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简易数字电压表的设计
论文编号：JD898 包括开题报告，任务书，外文翻译，论文字数：9215，页数：26
摘 要
在现代检测技术中，常需用高精度数字电压表进行现场检测。本文中的数字电压表控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0809，以此实现数字电压表的功能。该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，还可以方便地测量0~5V的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。
关键词： AT89C51；数字电压表；A/D转换；ADC0809
Abstract
Designing of Simple Digital Voltmeter
In modem measuring technology, the digital voltmeter is often used in site measuring. The control system of digital voltmeter that described in this paper uses AT89c51, and A/D converter uses ADC0809 to perform the design of the digital voltmeter. The voltmeter has simple electrical circuit,few elements and low cost .The meter has the capability of measuring 8 voltage inputs from 0 to 5 volt at one time, and displays the measurements in turn or only displays one route that selected.
Key words: AT89c51;digital voltmeter; A/D conversion;ADC0809
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出及研究背景 1
1.2 国内外研究现状和发展趋势 2
1.3 本设计的要求及所做的工作 3
第2章 系统硬件电路的设计 4
2.1 系统总体设计 4
2.1.1 设计思路 4
2.1.2 元件选择 5
2.2 系统各模块电路的设计 6
2.2.1输入模块 6
2.2.2 A/D转换模块 7
2.2.3 单片机模块 8
2.2.4 LED数码管显示模块 9
2.3系统总电路 9
第3章 系统程序设计 11
3.1 主程序设计 11
3.2 各子程序设计 11
3.2.1 A/D转换子程序 11
3.2.2 数据处理子程序 12
3.2.3 显示子程序 13
第4章 电路的仿真与调试 14
总 结 15
参考文献（References） 16
致 谢 17
附 录 18
附录1： 简易数字电压表电路仿真图 18
附录2： 简易数字电压表电路原理图 19
附录3： 简易数字电压表电路PCB图 20
附录4： 源程序代码 21
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2.数字电压表设计论文
基于PC的数字电压表设计 本文运用AT89S51和AD678进行A/D转换，根据数据采集的工作原理，设计实现数字电压表，最后完成单片机与PC的数据通信，传送所测量的电压值 数字电压表的设计和开发，已经有多种类型和款式。
传统的数字电压表各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理，传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。
所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上，都具有传统数字电压表无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。 新型数字电压表的整机设计 该新型数字电压表测量电压类型是直流，测量范围是-5~+5V。
整机电路包括：数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片，A/D转换采用AD678芯片。
通过RS232串行口与PC进行通信，传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理 在单片机数据采集电路的设计中，做到了电路设计的最小化，即没用任何附加逻辑器件做接口电路，实现了单片机对AD678转换芯片的操作。 AD678是一种高档的、多功能的12位ADC，由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件，所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统，而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中，AD678采用同步工作方式，12位数字量输出采用8位操作模式，即12位转换数字量采用两次读取的方式，先读取其高8位，再读取其低4位。根据时序关系，在芯片选择/CS=0时，转换端/SC由高到低变化一次，即可启动A/D转换一次。
