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基于8051单片机的简易数字电压表设计姓名:吴建亮班级：电信1202 学号：201203090224摘要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发展的高速信号领域，已经广泛使用数字电压表。
本实验设计是基于51单片机开发板ESDM-3A实现的一种数字电压表系统。
该设计采用8051单片机作为控制核心，以ADC0为模数转换数据采样，实现被测电压的数据采样，外部采用LCD12864液晶显示电压表的电压值。
1.设计任务和要求1.1 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。
各硬件模块如图1.1所示。
输入电压AD转换器8051单片机LCD12864图1.1硬件框图1.2 设计要求（1）ADC0的工作方式设置如下：采用单端输入，模拟输入电压从P2.0输入；选择DDV作为参考电压源；转换时钟频率设置为2MHz；采用写“AD0BUSY”启动A/D转换。
（2）采用定时器中断每隔0.5s启动一次A/D转换；通过ADC0中断服务程序读取转换值。
2.设计方案2.1 硬件电路硬件模块如上图1.1所示。
输入电压由开发板上J8接口的第2脚0~5.0V接跳线至单片机扩展接口J7的第4脚P2.0，调节电位器RP3实现不同电压的输入。
AD转换器、单片机、液晶屏在开发板已经连接好。
下面简单介绍所用的器件。
C8051F360单片机主要模拟和数字资源包括：（1）高速8051微控制器内核。
（2）10位逐次逼近型A/D转换器。
（3）10位电流输出D/A转换器。
（4）两个模拟电压比较器CP1和CP0。
（5）片内锁相环PLL。
（6）扩充中断处理系统。
（7）存储器，256字节内部RAM;1024字节XRAML；32字节闪存存储器。
（8）数字资源，多达39个I/O引脚，全部为三态双向口，允许与5V系统接口。
（9）时钟源，2个内部振荡器；80kHz低频低功耗振荡器。
基于AT89C51单片机的数字电压表的Proteus仿真设计与应用一、本文概述本文旨在深入探讨基于AT89C51单片机的数字电压表的Proteus 仿真设计与应用。
我们将从AT89C51单片机的特点出发，分析其在数字电压表设计中的优势，并详细阐述如何利用Proteus仿真软件进行电路设计与仿真的全过程。
通过本文的阐述，读者将能够对基于AT89C51单片机的数字电压表的设计原理、电路构建、仿真测试等方面有全面的了解，并能在实践中应用所学知识，实现数字电压表的开发与优化。
本文将首先介绍AT89C51单片机的基本特性，包括其内部结构、功能特点以及适用场景。
接着，我们将详细解析数字电压表的设计原理，包括电压信号的采集、处理与转换等关键步骤。
在此基础上，我们将深入探讨如何利用Proteus仿真软件进行电路设计与仿真，包括电路元件的选择、电路连接、仿真参数设置等具体操作。
通过Proteus仿真软件的应用，我们能够在虚拟环境中对数字电压表进行仿真测试，从而验证电路设计的正确性，预测实际运行效果，优化电路设计。
Proteus仿真软件还具有操作简便、可视化程度高、仿真速度快等优点，使得电路设计与调试过程更加高效便捷。
本文将总结基于AT89C51单片机的数字电压表的Proteus仿真设计与应用过程中的经验教训，为读者在实际开发中提供参考与借鉴。
通过本文的学习与实践，读者将能够掌握数字电压表的设计与开发技能，为未来的电子工程设计与实践奠定坚实的基础。
二、AT89C51单片机概述AT89C51是Atmel公司生产的一款8位低功耗、高性能的CMOS微控制器，它属于AT89系列单片机。
AT89C51单片机内部集成了4KB 的可反复擦写的Flash只读程序存储器，这使得它具备了程序存储空间的持久性和可修改性，大大简化了程序的更新和维护过程。
它还拥有128字节的内部RAM，用于程序执行过程中的数据存储和临时变量存储。
AT89C51单片机采用了32个可编程的I/O口线，满足了大多数基本外设的接口需求。
基于51单片机的数字电压表仿真设计一、引言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。
数字电压表是采用数字化测量技术设计的电压表。
数字电压表与模拟电压表相比,具有读数直观、准确、显示范围宽、分辨力高、输入阻抗大、集成度高、功耗小、抗干扰能力强,可扩展能力强等特点,因此在电压测量、电压校准中有着广泛的应用。
而单片机也越来越广泛的应用与家用电器领域、办公自动化领域、商业营销领域、工业自动化领域、智能仪表与集成智能传感器传统的控制电路、汽车电子与航空航天电子系统。
单片机是现代计算机技术、电子技术的新兴领域。
本文采用ADC0808对输入模拟信号进行转换,控制核心C51单片机对转换的结果进行运算和处理,最后驱动输出装置显示数字电压信号,通过Proteus仿真软件实现接口电路设计,并进行实时仿真。
Proteus软件是一种电路分析和实物模拟仿真软件。
它运行于Windows 操作系统上,可以进行仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,是集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能强大,具有系统资源丰富、硬件投入少、形象直观等优点,近年来受到广大用户的青睐。
二、数字电压表概述1、数字电压表的发展与应用电压表指固定安装在电力、电信、电子设备面板上使用的仪表，用来测量交、直流电路中的电压。
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，并且传统的电压表在测量电压时需要手动切换量程，不仅不方便，而且要求不能超过该量程。
目前，由各种单片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领域，并且由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。
2、本次设计数字电压表的组成部分本设计是由单片机AT89C51作为整个系统控制的核心，整个系统由衰减输入电路、量程自动转换电路、交直流转换电路、模数转换及控制电路以及接口电路五大部分构成。
智能仪器及应用实验报告项目名称：基于51单片机的简易电子表设计与仿真专业名称：测控技术与仪器班级：测控0901班学生姓名：指导教师：一、任务要求使用Keil uVision编程软件以及ISIS 7 Professional仿真软件制作一个简易电子表，要求具备电子表基本功能<时间显示、时间调整等）。
