基于51单片机的电压采集与显示系统设计
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。
单片机电压表设计
设计一个单片机电压表涉及硬件和软件的结合。
以下是一个简单的步骤指南，帮助你设计一个基于单片机的电压表：选择单片机：如Arduino、STM32、PIC等。
对于初学者，Arduino是一个很好的选择，因为它简单易用且资源丰富。
硬件需求：单片机板（例如Arduino Uno）ADC（模拟-数字转换器）：如果你的单片机内置ADC，则无需额外购买。
电压分压器：用于将待测的高电压降低到单片机可以承受的范围内。
LCD或OLED显示屏：用于显示电压读数。
连接线、面包板和其他辅助材料。
设计分压电路：使用电阻分压器将输入电压降低到ADC的输入范围内。
例如，使用两个10kΩ的电阻可以得到输入电压的一半。
连接硬件：将分压器的输出连接到单片机的ADC输入。
将显示屏连接到单片机的相应引脚。
编程：使用你选择的单片机的编程语言（如Arduino IDE、STM32CubeIDE等）编写程序。
程序功能：读取ADC的值。
使用公式将ADC值转换为实际电压值。
例如，如果你使用的是10位ADC，那么最大值为1023，代表最大电压（通常是5V或3.3V，取决于单片机）。
因此，实际电压= (ADC值/ 1023) * 最大电压。
将计算出的电压值显示在屏幕上。
测试：给单片机提供不同的已知电压源，并检查显示的电压是否与源电压匹配。
如果不匹配，可能需要校准或调整分压器的电阻值。
优化与扩展：根据需要，你可以添加其他功能，如数据存储、无线通信、报警功能等。
封装：一旦测试并确认工作正常，你可以将所有部件放入一个适当的外壳中，以便安全、方便地使用。
请注意，处理高电压时务必小心，确保遵循所有相关的安全指南和标准。
51单片机数据采集系统
课程设计报告书设计任务书一、设计任务1一秒钟采集一次。
2把INO口采集的电压值放入30H单元中。
3做出原理图。
4画出流程图并写出所要运行的程序。
二、设计方案及工作原理方案： 1. 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。
2. 能够顺序采集各个通道的信号。
3. 采集信号的动态范围：0～5V。
4. 每个通道的采样速率：100 SPS。
5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。
6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。
工作原理：通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。
A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。
目录第一章系统设计要求和解决方案第二章硬件系统第三章软件系统第四章实现的功能第五章缺点及可能的解决方法第六章心得体会附录一参考文献附录二硬件原理图附录三程序流程图第一章系统设计要求和解决方案根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分：●信号调理电路●8路模拟信号的产生与A/D转换器●发送端的数据采集与传输控制器●人机通道的接口电路●数据传输接口电路数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。
系统框图如图1-1所示1.1 信号采集分析被测电压为0～5V 直流电压，可通过电位器调节产生。
1.1.1 信号采集多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。
数据采集方式选择程序控制数据采集。
程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。
，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。
如图1-3所示。
程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。
51单片机电压电流采样电路设计
51单片机是一种常用的微控制器，广泛应用于各种电子设备中。
在很多电子设备中，需要对电压和电流进行采样和测量，以确保设备正常运行和安全使用。
设计一个稳定、精准的电压电流采样电路对于电子设备的正常运行至关重要。
本文将介绍51单片机电压电流采样电路的设计原理、实现方法和相关注意事项，希望能够为初学者提供一些帮助。
一、设计原理1.1 电压采样原理电压采样是通过模数转换器（ADC）将模拟电压信号转换为数字信号的过程。
在51单片机中，有多个模拟输入引脚可以用于电压采样。
通过选择合适的参考电压和采样精度，可以实现对不同电压范围的准确采样。
1.2 电流采样原理电流采样通常需要借助电流传感器或电流互感器来实现。
通过将电流信号转换为与之成正比的电压信号，然后使用ADC进行采样，可以实现对电流的准确测量。
二、电压采样电路设计2.1 电压采样电路原理图在设计电压采样电路时，需要考虑信噪比、采样精度和参考电压的稳定性。
一般来说，可以通过电阻分压网络将被测电压信号转换为微控制器可以接受的范围内的电压信号。
2.2 电压采样电路实现在实际设计中，可以选择合适的电阻数值和参考电压，使得被测电压在不损失精度的前提下可以被精准采样。
还需要注意电源滤波和去耦电容的设置，以提高电路的稳定性和抗干扰能力。
三、电流采样电路设计3.1 电流采样电路原理图电流采样电路通常需要借助电流传感器或电流互感器来实现。
在设计电流采样电路时，需要考虑到电流传感器的灵敏度、线性度和频率特性，以确保采样的准确性和稳定性。
3.2 电流采样电路实现在实际设计中，需要根据被测电流的范围和精度要求选择合适的电流传感器，并通过运算放大器等电路将电流信号转换为微控制器可以接受的范围内的电压信号。
还需要注意电流传感器的电源和接地，以确保电路的正常工作。
四、电压电流采样电路的综合设计4.1 电压电流采样电路整体连接在设计完成电压和电流采样电路后，需要将两者连接到51单片机的模拟输入引脚，并编写相应的程序进行数据采集和处理。
基于c51的数字电压表
设计要求和条件要求：利用开发板和ADC0809构成一数字电压表，实现对外部多路电压信号的巡回测量和显示，电压范围为0~5V。
条件：开发板、AT89C52、ADC0809设计方案论证（包括设计思路、设计方法、有关计算、图表、程序等。
