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基于单片机数字电压表的设计和仿真

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摘要本文介绍的是数字电压表的发展背景和利用单片机，A/D 转换芯片结合的方法设计一个直流数字电压表。

它的具体功能是:最高量程为 200V，分三个档位量程，即2V，20V，200V，可以通过调档开关来实现各个档位，当测得电压的数值小于1V时，系统会自动的将电压数值转换为以mV为电压单位的电压值，并且通过按键的方法能够测得后五秒的平均电压值。

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。

本毕业设计的课题是"简易数字电压表的设计"。

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。

本课题主要解决A/D转换，数据处理及显示控制等三个模块。

控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用TLC2543。

关键字介绍:单片机，AT89C51，A/D 转换，TLC2543，数据处理AbstractThis paper is the background of the development of digital voltmeter and using single chip computer, A/D conversion chip design method of the combination of the party A dc digital voltmeter. It is the specific function of: supreme range for 200 V, divide a gear range, namely 2 V, 20 V, 200 V, can switch to achieve each by shifting gear gear, when the voltage of the numerical less than 1 V, the system will automatically will convert to mV voltage values for the voltage is the voltage unit, and through the key method can measure five seconds after the average voltage.MCU is a kind of integrated circuit chip, using the technology with large scale data processing ability (such as the art operations, logic operations, data transfer, interrupt handling) of the microprocessor (CPU). With the rapid development of the single chip microcomputer, all kinds of single chip in great Numbers, microcontroller technology has become a national modernization level of science and technology.SCM can complete modern industrial control alone for the intelligent control function, it is the greatest feature of single chip microcomputer. Single-chip microcomputer control system can be replaced by complex electronic circuit or before digital circuit consists of the control system system, can control software to achieve, and to realize intelligent, now single-chip microcomputer control category is everywhere, such as communication products, household appliances, intelligent instruments, process control and special control device and so on, the application field of single chip microcomputer more and more widely.This graduate design topic is "simple digital voltmeter design". We mainly examine of single-chip processor technology technique, the programming ability, etc. Observe independent analysis, design of the single chip microcomputer ability, and the actual programming skills.This subject mainly to solve A/D conversion, data processing and display control and so on three modules. The control system adopts AT89C51 single chip microcomputer, A/D conversion using ADC0809.Keywords: A single-chip microcomputer, AT89C51, A/D conversion,ADC0809, data processing目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)绪论 (5)第1章数字电压表简介 (7)1.1 设计背景 (7)1.2 设计意义 (8)第2章数字电压设计两种方案简介 (10)2.1 由数字电路及芯片构建 (10)2.2 由单片机系统及 A/D 转换芯片构建 (10)第3章单片机简介及本设计单片机的选择 (12)3.1 常用单片机的特点比较及本设计单片机的选择 (12)3.2 AT89C51简介 (12)3.3 AT89C51引脚功能 (14)图1 AT89C51的引脚排列 (14)3.4 AT89C51在连线时要注意的问题 (16)第4章显示器件的介绍和选择 (17)4.1 显示器件简介 (17)4.2 1602液晶的参数资料 (17)接口信号说明: (18)基本操作时序: (18)状态字说明 (18)指令的说明. (18)第5章模数(A/D)转换芯片的选择 (20)5.1 常用的A/D芯片简介 (20)5.2 模数(A/D)芯片 TLC2543 的资料 (20)第6章总体设计 (23)6.1 技术要求 (23)6.2 设计方案 (23)第7章硬件电路系统模块的设计 (24)7.1 单片机系统 (24)7.2 输入电路 (24)7.3 A/D 转换芯片与单片机的连接 (25)7.4 1602 液晶与单片机连接 (26)7.5 键盘与单片机的连接如下 (26)第8章系统软件的设计 (28)8.1 汇编语言和 C 语言的特点及选择 (28)8.2 主程序设计 (28)第9章系统的调试和仿真 (30)9.1 硬件调试 (30)9.2 软件调试 (30)9.3 程序仿真 (30)9.4 设计特点 (33)第10章总结与展望 (34)参考文献 (35)附录源程序 (36)绪论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。

同时随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正在引起测量控制仪表领域的新的技术革命。

由于使用的是高效单片机作为核心的测量系统，以及灵敏度和精度较高的A/D转换器，使本直流电压表具有精度高、灵敏度强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。

数字电压表相对于指针表而言读数直观准确，电压表的数字化是将连续的模拟量转换成不连续的离散的数字形式并加以显示。

这有别于传统的以指针与刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。

数字电压表在1952年由美国NLS公司首次创造，它刚开始是4位，50多年来，数字电压表有了不断的进步和提高。

数字电压表是从电位差计的自动化过程中研制成功的。

开始是4位数码显示，然后是5位、6位显示，而现在发展到7位、8位数码显示；从最初的一两种类型发展到原理不同的几十种类型；从最早的采用继电器、电子管发展到全晶体管、集成电路、微处理器化；从一台仪器只能测1-2种参数到能测几十种参数的多用型；显示器件也从辉光数码管发展到等离子体管、发光二极管、液晶显示器等。