二、总体设计方案利用AT89C51作为控制以及1602LCD作为显示，通过6个按键实现出入时间设置状态、出入闹铃设置状态、小时位调整、分钟位调整、开关闹铃等功能。
系统的流程图如下：图1-1 系统仿真流程图三、系统硬件1、AT89C51引脚功能说明：AT89C51芯片如图1-2所示图1-2AT89C51VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是因为内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是因为内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
仿真图:#in elude <reg52.h>#in elude vintrin s.h>sbit CS = P3A 5;sbit Clk =卩3人3;sbit DATI = P3A4;sbit DATO = P3A4;sbit P20=P2A0 ；un sig ned char dat = 0x00;un sig ned char count = 0x00;/******************************* ^定义全局变^量 ******************************/** 斗 XT C £J_1XTW2 R^T Pd KI W KUW?PQ pa.&^oo KMW POTrorip?rw P2/WPG£H芒酒r P2.4m;fcA. 旳腳威*2 ma5 P3.IM 沁Pi 1 pg.vwt F3.Z/IOOFts PH M.：州和 P2-4TD P1 6 P16 •"■S.aUtfk P3 &■ 14■和PV1******************************* 包含头文^件 ******************************/********************************* ^端■口定^义 ********************************//AD 值 //定时器计数U2xinjjbn■TBMK ■ & EK ■曲 ■詡 'RP1■ 12 4 'unsigned char CH; // 通道变量unsigned char dis[] = {0x00, 0x00, 0x00}; // 显示数值/*************************共阳 LED 段码表unsigned char codetab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};char code tablewe[]={ 0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xfe };/*************************************************************************** * 函数功能 :AD 转换子程序入口参数 :CH 出口参数 :dat**************************************************************************unsigned char adc0832(unsigned char CH) {unsigned char i,test,adval;adval = 0x00;test = 0x00;Clk = 0; // 初始化DATI = 1;_nop_();CS = 0;_nop_();Clk = 1;_nop_();if ( CH == 0x00 ) // 通道选择{Clk = 0;DATI = 1; // 通道 0 的第一位_nop_();Clk = 1;_nop_();Clk = 0;DATI = 0; // 通道 0 的第二位_nop_();Clk = 1;_nop_();}else{Clk = 0;DATI = 1; // 通道 1 的第一位_nop_();Clk = 1;_nop_();Clk = 0;DATI = 1; // 通道 1 的第二位_nop_();Clk = 1;_nop_();}Clk = 0;DATI = 1;for( i = 0;i < 8;i++ ) // 读取前 8 位的值{_nop_();adval <<= 1;Clk = 1;_nop_();Clk = 0;if (DATO)adval |= 0x01;elseadval |= 0x00;}for (i = 0; i < 8; i++) // 读取后 8 位的值{test >>= 1;if (DATO)test |= 0x80;elsetest |= 0x00;_nop_();Clk = 1;_nop_();Clk = 0;}if (adval == test) // 比较前 8 位与后 8 位的值，如果不相同舍去。
基于51单片机数字电压表本模块采用ADC0832模数转换芯片，LCD1602液晶显示，测量范围0-5V，精度误差0.01V看了很多网上的课程设计或者毕业论文，得出以下几点：1.数字电压表的方案有很多种，有的采用ADC0809，或者ADC0808等，他们都是8温AD，并口传输数据，具有速率高的优点。
但是硬件复杂，与单片机电路繁琐，焊接起来比较麻烦。
所以本设计采用ADC0832，同样8位AD，特点是串口传输数据，硬件接口简单，且精度误差一致，速率也比较快，对于要求不高的系统非常适合。
2.显示电路，网上采用LED显示居多，本设计采用LCD1602液晶显示，具有硬件搭设简单，显示美观等优点3.本设计方便移植，只需将LCD1602三个控制端口，ADC0832 四个控制端口修改即可。
注意LCD1602数据传输接口是单片机的P0口，如下图，需要接上拉电阻4.程序采用C代码编写，亲测直接可以使用，若需仿真文件，请用E-mail联系邮系。
邮箱：gnsywb@5.网上很多设计数据转换程序有误，不够正确。
在转换过程中，中间变量需设置为int 类型，虽然8位AD输出最高位255，但是余数转换过程中会大于255。
若设计char型，会造成显示输出有误。