再查询转换结束端/EOC，看转换是否已经结束，若结束则使输出使能/OE变低，输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE，先读取高字节，再读取低字节。
整个A/D操作大致如此，在实际开发应用中调整。 由于电路中采用AD678的双极性输入方式，输入电压范围是-5~+5V，根据公式Vx10(V)/4096*Dx，即可计算出所测电压Vx值的大小。
式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。 RS232接口电路的设计 AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。
Max232是德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。
Max232芯片起电平转换的功能，使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。 串口通信的RS232接口采用9针串口DB9，串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现：同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连，两个串口相连或一个串口和多个串口相连。
在实验中，用定时器T1作波特率发生器，其计数初值X按以下公式计算： 串行通信波特率设置为1200b/s，而SMOD=1,fosc=6MHz，计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察，当每次测量电压采集数据时，单片机有端口输出时，用发光二极管LED指示。 软件编程 软件程序主要包括：下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。
单片机采用C51语言编程，上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中，借助“串口调试助手”工具，有效利用这个工具为整个系统提高效率。
单片机编程 下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器，本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中，单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求，在实际开发中，要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程 打开VC++6.0，建立一个基于对话框的MFC应用程序，串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述，编程实现一个良好的人机界面。
数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序，整个样机功能得以实现。
功能结果 根据上面所述工作原理及实施方案，在实践中很好地实现了整个样机的功能，各项指标达到了预先的设计要求。电路工作稳定，每次测量均伴有LED发光指示，可视化界面显示也正常。
AD678转换精度是12位，它的分辨率为1/4096。这为整机系统的高精度提供了保障。
为了提高测量精度，运用了AD678自带的校准电路，这样使其A/D转换精度更高。在实际测量中，整机测量精度达到了0.8%。
3.简易数字电压表的设计
原发布者：love碧在路上
单片机原理课程结业报告题目（14）：（数字电压表的设计）学号：031240634姓名：刘漫一、设计要求以单片机为核心，设计一个数字电压表。采用中断方式，对2路0~5V的模拟电压进行循环采集，采集的数据送LED显示，并存入内存。超过界限时指示灯闪烁。二、设计原理以单片机为控制器，ADC0809为ADC器件的AD转换电路，设计要求的电压显示，是对ADC采集所得信号的进一步处理。为得到可读的电压值，需根据ADC的原理，对采集所得的信号进行计算，并显示在LED上。本项目中ADC0809的参考电压为+5V，根据定义，采集所得的二进制信号addata所指代的电压值为：而若将其显示到小数点后两位，不考虑小数点的存在（将其乘以100），其计算的数值为：。将小数点显示在第二位数码管上，即为实际的电压。本示例程序将1.25V和2.5V作为两路输入的报警值，反映在二进制数字上，分别为0x40和0x80。当AD结果超过这一数值时，将会出现二极管闪烁和蜂鸣器发声。三、设计电路图3.1设计思路1、根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。2、A/D转换采用ADC0809实现，输出端口与单片机的接口为P1口，时钟等端口与P2口的低四位引脚相连。3、数字电压显示采用LCD显示。3.2系统组成硬件电路设计由3个部分组成：A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LCD显示系统。硬件电路设计框图如图所示：数字电压表系统硬件设计框图3.3原理图四、核心代码设计思路及程序流程图4.1程序设计方案根据模块划分的原则，将该