数字电压表的体积和功耗越来越小，重量不断变轻，价格也逐步下降，可靠性越来越高，量程范围也逐步扩大。

DVM的高速发展，使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表，数字化是当前计量仪器发展的主要方向之一，而高准度DC-DVC的出现，又使DVM进入了精密标准测量领域。

随着现代化技术的不断发展，数字电压表的功能和种类将越来越强，越来越多，其使用范围也会越来越广泛。

采用智能化的数字仪器也将是必然的趋势，它们将不仅能提高测量准确度，而且能提高电测量技术的自动化程序，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。

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基于51单片机的直流数字电压表设计

基于51单片机的直流数字电压表设计

基于51单片机的直流数字电压表设计概述：直流数字电压表是一种用于测量直流电压的仪器，它通过将电压信号转换为数字形式，并显示在数码管上，实现对电压的准确测量。

本文将介绍基于51单片机的直流数字电压表的设计原理和实现方法。

一、设计原理：1.1 电压信号采集：直流数字电压表的第一步是采集待测电压信号。

常用的采集方法是使用一个分压电路将待测电压降低到合适的范围，再通过运算放大器将其放大到合适的电平。

51单片机的模拟输入引脚可以接受0-5V的模拟电压信号，因此可以直接将放大后的信号接入单片机进行采集。

1.2 模数转换：采集到的模拟电压信号需要经过模数转换（A/D转换）才能被单片机读取和处理。

51单片机内部集成了一个10位的A/D转换器，可以将输入的模拟电压转换为相应的数字量。

通过设置不同的参考电压和采样精度，可以实现对不同电压范围的准确测量。

1.3 数码管显示：经过模数转换后，得到的数字量需要通过数码管进行显示。

51单片机的IO口可以通过控制段选和位选的方式，将数字量转换为相应的数码管显示。

可以根据需要选择常用的七段数码管或者液晶显示屏进行显示。

二、设计实现：2.1 硬件设计：硬件设计包括电路原理图设计和PCB布局设计两个部分。

电路原理图设计主要包括电压采集电路、运算放大器、A/D转换器和数码管驱动电路等部分。

PCB布局设计需要考虑信号的走线和电源的分布，以保证电压信号的准确采集和显示。

在设计过程中，需要注意地线和信号线的分离，以减少干扰。

2.2 软件设计：软件设计主要包括单片机的程序编写和调试。

首先需要编写采集模拟电压信号和进行A/D转换的程序，将转换后的数字量存储在单片机的内部存储器中。

然后编写数码管驱动程序，将存储的数字量转换为相应的数码管显示。

最后，通过按键或者旋转编码器等方式，可以实现对量程和精度的选择。

三、设计优化：3.1 精度优化：为了提高直流数字电压表的测量精度，可以采用更高精度的A/D转换器，增加参考电压的精度，或者通过校准电路对测量误差进行校正。

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89c51单片机的数字电压表设计

基于89c51单片机的数字电压表设计

基于89c51单片机的数字电压表设计一、引言现代科技的进步使得电子技术在各个领域都得到广泛应用，其中电压测量作为电子测量技术的基本内容之一，在电力系统、工业自动化、仪表仪器、通信以及家用电器等浩繁领域中发挥着重要的作用。

而数字电压表则是电子测量技术的重要组成部分之一，其具有精度高、使用便利等特点，因而在实际应用中得到广泛的推广和应用。

二、设计原理本次设计的基于89c51单片机的数字电压表主要包含两个部分：模拟电路部分和数字电路部分。

1. 模拟电路部分模拟电路部分主要包括电源部分、电压信号放大部分和滤波部分。

在电源部分，使用线性稳压电源，保证系统的稳定性。

电压信号放大部分主要接受差分放大器放大输入信号，提高系统的灵敏度。

为了滤除输入信号中的高频噪声，滤波部分使用低通滤波器对信号进行滤波。

2. 数字电路部分数字电路部分主要由89c51单片机、ADC（模数转换器）、显示模块和按键模块组成。

89c51单片机作为主控制芯片，具有浩繁强大的功能，如高度集成、易编程、合理的存储空间等。

ADC模块的作用是将模拟电压信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。

显示模块用于显示测量到的电压值，可以选择LED数码管、LCD液晶屏等方式进行显示。

按键模块则提供了对测量功能的开启和关闭，参数的调整等功能。

三、设计过程1. 模拟电路的设计模拟电路部分主要包括电源部分、电压信号放大部分和滤波部分。

电源部分接受线性稳压电源，通过变压器、整流电路和稳压电路得到所需的5V直流电源。

电压信号放大部分接受差分放大器，通过调整放大倍数，适应不同电压范围的测量。

滤波器部分接受低通滤波器，去除噪声干扰。

2. 数字电路的设计数字电路部分主要由89c51单片机、ADC、显示模块和按键模块组成。

起首进行单片机的编程，通过编程，设置ADC的工作方式、测量范围和采样频率等参数。

接着毗连ADC和单片机，通过串口通信的方式将转换后的数字信号传输给单片机。

再通过显示模块将测量到的电压值显示出来。