void convert(uchar a){ uint temp; //特别注意这里需定义int型（余数将大于255）dis[0]=a/51; //取个位temp=a%51;temp=temp*10; dis[1]=temp/51; //取小数点后第一位temp=temp%51;temp=temp*10; dis[2]=temp/51; //取小数点后第二位}具体电路图如下：1.利用电压表与测量显示电压对比附录：C程序/******************************************** 功能：单片机数字电压表ADC0832+LCD16021，测量范围0-5V2，2路输入电压，可自行设定3，测量精度误差0.01V,LCD液晶显示编写者：小子在西藏gnsywb@编写日期：2012-11-5*********************************************/ #include <reg52.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit lcdrs=P2^4;sbit lcdrw=P2^5;sbit lcden=P2^6; //1602控制端口sbit DI=P3^4;sbit DO=P3^4; //DI和DO与单片机共接口sbit Clk=P3^3;sbit CS=P3^5;//ADC0832控制端口uchar dis[3]={0x00,0x00,0x00}; //显示缓冲区uchar date=0; //AD值uchar CH; //ADC0832通道值/*****************************************AD0832转换程序******************************************/uchar ADC0832(uchar CH){uchar i,dis0,dis1;Clk=0; //拉低时钟DI=1; //初始化_nop_();CS=0; //芯片选定_nop_();Clk=1; //拉高时钟_nop_();if(CH==0) //通道选择{Clk=0; //第一次拉低时钟DI=1; //通道0的第一位_nop_();Clk=1; //拉高时钟_nop_();Clk=0; //第二次拉低时钟，ADC0832 DI接受数据DI=0; //通道0的第二位_nop_();Clk=1;_nop_();}else{Clk=0;DI=1; //通道1的第一位_nop_();Clk=1;_nop_();Clk=0;DI=1; //通道1的第二位_nop_();Clk=1;_nop_();}Clk=0; //第三次拉低时钟,此前DI两次赋值决定通道DI=1; //DI开始失效，拉高电平，便于DO数据传输for(i= 0;i<8;i++) //读取前8位的值{_nop_();dis0<<= 1;Clk=1;_nop_();Clk=0;if (DO)dis0|=0x01;elsedis0|=0x00;}for (i=0;i<8;i++) //读取后8位的值{dis1>>= 1;if (DO)dis1|= 0x80;elsedis1|= 0x00;_nop_();Clk=1;_nop_();Clk=0;}if(dis0==dis1) //两次结束数据比较，若相等date=dis0; //则赋值给dat_nop_();CS=1; //释放ADC0832DO=1; //拉高输出端，方便下次通道选择DI端有效Clk=1; //拉高时钟return date;}/***********************************************数据转换程序功能：将0-255级换算成0.00-5.00的电压数***********************************************/void convert(uchar a){uint temp; //特别注意这里需定义int型（余数将大于255）dis[0]=a/51; //取个位temp=a%51;temp=temp*10;dis[1]=temp/51; //取小数点后第一位temp=temp%51;temp=temp*10;dis[2]=temp/51; //取小数点后第二位}/***************************************** LCD1602驱动程序******************************************/ void delay(uchar z){uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=122;y>0;y--);}void write_cmd(uchar cmd)//lcd1602写命令函数{lcdrs=0;lcdrw=0; //选择指令寄存器lcden=1;P0=cmd; //写数据delay(5);lcden=0; //使能拉低lcden=1;}void write_date(uchar date)//lcd1602写数据函数{lcdrs=1;lcdrw=0; //选择数据寄存器lcden=1;P0=date; //写数据delay(5);lcden=0; //使能拉低lcden=1;}void init_lcd1602()//lcd1602初始化{write_cmd(0x01); //清屏write_cmd(0x38); //功能设置write_cmd(0x0c); //显示设置write_cmd(0x06); //输入方式从左到右delay(1);}/***************************************** 显示函数*****************************************/ void display(void){uchar i;write_cmd(0x80);for(i=0;i<3;i++){if(i==1) write_date('.'); //第二位显示小数点write_date (0x30+dis[i]);delay(5);}write_date('V'); //最后一位后显示字符'V'}/************************************************ 主函数***************************************************/ void main(void){CH=0; //选择通道0或1init_lcd1602();//液晶1602显示初始化while(1) //主循环{date=ADC0832(CH);//启动ADC0832转换并接受数据delay(1);convert(date); //数据转换成BCD码display(); //显示数值}}。
