简易数字交流电压表
简易数字电压表(共13张PPT)
元器件清单
元器件名称 参数 数量
IC插座 DIP40 1
IC插座 DIP14 1
晶体振荡器 12MHz 1
瓷片电容 30pF 2
共阳极数码管
2
单片机 89C51 1
弹性按键
1
电阻
510Ω 2
电阻
300Ω 16
元器件名称 参数 数量
电阻
10KΩ 1
可调电阻
5KΩ
1
模数转换器 ADC0809 1
双D触发器 74LS74 1
// P0_2=0，则OE=1，允许读数
简易数字电压表硬件电路
P0_2=0;
//在引脚产生下降沿，START和ALE引脚产生上升沿
//锁存通道地址，所有内部寄存器清零
第十二页，共13页。
第十三页，共13页。
焊好电阻后，接通电 源后，发现数码管只 有一路电压值。再次 检查电路板无误后， 确定是实验程序出现 问题。经过修改程序 后，将新程序烧到单 片机中，数码管稳定 显示
第十一页，共13页。
任务小结
简易数字电压表的制作，涉及A/D转换芯片 0~5V的模拟电压信号通过调节电位器来获得。
void main() //主函数
while(1)
{
P0_2=1;
for(a=0;a<50;a++); //延时
P0_2=0;
//在引脚产生下降沿，START和ALE引脚产生上升沿
//锁存通道地址，所有内部寄存器清零
for(a=0;a<50;a++); //延时
P0_2=1;
//在上产生上升沿，START上产生下降沿，A/D转换开始
片机进行数据采集
数字式交流电压表
第一章技术指标1.系统功能要求交流数字电压表的功能是测量正弦电压的有效值，然后以数码管显示测量结果。
2.系统结构要求交流数字电压表的系统结构方框图如下图所示：3.电气指标●被测信号频率范围：10Hz~10KHz●被测信号波形：正弦波●显示数字含义：有效值●档位：分三档：① 1.0V~9.9V；②0.10V~0.99V;③0.010V~0.099V 。
●显示方式：两位数码显示4.扩展指标可自动换挡5.设计条件●电源条件：直流稳压电源提供±5V。
●可供选择的器件：TL084 运算放大器2片74139 二四线译码器1片（模拟开关实现档位指示，故实际电路未采用74139）CC4052四选一模拟开关1片74161四位二进制计数器1片4511显示译码器 2 片2AP9检波二极管2只发光二极管3只28C64存储器1片ADC0804A/D转换器1片半导体数码管C392 2片电容电阻自选第二章整体方案设计1.算法设计数字电压表（Digital V oltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流或交流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
它利用A/D转换原理，将被测模拟量转换成数字量,并用数字方式显示测量结果的电子测量仪表。
2.整体方案实验时的输入为交流电压，为测量其有效值，应先将输入信号进行整流，得到一个稳定的直流电压后，再将其进行模数转换，最终通过数字形式显示出来。
而交流是指输入的信号是正弦波，电压表需要显示的是正弦信号的有效值。
电路中需有交直流转换。
由测量电压范围可知，显示输入电压的有效值在0.01V至9.9V范围，分成三档。
意味着输入正弦信号的峰峰值为0.028V至28V。
因此，输入需有量程转换及衰减电路。
将该电路分成数电和模电两部分来设计，模电部分完成交流直流转换工作，数电部分负责实现模数转换和具体结果的显示，两部分电路分别实现后再拼接完成。
2.交流数字电压表组成框图被测信号V i经输入电路衰减后，经量程放大器放大，经过整流电路，被积分电路转化成直流信号，再由可变增益放大器调节，以适合A/D转换器输入电压的要求，然后用存储器实现二进制码到BCD码的转换进去显示译码器最后由数码管显示出来。
AT89C52的简易数字电压表
-目录绪论 (1)第1章系统总体方案选择与说明 (3)1.1 项目分析及其设计 (3)1.1.1 通道转换方案设计 (3)1.1.2 显示部分方案设计 (3)第2章系统总体结构与工作原理 (4)2.1 系统结构框图 (4)2.2 工作原理 (4)第3章硬件设计说明及计算方法 (5)3.1 单片机的选择及时钟电路 (5)3.2 LED显示电路设计与器件选择 (6)3.3 A/D转换模块及转化电路设计 (8)第4章软件设计与说明 (9)4.1 数字电压表系统软件设计方案确定 (10)4.2 数字电压表应用程序设计 (12)第5章调试结果及其说明 (12)5.1 调试结果及其说明 (12)总结 (13)参考文献 (15)附录A 系统原理图 (16)附录B 系统源程序 (17)绪论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。
数字电压表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电压表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。
