数字电压表的设计与实现

国家示范性高等职业院校

柳州职业技术学院

毕业设计（论文）题目：数字电压表的设计与实现

姓名weihongji

学号20090201028

专业应用电子技术

年级2009级

指导教师黎艺华

完成时间2011年11月18日

柳州职业技术学院毕业设计（论文）

任务书

电子电气工程系（部）应用电子技术专业 2009应用电子技术（1）班学生 weihongji 学号 20090201028

一、毕业设计（论文）题目：数字电压表的设计与实现

二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期： 2011年11月1日起至2011年12月31日止

三、毕业设计（论文）进行地点：柳州职业技术学院

四、任务书的内容：

目的：

通过数字电压表的设计与制作，巩固数电的知识点，理论联系实际，掌握数字电压表原理、调试方法；掌握电子线路实际操作技能（焊接、测量、器件拆装、万用表等）；训练整体分析的能力，以及故障排除的能力。具体目的是：掌握3位半数字电压表的设计、组装和调试方法；熟悉集成电路MC14433，MC1413，CD4511和MC1413的使用方法，并掌握其工作原理。

任务：

⑴计指标

①输入基本量程：0—±2VDC

②精度：0.05%FS

③测量速率>2次/秒

④具有极性显示，溢出报警

⑤显示器件可用LED数码管

⑥具有较强的常模干扰抑制能力

⑵设计要求

①画出电路原理图（或仿真电路图）；

②元器件及参数选择；

③电路仿真与调试；

④ PCB文件生成与打印输出。

⑶制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。

⑷编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

设计（论文）要求：

要求提供以下设计资料，汇报设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有设计心得体会并装订成册：

1.摘要(所做的设计如有特别之处，一定要挑明)；

2.原理框图

3.元器件明细表及参数选择

4.各功能块电路图

5. PCB文件生成与打印输出

6.操作原理简要说明

7.调试的结果是否满足设计要求

学生开始执行任务书日期 200 年月日指导教师签名：

年月日学生送交毕业设计（论文）日期： 200 年月日教研室主任签名：

年月日

学生签名：

年月日

目录

任务书 (3)

前言 (5)

第一章设计任务与要求 (9)

1.1任务设计 (9)

1.2设计要求 (9)

1.3设计方案 (9)

第二张相关设计元件说明 (10)

2.1AT89C51单片机 (10)

2.2 ADC0809数模转换芯片 (14)

2.3 12864液晶显示屏 (18)

第三章硬件系统的设计 (22)

3.1硬件电路系统模块的设计 (22)

3.2元器件清单 (25)

第四章系统软件的设计 (25)

4.1汇编语言与C语言的特点及选择 (25)

4.2主程序设计 (26)

4.3全部程序 (27)

第五章调试及性能分析 (32)

5.1硬件调试 (32)

5.2软件调试 (33)

5.3测试对比 (33)

5.性能分析 (34)

第六章总结 (34)

致谢 (36)

第七章主要参考文献 (36)

附录 (37)

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（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。

如今随着科学技术和相关电子行业的飞速发展数字电压表，人们对电压表等测量工具的要求也越来越高，传统的指针式电压表功能单一、精度低，读取数据的时候也非常不方便，很容易出错，已经不能满足数字化时代的需求，而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。到今天为止，数字电压表的发展已经是非常的成熟，就原理上来讲它从原来的一两种发展到今天的多种，在功能上来讲它从测单一参数发展到测多种参数；从制作元件需求来说已经发展到了集成电路；准确度应经有了很大的提高，功能越来越强大，价格也越来越低。

数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。

电压表的数字化测量，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字量，完成这种转换的电路叫模数转换器（A/D）。数字电压表的核心部件就是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的数字电压表。一般说来，A/D转换的方式可分为两类：积分式和逐次逼近式。

积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再将其数字化。根据转化的中间量不同，它又分为U-T（电压-时间）式和U-F（电压-频率）式两种。

逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。

过去电压表经历了很多的转变过程，传统的指针式电压表功能单一、精确度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由于精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还与PC 进行实时通信。目前，由各种单片机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，显示出强大的生命力。与此同时，有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新水平。

数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量，如直流电压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式加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。目前数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，本文A/D 转换器采用ADC0809对输入模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再