）主要设计方框图如下：数码管显示单片机处理模数转换电压采集1、主控芯片四、电路设计思路模拟电压经过档位切换后形成七段码，经隔离干扰送到A/D转换器进行A/D 转换，转换成BCD码。
然后送到单片机中进行数据处理。
处理后的数据送到74ls47形成数码管的段选和74ls138形成数码管的位选。
而硬件电路又大体可分为A/D转换电路、LED显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用汇编语言编程，利用Keil和PROTEUS 软件对其编译和仿真。
一般I/O接口芯片的驱动能力是很有限的，在LED显示器接口电路中，输出口所能提供的驱动电流一般是不够的尤其是设计中需要用到多位LED，此时就需要增加LED驱动电路。
我利用数码管与三极管串联作为驱动电路。
本实验采用AT89C52单片机芯片配合ADC0809模/数转换芯片构成一个简易的数字电压表。
该电路通过ADC0809芯片采样输入口IN0输入的0～5 V的模拟量电压，经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道D0～D7传送给AT89C52芯片的P1口。
AT89C52负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示段码，并通过其P0口传送给数码管。
同时它还通过其三位I/O口P0.4、P0.5、P0.6产生位选信号，控制数码管的亮灭。
另外，AT89C52还控制着ADC0809的工作。
其P3.3管脚为ADC0809提供了1MHz工作的时钟脉冲；P3.5控制ADC0809的地址锁存端(ALE)；P3.6控制ADC0809的启动端(START)；P3.4控制ADC0809的输出允许端(OE)；P3.7控制ADC0809的转换结束信号(EOC)。
基于单片机下的数字电压表设计毕业论文
河南理工大学万方科技学院本科毕业论文基于单片机下的数字电压表设计毕业论文目录前言 (1)1 设计任务与分析 (3)1.1 设计任务简介及背景 (3)1.1.1 单片机简介 (3)1.1.2 背景及发展情况 (3)1.2 设计任务及要求 (5)1.3 设计总体方案及方案论证 (5)1.4 数据输入模块的方案与分析 (7)1.4.1 芯片选择 (6)1.4.2 实现方法介绍 (6)1.4.3 输入模块流程图 (10)1.5 A/D模块的方案与分析 (10)1.5.1 芯片的选择 (11)1.5.2 实现方法介绍 (11)1.5.3 A/D模块流程图 (13)1.6 数据处理及控制模块 (13)1.6.1 芯片选择 (14)1.6.2 实现方法介绍 (14)1.6.3 数据处理及控制模块流程图 (14)1.7 显示模块 (15)1.7.1 芯片选择 (15)1.7.2 实现方法介绍 (15)2 硬件设计 (16)2.1 数据输入模块原理图 (17)2.2 A/D模块原理图 (18)2.3 控制模块原理图 (20)2.4 显示模块原理图 (21)3 软件设计 (23)3.1 主程序流程图 (23)3.2 子程序介绍 (24)3.2.1 初始化程序 (24)3.2.2 中断子程序 (24)3.2.3 档位选择子程序 (25)4 主要芯片 (29)本科毕业论文4.1 AT89C52的功能简介 (29)4.1.1 AT89C52芯片简介 (29)4.1.2 引脚功能说明 (29)4.2 ICL7135功能简介 (31)4.2.1 ICL7135 芯片简介 (31)4.2.2 引脚功能说明 (32)4.3 LCD1602功能简介 (35)4.3.1 LCD1602芯片简介 (35)4.3.2 引脚功能说明 (35)4.4 CD4052的功能介绍 (38)4.4.1 CD4052芯片简介 (38)4.4.2 引脚功能说明 (39)4.5 CD4024的功能介绍 (39)4.5.1 CD4024芯片简介 (39)4.5.2 引脚功能说明 (40)4.6 OP07的功能介绍 (40)4.6.1 OP07的功能简介 (41)4.6.2 引脚功能说明 (41)结论 (42)致谢 (44)参考文献 (45)河南理工大学万方科技学院本科毕业论文前言数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是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。
基于51单片机的PCF8591芯片电压表
PCF8591芯片电压表一、功能1、用PCF8591芯片采集电压。
2、使用IIC通信协议进行通信。
3、四位数码管显示采集电压。
4、电压表有五个档位200MV、2V、20V、200V、500V。
5、四个按键进行档位切换。
6、五个LED指示灯1~5指示相应档位。
7、电压过大，继电器自动断开，保护电路。
8、滑动变阻器可以对电压表精确度进行调节，使测量更精确。
9、采用STC89RC52单片机。
10、电源供电采用USB电源头（发货中会赠送一根）供电，插到手机直充头上就可以正常使用。
二、硬件按键功能及说明档位1/2：200MV档位和2V档位切换，LED1/2亮。
档位3：切换到20V档位，LED3亮。
档位4：切换到200V档位，LED4亮。
档位5：切换到500V档位，LED5亮。
复位：对整个电路进行复位，回到初始化状态2V档位。
三、注意事项1、程序下载程序利用串口下载，首先将下载器正确连接（说明一下，板子上下载口从左到右依次接下载器的+5V、地、TX、RX,下载器上标的有），打开STC下载器如图。
选择STC89C52RC,点击“打开程序文件”选择程序文件夹中（Output-> 电压表.HEX）的温度控制.hex文件。
点击下载，当提示上电时拔下电源再插上就可以了。
2、按键使用如上图所示，档位1/2、档位3、档位4、档位5，以及复位五个按键。
具体按键功能在上边已经介绍。
3、使用说明刚开始使用是，不要测量高电压，应该先用低电压试试电压表好坏。
测量较高的电压时，要用最高档测量一下大致电压是多少，再换用合适档位进行精确测量。
因为不同型号的电源，导致单片机的工作电压和PCF8591芯片的基准电压，都不是标准的5V，所以在测量时会有误差，这时候就需要通过对电位器进行微调来调节误差，使测量更精确。
4、注意事项需要特别注意的是测量电压千万不要高于测量档位的电压，不然会因为瞬间电流过大，直接烧坏芯片，使电压表产生损坏。
因为操作不当造成的后果，我们一概不负责，一定要特别注意。
基于51单片机-PCF8591数字电压表课程设计
课程名称：微机原理课程设计题目：数字电压表ﻬ摘要单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