本设计采用了以单片机为开发平台，控制系采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。
系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行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。
简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。
模拟式电压表具有电路简单、成本低、测量方便等特点，但测量精度较差，特别是受表头精度的限制，即使采用0.5级的高灵敏度表头，读测时的分辨力也只能达到半格。
再者，模拟式电压表的输入阻抗不高，测高阻源时精度明显下降。
数字电压表作为数字技术的成功应用，发展相当快。
数字电压表（Digital VoIt Me-ter，DVM），以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。
简易数字电压表课程设计
电子测量结课作业简易数字电压表指导教师：学院：专业班级：姓名：学号：摘要本文介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计。
该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。
A/D转换主要由芯片ADC0832来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。
数据处理则由芯片AT89C52来完成，其负责把ADC0832传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外,它还控制着ADC0832芯片工作。
该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。
此数字电压表可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个LCD1602液晶屏显示出来。
关键词: 单片机；数字电压表；A/D转换；AT89C52；ADC0832目录1 数字电压表的简介 01.1数字电压表简介 01.2数字电压表的的背景与意义 02 设计总体方案 (2)2.1 设计要求 (2)2.2 设计思路 (2)2.3 设计方案 (2)3 硬件电路设计 (4)3.1 A/D转换模块 (4)3.2 单片机系统 (6)3.3 复位电路和时钟电路 (9)3.4 LCD显示系统设计 (10)3.5 总体电路设计 (12)4 程序设计 (13)4.1 程序设计总方案 (13)4.2 系统子程序设计 (13)5 仿真 (15)5.1软件调试 (15)5.2显示结果及误差分析 (15)5.2.1 显示结果 (15)5.2.2 误差分析 (17)结论 (19)参考文献 (20)附录............................................................................................... 错误！未定义书签。
1 数字电压表的简介1.1数字电压表简介在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。
交流电压表
交流电压表产品名称：B600-AC1-1V1交流电压表主要功能参数：测量并显示单相电压，PT变比可设，标称输入：100V/220V/380V产品说明1、概述B600-AC1-1V1交流电压表适用于电力电网、自动化控制等领域，用于监测电压。
仪表采用LED数码管显示形式，具有精度高，电磁兼容性好，外形美观等特点。
2、通用技术参数项目指标精度等级0.5级，频率0.2级显示位数四位，另加符号位输入标称输入交流：电流1A、5A；电压100V、220V、400V直流：0~20mA；4~20mA；0-5A；5A以上配分流器输入；0~10V 过量程持续：1.2倍，瞬时；电流10倍/5秒，电压2倍/1秒频率50H z±10%输出信号DC4～20mA或RS-485或无源继电器接点工作电源AC ( 85～265)V或DC ( 100～275)V 功耗﹤5VA绝缘强度2kV，1分钟（试验电压为交流有效值）绝缘电阻≧100MΩ平均无故障工作时间≧60000小时工作条件环境温度：-25℃～55℃，相对湿度≤95%，无腐蚀气体场所海拔高度≦2500米变送输出DC4～20mA，负载能力≤500Ω数字输出RS485输出，Modbus–RTU协议报警输出常开接点输出，250V AC/30V DC，5A3、外形及开孔尺寸仪表外观型号外形代号面框尺寸（mm）屏装配合尺寸（mm）开孔尺寸（mm）总长（mm）备注16槽形1158*78150*70151*7114242方形2120*120110*110111*1111056方形372*7266*6667*671055槽形596*4890*4291*45869方形696*9690*9092*92102微方形748*4844*4445*45954、订货须知订购请标明仪表完整型号及数量，工作电源及额定输入参数，若为简易型数显仪表，还需提供CT或PT变比。
