基于单片机电压采集电路设计
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。
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。
基于单片机的数字电压表设计毕业论文答辩new
致谢
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两个多月的设计时间很快的过去了，在这两个月里我通过学习掌握了许
多单片机的相关知识，锻练了自学能力，了解到了一些设计上的方法和技巧。 感谢学校给了我们这样一个培养动手能力和自主学习能力的时机，我相信， 这对我们将来走入工作岗位后的帮助是很大的，而这也必定是学校开设毕业 论文设计的目的所在。在这里首先我要感谢一直帮助指导我的刘桂英老师， 设计当中我们遇到了什么不明白的问题，刘老师都会很耐心很细心的帮助我 们，使我们的论文设计可以顺利进行；同时我也要感谢我同组的同学和宿舍 的同学，在做论文时我积极向他们请教，解决做论文时遇到的许多困难，在 此我要对他们表示衷心的感谢。
设计成果仿真与调试
• 5V电压表仿真调试结果
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•
本方案实现的数字电压表量程是5V，测量精度可以精确到小数点后两位，
由于单片机为8位处理器，当输入电压为5.00 V时，ADC0809输出数据值为
255〔FFH〕，单片机最高的数值分辨率只能为0.0196 V〔5/255〕的原因，
还存在着不能满足高精度测量的缺陷，可以通过采用更高位的A/D转换器
缺乏之处：由于技术上的缺陷加上时间问题，所设计的两种量程电压表没有做到多路 电压的测量，假设实现就更好了。 255V量程的电压表中也没有做到多档量程的自动切 换，精度和分辨率较5V量程电压表的低；电压表设计的显示偏差，这个可以通过校正 ADC0809的基准参考电压来解决，或用软件编程来校正其测量值。
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本论文设计是以单片机为开发平台，控制系统采用AT89C51单片机的电压 测量电路，也就是在单片机控制下完成电压信号的采集，A/D转换器采用 ADC0809为主要硬件，先完成5V量程电压表、在此根底上通过改变程序再 扩展到255V量程数字电压表的硬件和软件设计，最后在四位共阴极数码管 7SEG-MPX4-CC上显示。这种硬件电路设计比较简单，所用元器件也少，经 济实惠，而且调节非常方便。本设计实现后可广泛应用于某些学校的电路电 子电工实验室，因此本设计具有非常实际的意义。
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。
基于单片机的电池电压检测方案设计
基于单片机的电池电压检测方案设计电池电压检测是电池管理系统中的重要一环，可以用来监测电池的电量和健康状况。
本文将介绍一种基于单片机的电池电压检测方案设计。
电池电压检测方案的设计目标是实现对电池电压的精确检测，并能够将检测结果与预设的阈值进行比较，以判断电池的状态。
具体的设计步骤如下：1. 硬件设计：1.1 选择合适的电池电压检测模块：可以选择集成了AD转换器的电压检测模块，如常用的MAX17043芯片。
该芯片具有高精度的电池电压检测功能，并能通过I2C接口与单片机进行通信。
1.2 连接电池电压检测模块和单片机：将电池电压检测模块的输出引脚与单片机的AD输入引脚相连接，以实现模拟电压的转换和采集。
1.3 设计供电电路：为电池电压检测模块和单片机提供稳定的电源，可以使用电源管理芯片来实现。
2. 软件设计：2.1 单片机初始化：在程序开始时，需要对单片机的AD输入引脚进行初始化，以及对电池电压检测模块进行初始化，包括设置采样率、AD转换位数等。
2.2 读取电池电压：通过AD输入引脚采集电池电压的模拟信号，并将其转换为数字信号。
根据电压和AD转换系数的关系，可以得到电池的实际电压值。
2.3 比较电池电压：将当前检测到的电池电压与预设的最低电压阈值进行比较。
如果电池电压低于阈值，则表示电池电量不足或电池老化，需要进行相应的处理。
2.4 输出电池状态：根据电池电压的比较结果，可以通过显示屏、LED灯或蜂鸣器等输出设备来显示电池的状态。
还可以将电池状态信息通过串口或无线通信模块发送给外部设备。
3. 系统调试：在完成硬件和软件设计后，需要对系统进行调试和测试。
