电路设计 (13)4．程序设计 (14)4.1 程序设计总方案 (14)4.2 系统子程序设计 (15)5 .软件测试及仿真 (16)5.1 软件调试 (16)5.2 显示结果及误差分析 (17)5.3 附加功能 (18)结论 (19)附录程序代码 (20)第1章引言本次课程设计利用单片机技术来实现一台简易数字电压表，具有性能可靠、电路简单、成本低等特点。

1.1数字电压表概述电压表应用十分广泛，但大部分是模拟电压表，而由于其特性，反应速度慢，读数麻烦并且误差较大，所以为适应不断快速的高速信号领域，已经广泛使用数字电压表。

本实验设计是基于51单片机开发平台实现的一种数字电压表系统。

该设计采用AT89S51单片机为核心，以ADC0809为模数转换数据采样，实现被测电压的采样。

1.2此次设计任务1.2.1设计任务设计制作一个简易数字电压表，该直流电压表能测直流电压目标：基于MCS—51单片机，对设计硬件电路和软件程序应用的设计，使用发光二极管来显示所要测试模拟电压的数字电压值。

简易数字显示交流毫伏表摘要：本系统由高级模拟器件、CPLD，可实现具有自动量程转换功能的真有效值测量、交流频率测量和标准幅度可控的正弦波输出等功能。

测量部分具有高输入阻抗（R ≥2M,C<2.5pF），宽频带范围（10 HZ-5M HZ）,宽电压范围（1mV-250V）,高精度（有效值≤１％，频率<10-6）的优越性能。

可满足多方位的需要。

关键词：静电计频率计高频放大真有效值1.系统方案选择与论证1.1设计要求设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表，示意图如图-1所示。

图-1 简易数字显示交流毫伏表示意图1.1.1基本要求（1）电压测量a、测量电压的频率范围100Hz～500KHz。

b、测量电压范围100mV～100V（可分多档量程）。

c、要求被测电压数字显示。

d、电压测量误差±5%±2个字。

e、输入阻抗≥1MΩ，输入电容≤50pF（本项可不做测试，在电路设计中给予保证）f、具有超量程自动闪烁功能。

（2）设计并制作该仪表所需要的直流稳压电源。

1.1.2发挥部分（1）将测量电压的频率范围扩展为10Hz～1MHz。

（2）将测量电压的范围扩展到10mV～200V。

（3）交流毫伏表具有自动量程转换功能。

（5）其他。

1.2系统基本方案及框图根据题目要求及适当的发挥，我们的硬件电路主要包括输入信号的有效值测量、输入信号的频率测量。

其中前两者构成一个测量系统。

测量系统包括：信号调理模块、A/D，D/A模块、信号真有效值转换模块、CPLD频率测试模块、算法控制器模块、键盘显示模块、语音播报及打印模块、电源模块等。

图-3所示。

为实现各模块的功能，分别作了几种不同的设计方案并进行了论证，我们选取了较好的方案实现。

图-3 测量系统框图1.2.1各模块方案选择和论证（1）有效值测量部分：方案一：用分立元件搭焊高频放大电路，用精密整流电路测量输入信号的真有效值。

这种方案成本较低。

但是这种电路结构复杂，调试困难，精度低，温漂大，稳定度低。

摘要--------------------------------------------------------2 1.数字电压表的简介------------------------------------------31.1数字电压表的发展--------------------------------------31.2数字电压表的分类--------------------------------------42.设计的目的------------------------------------------------53.设计的内容及要求------------------------------------------54.数字电压表的基本原理--------------------------------------54.1数字电压表各模块的工作原理----------------------------54.2数字电压表各模块的功能--------------------------------54.3数字电压表的工作过程----------------------------------65.实验器材--------------------------------------------------76.电路设计实施方案------------------------------------------76.1.实验步骤---------------------------------------------76.2各个模块设计------------------------------------------86.2.1 基准电压模块-----------------------------------86.2.2 3 1/2位A/D电路模块---------------------------106.2.3 字形译码驱动电路模块--------------------------126.2.4 显示电路模块----------------------------------136.2.5 字位驱动电路模块------------------------------167.总结-----------------------------------------------------17 参考文件---------------------------------------------------18 附录-------------------------------------------------------19本文介绍了一种简易数字电压表的设计。