例如：B600-AC6-3A2三相交流电流表 2只，工作电源：AC220V，输入：5A；B600-AC1-1A1D单相交流电流表 2只，工作电源：AC220V，输入：5A，CT变比100/5；B600-AC6-3AV1三相交流电流电压组合表 2只，工作电源：AC220V，输入：5A/380V；B600-AC1-1Y2功率因数表 2只，工作电源：AC220V，输入：5A/100V；B600-DC5-1A1直流电流表 2只，工作电源：AC220V，输入：4-20mA，显示0-50Hz。
简易电压表设计
《单片机原理与接口技术》课程设计报告设计题目：简易数字电压表设计专业班级：电信1202 学号：2012001452学生姓名：庞宏平同组人：万培石一雄指导教师：武娟萍太原理工大学课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺指导教师签名：日期：2015.6简易数字电压表设计目录1．引言 (4)1.1设计任务 (4)1.2 设计要求 (5)2．硬件电路设计 (5)2.1 系统的硬件构成及功能 (5)2.2 AT89S51单片机及其引脚说明 (6)2.3 ADC0808引脚及功能说明 (7)2.4 ADC0808的外部引脚特征 (8)2.5 ADC0808的内部结构及工作流程 (9)3.LCD显示系统以及74LS373 (10)3.1 LCD显示系统设计 (10)3.2 74LS373引脚图及功能 (11)3.3 总体电路设计 (13)4．程序设计 (14)4.1 程序设计总方案 (14)4.2 系统子程序设计 (15)5 .软件测试及仿真 (16)5.1 软件调试 (16)5.2 显示结果及误差分析 (17)5.3 附加功能 (18)结论 (19)附录程序代码 (20)第1章引言本次课程设计利用单片机技术来实现一台简易数字电压表，具有性能可靠、电路简单、成本低等特点。
1.1数字电压表概述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单片机开发平台实现的一种数字电压表系统。
该设计采用AT89S51单片机为核心，以ADC0809为模数转换数据采样，实现被测电压的采样。
1.2此次设计任务1.2.1设计任务设计制作一个简易数字电压表，该直流电压表能测直流电压目标：基于MCS—51单片机，对设计硬件电路和软件程序应用的设计，使用发光二极管来显示所要测试模拟电压的数字电压值。
简易数字显示交流毫伏表(最终定稿)
简易数字显示交流毫伏表摘要：本系统由高级模拟器件、CPLD，可实现具有自动量程转换功能的真有效值测量、交流频率测量和标准幅度可控的正弦波输出等功能。
测量部分具有高输入阻抗（R ≥2M,C<2.5pF），宽频带范围（10 HZ-5M HZ）,宽电压范围（1mV-250V）,高精度（有效值≤１％，频率<10-6）的优越性能。
可满足多方位的需要。
关键词：静电计频率计高频放大真有效值1.系统方案选择与论证1.1设计要求设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表，示意图如图-1所示。
图-1 简易数字显示交流毫伏表示意图1.1.1基本要求（1）电压测量a、测量电压的频率范围100Hz～500KHz。
b、测量电压范围100mV～100V（可分多档量程）。
c、要求被测电压数字显示。
d、电压测量误差±5%±2个字。
e、输入阻抗≥1MΩ，输入电容≤50pF（本项可不做测试，在电路设计中给予保证）f、具有超量程自动闪烁功能。
（2）设计并制作该仪表所需要的直流稳压电源。
1.1.2发挥部分（1）将测量电压的频率范围扩展为10Hz～1MHz。
（2）将测量电压的范围扩展到10mV～200V。
（3）交流毫伏表具有自动量程转换功能。
（5）其他。
1.2系统基本方案及框图根据题目要求及适当的发挥，我们的硬件电路主要包括输入信号的有效值测量、输入信号的频率测量。
其中前两者构成一个测量系统。
测量系统包括：信号调理模块、A/D，D/A模块、信号真有效值转换模块、CPLD频率测试模块、算法控制器模块、键盘显示模块、语音播报及打印模块、电源模块等。
图-3所示。
为实现各模块的功能，分别作了几种不同的设计方案并进行了论证，我们选取了较好的方案实现。
图-3 测量系统框图1.2.1各模块方案选择和论证（1）有效值测量部分：方案一：用分立元件搭焊高频放大电路，用精密整流电路测量输入信号的真有效值。
这种方案成本较低。
但是这种电路结构复杂，调试困难，精度低，温漂大，稳定度低。
简易数字电压表设计报告