可以通过改变电池电压来模拟不同的电池状态，并观察系统的检测结果是否准确。
总结：基于单片机的电池电压检测方案设计涉及到硬件设计和软件设计两个方面。
通过选择合适的电池电压检测模块，实现对电池电压的精确检测，并可以通过单片机进行处理和输出。
该方案可以广泛应用于电池管理系统中，提高电池使用效率和安全性。
基于STC89C52单片机的简易数字电压表设计【毕业设计
存档编号华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 毕业设计题目基于单片机的数字电压表设计学院信息工程学院专业通信工程姓名学号 200912303指导教师完成时间 2013年5月20日教务处制目录摘要 (I)Abstract (II)绪论...................................................................................................................... I II 一设计背景................................................................................................ I II 二设计意义. (V)第一章数字电压表 (1)1.1 数字电压表的优点 (1)1.2 数字电压表发展趋势 (1)1.3 设计平台 (2)1.3.1 KEIL C51开发平台 (2)1.3.2 Proteus 7 Professional设计软件 (2)第二章总体设计方案 (4)2.1数字电压设计的两种方案 (4)2.1.1 由数字电路及芯片构建 (4)2.1.2 由单片机系统及A/D 转换芯片构建 (4)2.2 设计要求 (5)2.3 技术要求 (5)2.4 设计方案 (5)第三章硬件简介 (7)3.1 本设计单片机的选择 (7)3.1.1常用单片机的特点比较 (7)3.1.2 单片机的选择 (7)3.1.3 STC89C52单片机介绍 (8)3.2 本设计显示器件选择 (13)3.2.1 常用显示器件简介 (13)3.2.2 显示器件的选择 (14)3.2.3 1602字符型LCD简介 (14)3.3A/D芯片 (19)3.3.1常用的A/D芯片 (19)3.3.2 ADC0809芯片 (20)第四章接口电路 (23)4.1 显示电路 (23)4.2 ADC0809与单片机接口电路 (23)第五章硬件电路系统模块设计 (25)5.1 总电路模块 (25)5.2 硬件系统电路简介 (25)第六章系统软件设计 (26)6.1 主程序 (26)6.2 A/D转换子程序 (26)6.3 显示子程序 (27)第七章调试及性能分析 (28)7.1 调试与测试 (28)7.2 性能分析 (28)总结 (30)参考文献 (31)致谢 (33)附录 (34)附录I（外文翻译） (34)外文译文 (44)附录II（任务书） (52)附录III（开题报告） (54)附录IV（图表） (57)I Proteus仿真图 (57)II 硬件总电路图 (58)III 实物图 (59)附录V（程序清单） (60)摘要随着时代的进步，用指针式万用表测量小幅度直流电压已经显得有些不太方便。
用单片机实现电压采集
⽤单⽚机实现电压采集⽂档介绍：中国矿业⼤学单⽚机课程设计姓名：学号：专业： 电⼦科学与技术题⽬：⽤单⽚机实现电压采集专题：单⽚机系统设计指导教师：设计地点：时间： 2011-042011 年 4⽉单⽚机课程设计任务书专业年级学号学⽣姓名任务下达⽇期： 2011 年 4⽉ 18⽇设计⽇期： 2010年4⽉18⽇⾄ 2010年 4⽉29⽇设计题⽬：⽤单⽚机实现电压采集设计专题题⽬：单⽚机系统设计设计主要内容：1、制作可产⽣0⾄+5V电压模块2、制作单⽚机电压采集装置设计要求：⼀、基本要求（1）制作可产⽣0⾄+5V电压模块（2）制作单⽚机电压采集装置电压采集功能在ADC0809的0通道输⼊0～5V电压，实时显⽰被测电压值（显⽰精度0.001V，即显⽰1位整数，3位⼩数）。
⼆、扩展要求（1）指定通道采集按：通道＋1按：通道－1按：循环采集显⽰，默认每通道显⽰2秒钟按1：。
