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基于单片机的多路数字电压表设计

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本科毕业论文分类号 学号 密级题目 (中、英作者姓名 指导教师 学科门类 提交论文日期专业名称 学校代码 成绩评定工 学摘要近十几年来，单片机技术的发展极为迅速，广泛应用于生产、生活的各个领域。

从测量领域来看，一部分电子测量仪表在高速化、精确化方面有了明显的进步。

电子测量仪表精确度的高低，直接影响着企业的经济效益。

在我国现有经济水平下，使用单片机开发的电子测量仪表，测量精确而且性价比极高，不仅适用于电压、电流、电阻等的测量，还广泛适用于温度、湿度等测量场合。

本课题设计的多路数字电压表具有性能稳定、携带方便、显示清晰直观、读数准确，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件，大大的提高了测量的精确度。

关键词：数字电压表；AT89C51；ADC0808AbstractIn recent years,the technology of SCM has got a jolly rapid development and been widely used in every field of our life and production.Judging from the measure realm,some electronical measuring instruments have remarkable improvments in its speed and accuracy.the accuracy of electronical measuring instruments directly affect enterprises' economic effectiveness.In the current economic level of our country,electronical measuring instruments developed by SCM have high accuracy as well as high cost performance,not only can be used to measure V oltage、Current and Resistance,but also be widely used in measuring temperature、humidity or some other Measurement situations.This topic design of multi-channel digital voltage meter has the advantages of stable performance, easy to carry, shows the clear and intuitive, accurate readings, greatly reducing the measurement error events caused by human factors, greatly improves the precision of measurement.Key words: D igital V oltage;AT89C51;ADC0808目录1 引言 (1)2 多路数字电压表的总体设计 (1)2.1 设计内容 (1)2.2 设计方案 (2)3 硬件设计3.1 单片机控制模块 (3)3.2 振荡电路模块 (5)3.3 A/D转换模块 (5)3.4 显示模块 (9)3.5 按键模块 (10)4 软件设计 (11)4.1 C语言与汇编语言 (11)4.2 主流程图设计 (11)4.3 A/D转换子程序 (12)5 软件调试 (13)5.1 仿真电路图 (14)5.2 显示结果及误差分析 (14)5.21 显示结果 (14)5.22 误差分析 (16)6. 结论 (17)元件清单 (17)参考文献 (18)谢辞 (18)程序附录 (19)咸阳师范学院2013届本科毕业毕业论文（设计）1 引言单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)。

随着单片机技术的飞速发展，各种单片机蜂拥而至，单片机技术已成为一个国家现代化科技水平的重要标志。

单片机可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。

单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化。

现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。

本次课程设计的课题是“基于单片机的多路数字电压表的设计”。

主要考核我们对单片机技术，编程能力等方面的情况。

观察独立分析、设计单片机的能力，以及实际编程技能。

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。

通过单片机，采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表，使测得的结果更为精准。

2 多路数字电压表的总体设计2.1 设计内容设计和调试一种基于单片机的多路数字电压表。

要求具有如下功能：（1）输入电压为4路；（2）电压测量范围为0--5V；（3）测量的最小分标率为0.0196V,测量误差为±0.02V；（4）能通过显示器显示当前通道和通道电压值，有效位数为小数点后两位；5基于单片机的多路数字电压表设计2.2 设计方案本课题设计的数字电压表的实现是基于单片机原理。

首先，在Proteus 软件环境中进行硬件电路图的设计，然后在Keil 软件环境中进行系统的软件编程，并进行程序源文件的编译和调试，最后生成.hex 文件。

此.hex 文件是硬件电路运行实现的源代码来源。

把.hex 文件加载到AT80C51单片机芯片，然后在Proteus 软件环境中运行硬件电路，数字多用表就可以正常显示了。

本课题设计的数字多用表主要由: 时钟模块、A/D 转换模块、数据处理模块、按键模块显示模块，这四大模块组成。

总体结构如图1所示，先用A/D 转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成正比关系运算得到对应的模拟电压值，然后通过单片机进行数据处理，最后通过显示器显示出被测电压值，另外可以通过按键选择通道。

图1 基于单片机的多路数字电压表电路的原总体结构图根据设计要求，采用的方案如下：硬件部分实现数据的采集、编译，A/D 转换以及显示的功能，包括单片机电路模块、A/D 转换器模块、显示模块、按键电路模块；软件部分实现控制芯片，使各部件能够正常的运行，同时实现仿真的功能，主要设计思想是利用软件进行仿真，通过仿真得到实验的结果。

多路数字式电压表应用系统主要利用A/D 转换器，先用A/D 转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成正比关系运算得到对应的模拟电压值，然后把模拟值通过显示器显示出来。