4.简易数字电压表设计
摘要：设计采用AT89C51单片机、A/D转换器ADC0808和共阳极数码管为主要硬件，分析了数字电压表Proteus软件仿真电路设计及编程方法。
将单片机应用于测量技术中，采用ADC0808将模拟信号转化为数字信号，用AT89C51实现数据的处理，通过数码管以扫描的方式完成显示。设计的数字电压表可以测量0~5 V的电压值，AT89C51为8位单片机，当ADC0808的输入电压为5 V时，输出数字量值为+4.99 V。
本设计电路简单、成本低、性能稳定。关键词：数字电压表；51单片机；ADC0808；数码管LED0 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。
本文采用ADC0808对输入模拟信号进行转换，控制核心AT89C51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。1 系统概述1.1 设计任务 利用单片机AT89C51与ADC0808设计一个数字电压表，将模拟信号0~5 V之间的电压值转换成数字量信号，以两位数码管显示，并通过虚拟电压表观察ADC0808模拟量输入信号的电压值，LED数码管实时显示相应的数值量。
1.2 总体方案 数字电压表电路组成框图如图1所示。本设计中需要用到的电路有电源电路、模/数转换电路、单片机控制电路、显示电路等。
设计中需要用到的芯片有AT89C51单片机、ADC-0808、74LS74、LED数码管等。2 数字电压表的Proteus软件仿真电路设计 待测电压输入信号在ADC0808芯片承受的最大工作电压范围内，经过模/数转换电路实现A/D转换，通过单片机控制电路进行程序数据处理，然后通过七段译码/驱动显示电路实现数码管显示输入电压。
硬件电路原理图如图2所示。2.1 AT89C51单片机和数码管显示电路的接口设计 利用单片机AT89C51与ADC0808设计一个数字电压表，将模拟信号0~5 V之间的直流电压值转换成数字量信号0~FF，以两位数码管显示。
Proteus软件启动仿真，当前输入电压为2.5 V，转换成数字值为7FH，用鼠标指针调节电位器RV1，可改变输入模/数转换器ADC0808的电压，并通过虚拟电压表观察ADC0808模拟量输入信号的电压值，LED数码管实时显示相应的数值量。 在Proteus软件中设置AT89C51单片机的晶振频率为12 MHz。
本电路EA接高电平，没有扩展片外ROM。2.2 A/D转换电路的接口设计 A/D转换器采用集成电路ADC0808。
ADC0808具有8路模拟量输入信号IN0~IN7(1~5脚、26~28脚)，地址线C、B、A(23~25脚)决定哪一路模拟输入信号进行A/D转换，本电路将地址线C、B、A均接地，即选择0号通道输入模拟量电压信号。22脚ALE为地址锁存允许控制信号，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。
6脚START为启动控制信号，当输入为高电平时，A/D转换开始。本电路将ALE脚与START脚接到一起，共同由单片机的P2.0脚和WR脚通过或非门控制。
7脚EOC为A/D转换结束信号，当A/D转换结束时，7脚输出一个正脉冲，此信号可作为A/D转换是否结束的检测信号或向CPU申请中断的信号，本电路通过一个非门连接到单片机的P3.2脚。9脚OE为A/D转换数据输出允许控制信号，当OE脚为高电平时，允许读取A/D转换的数字量。
该OE脚由单片机的P2.0脚和RD脚通过或非门控制。10脚CLOCK为ADC0808的实时时钟输入端，利用单片机30引脚ALE的六分频晶振频率得到时钟信号。
数字量输出端8个接到单片机的P0口。3 数字电压表的软件程序设计 系统上电状态，初始化ADC0808的启动地址，数码管显示关闭，开始启动A/D转换。
等待启动结束后，将ADC0808的0号通道模拟量输入信号转换输出的数字量结果通过数码管动态显示的方式显示到三位数码管上。 根据设计要求结合硬件电路，在输入模拟信号时采用电阻分压，最终的采样输入电压只有实际输入电压的十分之一，所以在编写程序中要编写一段数据调整程序，其中还应注意硬件显示电路采用了动态扫描显示，在动态扫描显示方式中，动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，数码管LED将会出现闪烁现象，通常数码管点亮时间间隔一般均取5ms左右为宜，这就要求在编写程序时，使其点亮并保持一定的时间。
总结以上分析，程序流程图如图3，图4所示。本电路的程序设计主要包括A/D转换部分、LED显示、初始化和定时器中断部分。
部分程序代码如下所示。5 结束语 本文的数字电压表可以测量0~5 V的电压值，AT89C51为8位单。