报警设置报警上限默认为.0V ，警下限默认为0.0V按：⼀绪论 11.1系统概述 11.1.1设计性质、⽬的、任务 .. 11.2系统设计⽅案 (1)1.2.1系统设计原理框图 (2)⼆硬件电路设计 22.1 主要芯⽚介绍 22.1.1 AT89S51 22.1.2 A/D0809 32.2 单⽚机电路 42.1.1 单⽚机电路板42.2.2 单⽚机最⼩系统 42.2.3 单⽚机的复位电路 52.2.4 开关电路 52.2.5 显⽰译码电路 62.2.6 蜂鸣器和继电器电路 72.3 A/D转换 72.3.1 ADC0809内部结构 72.3.2 ADC0809转换原理 82.3.3电路设计82.3.4采集数据和对应电压的转换 8三软件设计 93.1 设计任务 93.1.1 基本任务 9。
单片机电压采样电路 -回复
单片机电压采样电路-回复什么是单片机电压采样电路？单片机电压采样电路是一种用于采集和处理电压信号的电路，主要用于将外部电压输入转换为单片机可读取的数字信号。
单片机电压采样电路的主要功能是将模拟电压信号转换为对应的数字量，以便单片机进行处理和判断。
单片机电压采样电路在各种电子设备中广泛应用，例如温度监测、电池电压检测、传感器信号采集等。
单片机电压采样电路的构成单片机电压采样电路通常由以下几个主要部分组成：1. 电压输入端：用于接收外部电压信号的引脚或接口。
2. 采样电阻：用于限制电流，保护输入端，并将电压信号转换为与输入电压成正比的电压降。
3. 运放电路：用于放大和处理采样电阻输出的电压信号，以提供更高的输出电压。
4. ADC（模数转换器）：用于将模拟电压信号转换为数字量，以便单片机进行处理。
步骤一：设计采样电阻首先，根据电压采样电路的要求，选择合适的采样电阻的阻值。
常用的电阻阻值有10KΩ、100KΩ、1MΩ等。
这里的选择应根据采样信号的幅值和频率来确定。
通常情况下，阻值越大，对信号源的影响越小，但也会引入更多的噪声。
因此，需要根据实际情况进行权衡。
步骤二：设计运放电路运放电路的设计主要考虑放大倍数、输入电阻、输出电阻以及电源电压等因素。
放大倍数决定了输出信号的幅度，输入电阻决定了对应的输入电压范围，输出电阻影响了电压输出的稳定性，电源电压决定了运放的工作情况。
运放电路中常用的结构是非反馈运放电路，其中最常用的是差动放大器和非反馈放大器。
差动放大器对输入信号进行放大，并提供差分输出，以提高信号的抗干扰能力。
非反馈放大器则通过提供一个放大倍数确定的反馈电阻来放大输入信号。
步骤三：设计模数转换器模数转换器（ADC）是单片机电压采样电路中最关键的部分。
它将模拟电压信号转换为单片机可读取的数字信号。
常用的ADC类型有逐次逼近型ADC和Sigma-Delta型ADC。
逐次逼近型ADC通过逐步比较模拟输入电压与参考电压，来逼近要转换的模拟输入电压，最后将其转换为数字输出。
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基于单片机电压采集电路
设计
This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
1 引言
数据采集是分析模拟信号量数据的有效方法。
而实时显示数据是自动化检测系统的现实需求。
在测试空空导弹导引头的过程中，导引头的响应信号包括内部二次信号和模拟量电压信号。
检测过程中要求检测系统实时显示导引头的工作状态，显示二次电源和模拟量响应电压信号，判断导引头性能，同时保证在非常情况下人为对导引头做出应急处理，保护导引头。
对于模拟量电压信号，通常采用模数转换、事后数据标定的方法实现。
根据现实需求，研制相应检测系统可作为导引头日常维护和修理的重要工具。
这里介绍一种基于单片机和CPLD的实时数据采集显示系统设计方案。
2 系统构成
该系统中待采集显示电压信号共路，动态电压范围为－~+27 V。
由于这些电压信号变化频率较低，或者认为频率无变化，且检测系统只关心其电压值，所以在低采样率下就可满足系统要求。
根据需求，系统设计的采样率即显示刷新速率在1．56 k／s以上。
采用单片机80C196KB和可编程逻辑器件78SLC为核心控制器，以80C196KB内部集成A/D 转换器作为模数转换器实现16路电压信号的实时数据采集、显示、控制。
该系统总体设计结构框图如图1所示。
整个系统主要由信号预处理、信号选通、单片机采集、双机以及数据处理显示等构成。
其中，信号选通模块由CPLD和多路模拟选择器组成。
3 系统硬件电路设计
3．1 信号预处理电路
由于待采集电压信号输入动态范围较宽，且极性各异，对于单片机A／D转换器来说，需要调理到能够采集的电压范围闱0~5 V，所以要统一调理采集信号，如图2所示。
图2中运放和1556均采用双电压供电，以提高动态信号输入范围；均采用精度为0．1％的精密型金属膜电阻，以提高电压转换精度。