摘要--------------------------------------------------------2 1.数字电压表的简介------------------------------------------31.1数字电压表的发展--------------------------------------31.2数字电压表的分类--------------------------------------42.设计的目的------------------------------------------------53.设计的内容及要求------------------------------------------54.数字电压表的基本原理--------------------------------------54.1数字电压表各模块的工作原理----------------------------54.2数字电压表各模块的功能--------------------------------54.3数字电压表的工作过程----------------------------------65.实验器材--------------------------------------------------76.电路设计实施方案------------------------------------------76.1.实验步骤---------------------------------------------76.2各个模块设计------------------------------------------86.2.1 基准电压模块-----------------------------------86.2.2 3 1/2位A/D电路模块---------------------------106.2.3 字形译码驱动电路模块--------------------------126.2.4 显示电路模块----------------------------------136.2.5 字位驱动电路模块------------------------------167.总结-----------------------------------------------------17 参考文件---------------------------------------------------18 附录-------------------------------------------------------19本文介绍了一种简易数字电压表的设计。
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四、 设计 提示
输入及量程放大器
电路图中R1、R2构成输入电路，实现10：1转换。 3V稳压管是防止输入信号过大，损坏运放而加。 R3、R4、R5可通过公式计算得到： 放大10倍：1+R3/(R4+R5)=10 放大100倍：1+(R3+R4)/R5=100 取R5=100Ω时，计算出R4=900 Ω、R5=9KΩ(可用 470+430和470K+430K实现)。
四、 设计 提示
2、量程放大器 输入电压三档： 1.0V~9.9V (2.8Vp-p~28Vp-p) 0.10V~0.99V (0.28Vp-p~2.8Vp-p) 0.010V~0.099V (0.028Vp-p~0.28Vp-p) 经输入电路衰减10倍后，各档电压： 1.0V~9.9V 衰减后：(0.10V~0.99V ) 0.10V~0.99V 衰减后：(0.010V~0.099V ) 0.010V~0.099V 衰减后：(0.0010V~0.0099V) 为使后续电路在同一个数量级上工作， 选衰减后(0.10V~0.99V )为标准输入，则 应对另两档进行放大。量程放大电路如 下图：
3、交流转直流(AC-DC) 输入的正弦信号要经检波电路，实现交 直流转换。这里介绍运放半波整流电路。
四、 设计 提示
4、全波整流电路 在半波整流电路的基础上，加一级加法器， 可构成全波整流。
四、 设计 提示
全波整流波形图
四、 设计 提示
在加法器的反馈之路加一个电 容，构成一个积分器，可把全波 波形变为直流电压。
第 第 第 三 四 五 天 天 天
第 六 天
第 七 天
第 八 天
第 九 天
第 十 天
二、 日程 安排
还料 打扫
说明：除查资料、设计外，其余时间均在实验室。
预习
10分
装水 平配
10分
操作
30分
基本 指标
20分
附加 指标
10分
报告
20分
新颖 性
加分
考勤
减分
三、 成绩 评定 方法
说明： 1、以上所列各项，前六项相加为100分，后两项在此 基础上加减。 2、新颖性加分不得超过10分。 3、考勤扣分：无故旷课：－10分/天；迟到、早退： －2分/次。 4、操作是学生动手能力的反映，由指导教师根据学 生能力打分。 5、有事请假，需经辅导员批准，带课老师无权批准。
四、 设计 提示
4、扩展指标
可自动换档
四、 设计 提示
5、设计条件 电源条件：直流稳压电源提供±5V。 可供选择的器件： LM324(TL084) 运算放大器 2片 LM139 二四线译码器 1片 CC4052四选一模拟开关 1片 74161四位二进制计数器 1片 4511显示译码器 2片 2AP9检波二极管 2只