5.“数字电压表的设计”的论文怎么写
数字电压表的基本原理，是对直流电压进行模数转换，其结果用数字直接显示出来，按其基本工作原理可以分为积分式和比较式两大类。
一、设计目的
(1)掌握数字电压表的设计、组装和调试方法；
(2)熟悉集成电路MC14433,MC1413,CD4511和MC1413的使用方法，并掌握其工作原理
二、设计内容及要求
(1)设计数字电压表电路。
(2)测量范围：直流电压0V~1.999V,0V~19.99V,0V~199.9V,0V~1999V。
(3)组装调试3½；位数字电压表。
(4)画出数字电压表电路原理图，写出总结报告。
三、数字电压表的基本原理
数字电压表是将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示的数字系统。
该系统可由MC——3½；位A/D转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、CD4511-BCD到七段锁存—译码—驱动器、能隙基准点源MC1403和公阴极LED发光数码管组成。
本系统是3½；位数字电压表，3½；位是指十进制数0000~1999，所谓3位是指个位、十位、百位，其数字范围均为0~9。而所谓半位是指千位数，它不能从0变化到9，而只能由0变到1，即二值状态，所以称为半位。
各部分的功能如下：
(1)3½；位A/D转换器：将输入的模拟信号转换成数字信号。
(2)基准电源：提供精密电压，供A/D转换器作参考电压。
(3)译码器：将二-十进制（BCD）码转换成七段信号。
(4)驱动器：驱动显示器的a,b,c,d,e,f,g七个发光段，
6.简易数字直流电压表的设计
1.转换方式 V-T型间接转换ADC。
2. 电路结构 图11.11.1是这种转换器的原理电路，它由积分器（由集成运放A组成）、过零比较器（C）、时钟脉冲控制门（G）和计数器（FF0~FFn）等几部分组成。 图11.11.1 双积分A/D转换器 （1）积分器 积分器是转换器的核心部分，它的输入端所接开关S1由定时信号Qn控制。
当Qn为不同电平时，极性相反的输入电压vI和参考电压 VREF将分别加到积分器的输入端，进行两次方向相反的积分，积分时间常数τ=RC。 (2)过零比较器 过零比较器用来确定积分器的输出电压v0过零的时刻。
当v0≥0时，比较器输出vC为低电平；当v0<0时，vC为高电平。比较器的输出信号接至时钟控制门（G）作为关门和开门信号。
（3）计数器和定时器 它由n+1个接成计数器的触发器FF0~FFn-1串联组成。触发器FF0~FFn-1组成n级计数器，对输入时钟脉冲CP计数，以便把与输入电压平均值成正比的时间间隔转变成数字信号输出。
当计数到2n个时钟脉冲时，FF0~FFn-1均回到0态，而FFn翻转到1态，Qn=1后开关 S1从位置A转接到B。 (4)时钟脉冲控制门 时钟脉冲源标准周期Tc，作为测量时间间隔的标准时间。
当vC=1时，门打开，时钟脉冲通过门加到触发器FF0的输入端。 3.工作原理 双积分ADC的基本原理是对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔，然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔，进而得到相应的数字量输出。
由于该转换电路是对输入电压的平均值进行变换，所以它具有很强的抗工频干扰能力，在数字测量中得到广泛应用。 下面以输入正极性的直流电压vI为例，说明电路将模拟电压转换为数字量的基本原理。
电路工作过程分为以下几个阶段进行，图中 各处的工作波形如图11.11.2所示。 （1） 准备阶段 首先控制电路提供CR信号使计数器清零，同时使开关S2闭合，待积分电容放电完毕后，再使S2断开。
（2） 第一次积分阶段 在转换过程开始时（t=0），开关S1与A端接通，正的输入电压vI加到积分器的输入端。积分器从0V开始对vI积分，其波形如图11.11.2斜线O-VP段所示。
根据积分器的原理可得 （其中τ=RC） 由于vO<0，过零比较器输出为高电平，时钟控制门G被打开。于是，计数器在CP作用下从0开始计数。
经2n个时钟脉冲后，触发器FF0~FFn-1 都翻转到0态，而Qn=1，开关S1由A点转接到B点，第一次积分结束，第一次积分时间为t=T1=2nTc 令VI为输入电压在T1时间间隔内的平均值， 则由式 可得第一次积分结束时积分器的输出电压为Vp 图11.11.2双积分A/D转换器各处工作波形 （3） 第二积分阶段 当t=t1时，S1转接到B点，具有与vI相反极性的基准电压-VREF加到积分器的输入端；积分器开始向相反方向进行第二次积分；当t=t2时，积分器输出电压v0≥0，比较器输出vC=0，时钟脉冲控制门G被关闭，计数停止。在此阶段结束时v0的表达式可写为 设T2=t2-t1，于是有 设在此期间计数器所累计的时钟脉冲个数为λ，则 T2=λTc 可见，T2与V1成正比，T2就是双计分A/D转换过程中的中间变量。