单片机由运算器,控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机(最小系统）,和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。
概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
它最早是被用在工业控制领域。
其中我们用于学习用的最多的是SＴＣ89C5２单片机，ＳTC89C52是ＳTＣ公司生产的一种低功耗、高性能ＣMOS8位微控制器,具有８K在系统可编程Flash存储器。
STC８9Ｃ52使用经典的MＣS-51内核,但也做了很多改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
STC89C52具有8k字节Ｆlash，５12字节RAM,3２位I／O口线,看门狗定时器,内置4KB EE ＰROM，ＭAX810复位电路，３个１6位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构,全双工串行口。
本设计就是以单片机SＴC89C52为核心，附以外围电路,实现数字电压表的功能，并运用软件Proteｕs进行仿真来得到实验结果。
关键词：STC89Ｃ５2单片机、仿真、中断、数字电压表、数码管显示ﻬ目录一、任务要求ﻩ错误!未定义书签。
1.1 设计任务ﻩ错误!未定义书签。
1．２设计要求ﻩ错误!未定义书签。
1．３发挥部分 ...................................................................................... 错误!未定义书签。
1.4 创新部分 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
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课程设计题目:51单片机的电压采集与显示系统设计专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：2010 年 9 月5 日摘要随着电子科技的不断发展与进步，电压测量成为广大电子领域中必须掌握的过程，并且对测量的精度和采集功能的要求也越来越高，而电压的测量与显示系统甚为重要。
本文介绍的重点是电压数据的采集与显示系统，数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机8051来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括模-数转换模块，显示模块，和串行接口部分，还有一些简单的外围电路。
8路被测电压通过通用ADC0809模-数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，由单片机对数据进行处理，用数码管显示模块来显示所采集的结果，由相关控制器完成数据接收和显示，VB程序编写了更加明了化数据显示界面。
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。
绘制电路原理图与工作流程图，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路。
在软件编程上，采用了C语言进行编程，开发环境使用相关集成开发环境。
开发了显示模块程序、通道切换程序、A/D转换程序。
关键词：单片机， ADC0809，A/D转换，模块显示电压测量AbstractAlong with the development of electronic technology progress, voltage measurement of electronic fields become broad must grasp of the process, and the accuracy of measurement and collection function requirements, and more and more is also high voltage measurement and display system is very important. This paper focuses on voltage data acquisition and display system, data collection and communication control using modular design, data collection and communication control adopted MCU 8051, hardware part is, still include singlechip mode - several conversion module, display module, and the serial interface, and some simple outer circuit.8 and the voltage to be measured by general ADC0809 mode - and to count the collected data for analog to digital, by SCM processing of data, using a digital display module to show the tube, the related results of collecting data receiving and display controller, VB programming and the data showed that the interface. This system mainly including four modules: the data acquisition module, control module, display module, A/D conversion module. Draw circuit principle diagram and the work flow, and debugging, finally completed the system design of hardware circuit. In software programming, the C language program development environment, use the integrated development environment. Develop A display module procedures, channel switching procedures, A/D conversion program..Keywords: SCM, ADC0809, A/D conversion, module display voltage measurements.