四、 设计 提示
5.1V稳压管 2只 发光二极管 3只 28C64存储器 1片 ADC0804A/D转换器1片 门电路、各种阻容件自定。
四、 设计 提示
(二)、方案设计 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（直流或交流输入电压） 转换成不连续、离散的数字形 式并加以显示的仪表。它利用 A/D转换原理，将被测模拟量转 换成数字量,并用数字方式显示 测量结果的电子测量仪表。
一、 课程 设计 的基 本要 求
1、遵守作息时间：上午8：00~11：30 下午1：30~4:30 2、不允许在实验室吃东西，保持实验室 内的环境卫生。每天清理桌面，自己保管好 自己所用的工具及元器件，养成良好的工作 习惯。 3、在设计课题之前，认真学习《电子电 路课程设计》指导书第一章至第五章的内 容。了解电子系统的特点、设计与实现的大 致过程。在设计时应考虑的主要因素及设计 工具等；学习电子系统中技术指标的分析、 算法研究和整体方案的拟定等；学习数字电 路、模拟电路设计的一般原则。学习电子电 路中电磁兼容的基本概念；学习电子电路的 装配、调测、故障分析等；学习电子电路设 计中资料的查找与技术文档的整理等。
可变增益放大电路
四、 设计 提示
6、AD转换器
ADC0804模数转换器是逐次逼近型转换器，其参 考电路如下图：
四、 设计 提示
其内部结构和工作原理请上网查看。
ADC0804测试图
四、 设计 提示
7、B-BCD码的转换
ADC0804转换的二进制数，要转 换成数码管显示的BCD码，这一任 务可由存储器来实现。ADC0804输入 电压的范围为0.2V~1.98V，转换后的 相应的二进制数为0AH~63H。将转 换后的二进制数作为存储器的地址， 而把相应的BCD码值填入到存储单 元中，一旦选中了地址，相应的数 据就被取出，并送到显示译码器中。 这部分不详细介绍。
(一)、技术指标
1、整体功能要求
交流数字电压表的功能是，
测量正弦电压有效值，以数码 管显示测量结果。
四、 设计 提示
2、系统结构要求
交流数字电压表的系统结 构框图如下图：
四、 设计 提示
交流数字电压表的系统结构框图
3、电气指标
(1)、被测信号频率范围： 10Hz~10kHz。 (2)、被测信号波形：正弦波。 (3)、显示数字含义：有效值。 (4)、档位：分三档： 1.0V~9.9V 0.10V~0.99V 0.010V~0.099V。 (5)、显示方式：两位数码显示。
四、 设计 提示
四、 设计 提示
8、显示译码及显示 用4511作为显示译码器，推动 数码管显示出被测电压值。 9、量程显示电路 对应不同的输入电压，应用发 光二极管来指示所测电压的量 程范围。由同学自行设计。
一、 课程 设计 的基 本要 求
4、要端正学习态度，独立思 考，立足于自己。有困难时大家 讨论、研究。要善于思考，不要 依赖别人。 5、装配调试过程中要耐心细 致，成功与否在于你能否坚持到 最后一刻。
日 第 内 程 一 天 容
讲课 查资 料、 设计 安装 调试 验收 写交 报告
第 二 天
四、 设计 提示
交直流转换后的波形
四、 设计 提示
5、可变增益放大器
四、 设计 提示
经整流后的直流电压要加到AD转换器 中，将不同的电压值转换成不同的二进制代 码。ADC0804是AD转换器，其输出位为八 位，若所加参考电压为5.12V时，其每一台阶 电压为ΔVS=Vref/28=5.12/256=0.02V。我们 所测量的电压在0.10V~0.99V范围内，每个差 值为0.11-0.10=0.01V，因此，要将输入的电压 放大。加到0804的电压范围为0.2V~1.98V。这 可用可变增益放大器来实现。
Байду номын сангаас
四、 设计 提示
而交流是指输入的信号是正弦 波，电压表需要显示的是正弦信号 的有效值。电路中需有交直流转换。 由测量电压范围可知，显示输 入电压的有效值在0.01V至9.9V范围， 分成三档。意味着输入正弦信号的 峰峰值为0.028V至28V。因此，输入 需有量程转换及衰减电路。为此， 总体方案如下图：
四、 设计 提示
交流数字电压表的组成框图
四、 设计 提示
(三)、单元电路设计 1、输入电路 作为仪表，为减少对被测信号 的影响，通常输入阻抗都比较 高，一般在1MΩ左右。另被测信 号的最大有效值为9.9V，正弦信号 的峰峰值为28V，这么大的信号， 电路无法正常工作，因此，在输 入电路中要进行衰减，可作一 10：1的电路。
交流数字电压表
电子电路课程设计 2014年9月15日至9月26日
一、 课程 设计 的基 本要 求
电子电路课程设计是门集中性的实 践类教学课程，共2周时间。目的是让 学生巩固和深化前期电子电路类所学 的理论课程，进一步提高电子电路的 设计能力和实践能力。通过综合型、 系统型电子电路课题的设计与实现， 使学生在电子电路设计、装配、调 测、故障处理和文档整理等方面的能 力得到进一步的提高。为此，我们对 这段时间的学习提出如下要求：