上式表明，在计数器中所得的数λ（λ=Qn-1···Q1Q0），与在取样时间T1内输入电压的平均值VI成正比的。只要VI 如果取VREF=2nV，则λ=VI，计数器所计的数在数值上就等于被测电压。 由于双积分A/D转换器在时间内采的是输入电压的平均值，因此具有很强的抗工频干扰的能力。 尤其对周期等于T1或几分之一的对称干扰（所谓对称干扰是指整个周期内平均值为零的干扰），从理论上来说，有无穷大的抑制能力。即使当工频干扰幅度大于被测直流信号，使得输入信号正负变化时，仍有良好的抑制能力。 由于在工业系统中经常碰到的是工频（50Hz）或工频的倍频干扰，故通常选定采样时间T1总是等于工频电源周期的倍数，如20ms或40ms等。另一方面，由于在转换过程中，前后两次积分所采用的同一积分器。 因此，在两次积分期间（一般在几十到数百毫秒之间），R、C和脉冲源等元器件参数的变化对转换精度的影响均可忽略。 最后必须指出，在第二积分阶段结束后，控制电路又使开关S2闭合，电容C放电，积分器回零。 电路再次进入准备阶段，等待下一次转换开始。 4.特点 （1）计数脉冲个数λ与RC无关，可以减小由RC积分非线性带来的误差。 （2）对脉冲源CP要求不变，只要在T1+T2时间内稳定即可。 （3）转换精度高。 （4）转换速度慢，不适于高速应用场合。 单片集成双积分式A/D转换器有ADC-EK8B(8位，二进制码)、ADC-EK10B(10位，二进制码)、MC14433(7/2位，BCD码)等。 摘 要 本文介绍一种基于89C52单片机的一种电压测量电路，该电路采用ADC0809 A/D转换电路，测量范围：0 –- 1.999V;0 – 19.99V;0 – 199.9V; 0 – 1999V共四个量程，使用LED显示，可以与PC机进行串行通信。该显示电路使用LED数码管，运用数字动态扫描的方法，来实现输出数据的显示。复位电路则采用比较常用的上电复位操作。此外，系统能实现远程测量结果传送扩展功能。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，89S52的特点，ADC0809的功能和应用，显示电路的功能和应用。可以方便地进行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。该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。 关键词： 单片机 A/D转换 按键 电压测量 目 录 1.绪论………………………………………………………………（1） 2.硬件设计…………………………………………………………（2） 2.1功能要求……………………………………………………（2） 2.2设计思想……………………………………………………（2） 2.3系统硬件电路的设计………………………………………（3） 2.3.1 ADC0809简介……………………………………………（3） 2.3.2 AT89C52…………………………………………………（4） 2.3.2.1晶振电路…………………………………………（6） 2.3.2.2复位电路…………………………………………（6） 2.3.2.3键盘接口…………………………………………（7） 2.3.3 74LS244简介 ……………………………………………（7） 2.3.4显示电路………………………………………………… （8） 3.系统程序的软件设计 ……………………………………………（10） 3.1初始化程序…………………………………………………（10） 3.2主程序………………………………………………………（10） 3.3显示子程序…………………………………………………（10） 3.4模/数转换测量子程序…………………………………… （11） 4.性能测试及分析 …………………………………………………（12） 4.1性能测试 ……………………………………………………（12） 4.2性能分析 ……………………………………………………（12） 5.结论 ………………………………………………………………（13） 6.致谢 ………………………………………………………………（14） 7.参考文献 …………………………………………………………（15） 附录A.实物及原理图 ………………………………………………（16） 附录B.原理图 …………………………………………………… （17） 附录C.控制源程序 ………………………………………………（18） 附录D.材料清单 …………………………………………………（25） 我先给你提供份提纲你看下。 第一章 前言 第二章 数字电压表总体设计 2.1数字电压表总体设计 2.2 FPGA简介 2.3 MAX+PLUS II的设计 2.4 ADC0809简介 2.5 LED数码管 第三章 数字电压表的硬件设计 3.1FPGA电路设计 3.2FPGA外围电路设计 3.3ADC0809与FPGA的连接电路设计 3.4LED显示硬件电路设计 第四章 数字电压表的软件设计 4.1ADC0809时钟信号软件设计 4.2A/D转换控制模块的软件设计 4.3电压显示软件设计 4.4数字电压表总体软件设计 结论 参考文献 致谢 转载请注明出处众文网 » 简易数字电压表毕业设计论文(求一篇关于简易数显毫伏表设计的毕业论文)7.设计一个数字式电压表的完整电路 毕业设计主要技术数据：
8.简易数字电压表的设计