目录1引言 (6)2课程设计题目、任务及要求及方案 (7)3电路原理说明 (9)3.1ADC0809模数转换芯片 (9)3.2 AT89C51单片机 (10)3.3八段数码管和74LS47 (10)3.4 系统整体工作原理 (11)3.4．1硬件原理 (11)3.4．2软件原理分析 (12)4设计总体框图 (16)4．1硬件总体框图 (16)4.2程序总体框图 (16)4.3待测信号源单元电路 (17)4.4 AT89C51单片机 (18)4.5单片机控制单元 (19)4.5．1外部时钟电路 (19)4.5．2复位电路 (20)4.5．3数码管显示模块 (21)5调试报告 (22)6 总结及设计心得 (23)参考文献 (24)附录.............................................. 2错误!未定义书签。
引言数字电压表（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。
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，还可与PC进行实时通信。
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、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。
与此同时，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。
本章重点介绍51单片机的电压采集与显示系统的基于单片机的数字电压表的工作原理，该设计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数据采集与显示的设计流程，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。
2课程设计题目、任务要求及方案题目：基于51单片机的电压采集与显示系统的设计（1）课程设计主要任务：A、复习有关课程，例如数字电路、单片机等；B、以89c51为核心，根据设计指标设计电路的框图；C、根据要求设计出硬件电路图和软件装配图；D、查阅资料，确定所需各元器件型号和相关技术参数；E、拟定调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求；F、实现对电压的数据采集与显示，完成课程设计工作。
（2）课程设计的要求A、以89c51单片机为核心芯片，采用ADC0809设计一个单通道模拟电压采集电路，要求对所接通道变化的模拟电压值进行采集，采集来的数字量一路送至数码管指示，通过相关转换在数码管上精确显示出来；B、能够对直流电压进行相应的采集和转换；C、利用led对电压值进行显示，精确到小数点后两位；D、设计系统的硬件与软件电路，并写出相关程序进行调试；E、用相关软件（如PROTEL、VISIO制图软件）画出各个分电路；F、完成对设计方案的论证，并做好分析和总结工作。
（3）课程设计的方案：依据综合课程设计的要求，以51单片机为核心，采用ADC0809设计一个单通道模拟电压采集电路，要求对所接通道变化的模拟电压值进行采集，采集来的数字量一路送至数码管指示，通过相关转换在数码管上精确显示出来，每行显示5个数据，采集完100个数据后停止采集过程，显示的电压值可以保留到小数点后两位。
电压表的作用即是测直流电压的大小，通过对电压值的采集与处理，而由所学微控制器的知识可知，可以利用单片机的模数转换来实现这一设计，进一步把相应的电压值精确显示出来。
模数转换就是利用单片机控制模数转换芯片（A/D）,让它对外部的一个模拟信号进行采样、量化、编码然后转化为一个离散的数字量，提供给控制器作进一步处理。
对于常用的A/D转换芯片有ADC0809、ADC0808等。
它们都是8位的模数转换芯片，就是把模拟量转换为一个8位的二进制数。
利用单片机89c51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，以数码管显示。
Protel软件启动仿真，当前输入电压为2．5 0V，转换成数字值为7FH，用鼠标指针调节电位器尺,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。
此次电压表总体的方案就是用单片机的I/O口输出信号来控制A/D启动转换，将送入的模拟量转换为一个8位数字量，然后再通过I/O口送回单片机内部进行处理，单片机进行一系列的运算和校准后，通过数码管将电压值显示出来。
而在方案的实现上由两部分组成：硬件部分和软件部分。
硬件即电子元器件的选择且将它们连接成一个可行的硬件系统，软件是硬件系统功能化的重要组成部分。
硬件的设计可以在Protel，VISIO上进行，软件可以用Protel自带的汇编工具或是KEIL C51等工具编写C语言，然后在Protel将硬软件相结合，进行仿真，再根据结果不断对硬件进行改进，对软件进行调试，实现电压的采集与显示功能。
3电路原理说明3.1 ADC0809模数转换芯片ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。
其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D 转换。
ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。
一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D 转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D 转换。
DIP 封装的引脚如图1所示。
其内部结构如图11引脚1～5，26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。
引脚8，14，15，17～21：8位数字量输出端。
引脚22（ALE ）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。