在二级电压凋理过程中，MC1556同相输人端采用电路以减少长时间通电情况下温度升高对系统产生的不良影响。
南于电压跟随器具有输入阻抗大和输出驱动能力强的特点，故在预处理电路的输入端和输出端均采用电压跟随电路。
3．2 信号选通电路
508A是一款8通道模拟多路选择器，具有高速转换速度和低内阻特性，通道切换具有防短路功能。
在CPLD控制下，它可对采集信号进行有序通道切换，配合单片机进行数据采
集。
EPMSLC是一款Ahera公司生产的CPLD，其容量为128个宏单元，采用硬件描述语言VHDL 对CPLD编程设置实现信号的选通控制。
首先编写模块对1 MHz进行20分频，输出2路相位相错、周期为20 &;s的矩形同步信号。
其中一路信号经D触发器进行2分频，得到占空比50％、周期为μs的方波信号；然后编写信号选通控制模块。
此模块根据方波信
号和另一路同步信号循环输出控制信号，两模块都在MuxPlus-II环境下开发，CPLD控
制信号时序仿真结果如图3所示，其中，信号和ROAD是单片机主程序运行的勤务信号；1和CS2是2片的片选信号：A0、和A2则是ADG508A通道选通控制信号。
3．3 单片机采集电路
80C196KB 是Intel公司生产的一款16位CMOS单片机，片内集成有8路A／D转换器，该转换器包括一个8通道多路模拟，采样保持电路和10位A／D转换器。
由于该系统外部有多路选择器，故内部无需通道转换，采用一个ACH0通道即可完成数据采集。
对于采用12 MHz晶振的单片机系统，完成一次A／D转换需22μs。
80C196KB的A／D转换器采用
逐次逼近的方法完成模拟量到数字量的转换，基准电压设定非常关键，内部阻容网络将基准电压Vref等分为1 024个阶梯，每级为Vref／1 024 V。
通过与基准电压比较，可
得到10位数据转换结果，其中基准电压的精度以及稳定度直接影响到测量结果的绝对精度。
因此在电路中Vref采用单独电源供电并通过基准稳压源如LM136的5 V提高精度及稳定度。
80C196KB通过判断ROAD信号在其上升沿读取上次A／D转换结果，同时启动A／D转换器转换下一路信号，该单片机用FRM信号作为非屏蔽中断使计数器DXL归零，主程序循环一次，保证对16路通道信号的时分复用采集。
单片机80C196KB程序流程如图4所示。
3．4 双机数据传输
为达到采集数据的实时可控性，系统设计双机通信接口作为单片机A／D转换数据向计算机传输的通道。
计算机采用下的模式通信，速度达500 KB／s～2 MB／s。
使用双端口RAM IDT作为主要元件，通过通信接口，单片机将A／D转换数据存入双端口RAM中，计算机
则实时显示从双端口RAM中读取的数据。
单片机通过双端口 RAM IDT7130的A端口进行
写操作，计算机则通过B端口进行读操作。
握手信号由单片机通过对ROAD信号计数产生，二者可异步读写操作，实现数据交换。
图 5为单片机与计算机接口电路。
4 系统软件设计
4．1 数据标定
在给定Vref=5 V，设单片机采集端口输入电压为Vin与之相对应的A／D转换数字量为X，则X=1 024 Vin/5V。
对于线性变换预处理电路可采用Y=5KX／1 024，其中，Y表示电压实测值，X表示与Y对应的A／D转换值，K为放大器增益。
令K=Ymax/5 V，其中Ymax 表示待测量电压的最大值。
为保证采集精度，应先计算Ymax，以保持足够的A／D转换有效数字。
以待采集电压0~27 V为例，预处理电路增益为27／5=5．4。
4．2 实时显示
读数及显示软件在VC++6．0环境下编写，使用对话框模式，并口采用WDM驱动方式。
软件运行时直接打开驱动设备，同时使用AfxBeginThread()函数生成一个新线程，其控制线程函数实时更新读取并显示数据。
由于单片机采用1O位A／D转换器，所以一次转换结果分两次传输，分别为高位和低位传输。
并口数据传输也采用8位方式。
上位机在读取数据后，2组数据经移位、加法运算后得出一个完整数据，标定后在计算机界面显示。
5 结论
实践证明，该实时采集显示系统完全满足导引头的检测需求。
采集电压精度可达mV级，刷新率在1．56 k／s以上。
该系统采用单片机和CPLD技术，电路设计结构简单，实际应用可靠性高、通用性强、使用灵活，且采集通道具有扩展性。
但在电路设计过程中应注意：由于系统既有模拟电路又有数字电路，所以合理布线对系统至关重要，应采取合理布线措施以保证基准地线的稳定性，从而提高采集精度。