通过按键选择循环显示，也可单路显示，单路显示可通过按键选择显示通道数。

咸阳师范学院2013届本科毕业毕业论文（设计）3 硬件设计3.1 单片机控制模块单片机是集成在一个芯片上的计算机，又称单片微控制。

单片机是计算机、自动控制和大规模集成电路技术相结合的产物，融计算机结构和控制功能于一体。

它尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：具有数据处理能力的CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM、多种输入输出电路（I/O口）、定时器/计时器等功能。

随着技术的发展，单片机片内集成的功能越来越强大，并朝着SOC（System on Chip）方向发展。

本次论文设计单片机采用高性能的AT89C51系列芯片，AT89C51是8位单片机中一个最基本，最典型的芯片型号。

它主要由以下几部分组成：中央处理器；内部数据存储器; 内部程序存储器;并行I/O口；定时/计数器;中断控制电路；振荡器和时钟电路。

这些部件通过内部总线连接起来，构成了一个完整的微型计算机。

如图2所示：图2 AT89C51单片机引脚5基于单片机的多路数字电压表设计P0口：P0口地址为80H,位地址为80H～87H。

各位口线是有完全相同但又相互独立的逻辑电路。

P0口的逻辑电路主要由D触发器构成的锁存器，FET(场效应管)构成的输出驱动电路，用于引脚数据输入缓冲的缓冲器，一个多路转接开关（MUX）构成。

8位口线的锁存器位构成一个口的锁存器，所谓的口地址就是锁存器的地址。

锁存器的功能是使数据在口中保留一段时间。

MUX的一个输入来自锁存器，另一个输入为“数据/地址”。

输入转接由控制信号控制，设置多路转接开关的原因是P0口既可以作为通用I/O口进行数据输入/输出，又可以作为单片机系统的地址/数据线使用。

设置多路转接开关可以方便的实现转换。

P1口：P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P1口地址为90H,位地址为90H～97H。

P1口只能作为通用数据I/O口使用所以在电路结构上与P0口有些不同。

第一，因为它只能传送数据，所以不再需要多路转接开关（MUX）；第二，驱动电路中有上拉电阻。

其上拉电阻并不是真正的电阻，而是一个能起到上拉电阻作用的有两个场效应管构成的电路。

P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口地址为A0H，位地址为A0H～A7H。

P2口既可作为系统高位地址线使用，也可作为通用I/O口使用，所以P2口的电路逻辑与P0口类似，也有一个多路转接开关。

但多路转接开关的一个输入端不再是地址/数据，而是单一的地址，因为在构造系统总线时，P2口只能作为高位地址而不能作为数据线使用。

当P2口作为高位地址线使用时，多了开关倒向地址端；而当通用I/O口使用时，多路开关倒向锁存器的Q端。

P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P3口的地址为B0H，位地址为BOH～B7H。

虽然P3口可以作为通用I/O口使用，但在实际应用中我们更多的使用的是他的第二功能信号。

RST：当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效，用于完成单片机的复位操作。

ALE(地址锁存控制信号)：在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。

此外由于ALE 是以1/6晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。

/PSEN(外部程序存储器读选通信号)：程序存储允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两个PSEN有效，即输出两个脉冲。

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基于单片机的数字电压表设计

基于单片机的数字电压表设计

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

基于单片机的数字电压表设计

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。

基于单片机的多通路简易数字电压表毕业设计

基于单片机的多通路简易数字电压表毕业设计

摘要本设计是简易数字电压表，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。

本设计在参阅了大量前人设计的数字电压表的基础上介绍一种基于89S52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ICL7 135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围直流0-±5伏，使用LCD液晶模块显示，可以与PC机进行串行通信。

正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的原理，89S52的特点，ICL7135的功能和应用，LCD1601的功能和应用。

该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。

本文首先简要介绍了设计电压表的主要方式以及单片机系统的优势；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，并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。

通过这一个星期的努力，另外通过同学的帮助，我做成了这个简易数字电压表，将程序键入可以显示0-±5的不同电压值。

通过此次课程设计使我对我们所学的知识有了更深的认识和体会，对自我动手的能力也提高了很多。

本论文重点介绍单片机的数字电压表的工作原理。

目录1 概述 (3)1.1课程设计的目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.2课程设计的任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 系统总体方案及硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.1课程设计系统环境．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.2设计原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.3设计方框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.4硬件电路的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.5电压显示电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73 软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.1主程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.2通讯模块设计设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．94 Proteus软件仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 4.1系统初始状态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．114.2系统随机状态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 5课程设计体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14附1：源程序代码．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16附2：系统原理图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．201 概述1.1课程设计的目的和意义：本次课程设计，让我学习和巩固了使用单片机的定时中断、基本的常用的寄存器的使用方法，还有就是学习常用的外围硬件使用、电路原理图设计、PCB设计等等。

基于单片机的数字电压表 毕业设计论文

基于单片机的数字电压表 毕业设计论文

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。