简易数字电压表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电压表的基本工作原理和电路连接方式；2. 学生能够掌握简易数字电压表的使用方法和读数技巧；3. 学生能够了解电压的单位换算，并能进行简单的计算。

技能目标：1. 学生能够正确连接电压表的电路，并进行电压测量；2. 学生能够通过操作简易数字电压表，准确读取电压值，并记录数据；3. 学生能够运用所学知识解决实际电路中的电压问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子测量工具的兴趣，激发学习电子技术的热情；2. 培养学生严谨、细致的实验态度，注重实验操作的规范性和安全性；3. 培养学生团队合作精神，学会分享和交流实验过程中的心得体会。

课程性质分析：本课程为电子技术基础课程，以实验为主，结合理论教学。

简易数字电压表是电子测量工具的基础，通过本课程的学习，使学生掌握基本的电压测量方法。

学生特点分析：学生为初中生，具备一定的物理知识和实验操作能力。

学生对电子技术感兴趣，但可能对电压表的使用方法和电路连接不够熟悉。

教学要求：1. 理论与实践相结合，注重实验操作技能的培养；2. 注重启发式教学，引导学生主动探究和解决问题；3. 关注学生的个体差异，提供个性化指导，确保每个学生都能达到课程目标。

二、教学内容1. 电压表基本原理：讲解电压表的工作原理，包括磁电式电压表和数字电压表的区别与联系，重点介绍数字电压表的原理和特点。

教材章节：第二章第二节《电压表的原理与使用》2. 电压表的使用方法：详细讲解电压表的电路连接方法，操作步骤，读数技巧以及注意事项。

教材章节：第二章第三节《电压表的使用与维护》3. 电压单位换算：介绍电压的单位制，换算关系，并进行实际计算。

教材章节：第一章第四节《电学单位制》4. 实际电路电压测量：设计实际电路，指导学生运用电压表进行电压测量，分析测量结果。

教材章节：第二章第四节《电压测量》5. 数字电压表操作练习：安排学生进行数字电压表的实操练习，巩固所学知识，提高操作技能。

目录前言 (2)一、总体设计 (2)二、硬件设计 (3)1、A/D转换电路 (3)2、晶振电路 (4)3、复位电路 (5)4、AT89C52单片机介绍 (6)5、显示电路 (7)三、软件设计 (8)1、主程序流程图 (8)2、A/D转换子程序流程图 (8)四、调试说明 (9)五、使用说明 (10)六、结论 (11)参考文献 (11)附录 (12)Ⅰ、系统电路图 (12)Ⅱ、程序清单 (12)前言本课程设计实现电压数字化测量的方法是模—数（A/D）转换，本设计将用AD 转换芯片ADC0808对模拟信号进行转换，AD转换芯片ADC0808的基准电压端，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。

AD转换芯片ADC0808将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号。

然后再通过对单片机AT89SC52进行软件编程，使单片机按规定的时序采集这些数字信号，通过一定的算法计算算出被测量电压值，最后驱动数码管进行电压显示。

简易数字电压表可以测量范围0至5伏范围内的8路输入电压值，并在4位LED数码管上轮流显示或选择显示。

其测量最小分辨率为0.02V。

本系统主要包括四大模块：数据采集模块、控制模块、显示模块、A/D转换模块。

一、总体设计因ADC0809在Protues中无法进行仿真，因此选用ADC0808代替ADC0809。

然后选用单片机AT89C52和A/D转换芯片ADC0808实现电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。

将数据采集接口电路输入电压传入ADC0808数模转换元件，经转换后通过OUT1至OUT8与单片机P0口连接，把转换完的模拟信号以数字信号的信号的形式传给单片机，信号经过单片机处理从LED数码显示管显示。

P3实现通道选择，P2口接数码管位选，P1接数码管，实现数据的动态显示。

二、硬件设计1、A/D转换电路A/D转换的作用是进行模数转换，把接收到的模拟信号转换成数字信号输出。