数字电压表的设计制作
数字电压表的设计毕业论文
数字电压表的设计毕业论文数字电压表的设计摘要：本文主要介绍了数字电压表的设计。
首先介绍了数字电压表的基本原理和功能，然后详细讲解了数字电压表的硬件设计和软件设计。
硬件设计包括电路设计和元器件选择，软件设计包括程序设计和界面设计。
最后对数字电压表进行了实验验证，并总结了设计过程中的经验和教训。
1. 引言数字电压表是一种常用的电子测量仪器，广泛应用于工业控制、科研实验和电子维修等领域。
本文将介绍一种基于单片机的数字电压表的设计方案。
2. 基本原理和功能数字电压表的基本原理是通过采集电压信号并将其转换成数字信号，然后通过显示器显示出来。
数字电压表的功能包括测量电压值、显示电压值、单位切换、数据保存等。
3. 硬件设计3.1 电路设计数字电压表的电路设计主要包括信号采集电路、信号转换电路和显示电路。
信号采集电路负责将待测电压信号转换成电压信号，信号转换电路负责将电压信号转换成数字信号，显示电路负责将数字信号显示出来。
3.2 元器件选择在数字电压表的设计中，元器件的选择非常重要。
需要选择合适的电阻、电容、集成电路等元器件，以确保电路的稳定性和精确度。
4. 软件设计4.1 程序设计数字电压表的程序设计主要包括信号采集程序、信号转换程序和显示程序。
信号采集程序负责采集电压信号，信号转换程序负责将电压信号转换成数字信号，显示程序负责将数字信号显示出来。
4.2 界面设计数字电压表的界面设计主要包括显示界面和操作界面。
显示界面负责将数字信号以合适的格式显示出来，操作界面负责提供操作按钮和设置选项。
5. 实验验证为了验证数字电压表的设计方案的准确性和可靠性，进行了一系列实验。
实验结果表明，设计方案能够准确测量电压值并显示出来。
6. 经验总结在数字电压表的设计过程中，我们遇到了一些问题和挑战。
通过实践和总结，我们得出了一些经验和教训。
例如，在硬件设计中，需要注意电路的稳定性和精确度；在软件设计中，需要考虑程序的效率和界面的友好性。
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。
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、背景介绍随着科技的发展，越来越多的人开始关注电压表。
电压表是一种测量电压的仪器，它可以根据检测到的电压值显示出相应的数字。
传统的电压表使用指针或指示灯来显示电压值，但这种方式会有很多限制，例如不能显示小于1V的电压值，对于高精度的测量也不能满足要求。
为了解决上述问题，本文提出了一种基于单片机的数字电压表设计方案。
二、基于单片机的数字电压表设计原理基于单片机的数字电压表设计采用单片机ADC（模数转换）模块来检测电压值，将检测到的电压值转换成数字值，然后通过LCD（液晶显示器）来显示。
该设计中需要使用一个模拟信号处理电路，它包括一个放大器、一个滤波器和一个参考电压电路。
放大器可以增加信号的幅值，以便更好地检测信号的电压值；滤波器可以削弱外部电磁干扰，以便更好地检测电压值；参考电压电路可以把外部电压转换为0-5V之间的电压，以便更好地检测电压值。
三、设计方案1.单片机：AT89S522.ADC模块：AD79053.放大器：LM3584.滤波器：LPF（低通滤波器）5.参考电压电路：LM3176.LCD显示器：12864四、设计步骤1. 利用LM358放大器和LPF滤波器对测量的电压值进行放大和滤波处理，以获得更精准的数据。
2. 利用LM317参考电压电路将放大后的电压值转换为0-5V的电压，以便更好地检测电压值。
3. 将转换后的电压值送入AD7905 ADC模块，将检测到的电压值转换成数字值。
4. 将转换后的数字值送入AT89S52单片机，并通过12864 LCD显示器将检测到的电压值显示出来。
五、总结本文提出了一种基于单片机的数字电压表设计方案，主要采用单片机ADC模块来检测电压值，并将检测到的电压值转换为数字值，然后通过LCD显示器显示出来。
该设计方案可以满足各种电压测量要求，具有良好的精度和可靠性。
数字电压表实验报告
简易数字电压表设计报告姓名：***班级：自动化1202学号：****************:***2014年11月26日一．设计题目采用C8051F360单片机最小系统设计一个简易数字电压表，实现对0~3.3V 直流电压的测量。
二．设计原理模拟输入电压通过实验板PR3电位器产生，A/D转换器将模拟电压转换成数字量，并用十进制的形式在LCD上显示。
用一根杜邦实验线将J8口的0~3.3V输出插针与J7口的P2.0插针相连。
注意A/D转换器模拟输入电压的范围取决于其所选择的参考电压，如果A/D 转换器选择内部参考电压源，其模拟电压的范围0~2.4V，如果选择外部电源作为参考电压，则其模拟输入电压范围为0~3.3V。
原理框图如图1所示。
图1 简易数字电压表实验原理框图三．设计方案1.设计流程图如图2所示。
图2 简易数字电压表设计A/D转换和计时流程图2.实验板连接图如图3所示。
图3 简易数字电压表设计实验板接线图3.设计步骤（1）编写C8051F360和LCD初始化程序。
（2）AD转换方式选用逐次逼近型，A/D转换完成后得到10位数据的高低字节分别存放在寄存器ADCOH和ADC0L中，此处选择右对齐，转换时针为2MH Z。
（3）选择内部参考电压2.4V为基准电压（在实际单片机调试中改为3.311V），正端接P2.0，负端接地。
四、测试结果在0V~3.3V中取10组测试数据，每组间隔约为0.3V左右，实验数据如表1所示：显示电压（V）0.206 0.504 0.805 1.054 1.406实际电压（v）0.210 0.510 0.812 1.061 1.414相对误差（%） 1.905 1.176 0.862 0.659 0.565显示电压（V） 2.050 2.383 2.652 2.935 3.246实际电压（v） 2.061 2.391 2.660 2.943 3.253相对误差（%）0.421 0.334 0.301 0.272 0.215表1 简易数字电压表设计实验数据（注：其中显示电压指LCD显示值，实际电压指高精度电压表测量值）五．设计结论1.LCD显示模块的CPLD部分由FPGA充当，芯片本身自带程序，所以这个部分不用再通过quartus软件进行编程。
数字电压表的设计
目录一、设计方案 (2)（一）、设计要求 (2)（二）、设计方案 (2)1、由数字电路及芯片构建 (2)2、由单片机系统及A/D转换芯片构建 (2)(三）、系统设计的组成框图 (3)二、单元电路器件的选择 (3)（一）、单片机AT89C51 (3)（二）、A/D芯片的选择 (5)（三）、LED显示器件简介 (6)三、硬件电路系统的设计 (7)（一）、硬件电路系统的接口设计 (7)1、 AT89C51单片机和数码管显示电路的接口设计 (7)2、 A/D转换电路的接口设计 (7)（二）、硬件电路系统模块的设计 (7)1、单片机系统 (7)2、时钟电路 (8)3、复位电路 (8)4、显示电路设计 (9)（三）、总电路图 (10)四、系统软件程序的设计 (10)五、系统调试 (13)六、心得体会 (15)参考文献： (15)数字电压表的设计（电子信息工程技术专业电信09(1)班，xxx）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。
关键字：AT89C51单片机；A／D转换器ADC0808；数字电压表；Proteus仿真软件一、设计方案（一）、设计要求利用单片机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。
（二）、设计方案设计数字电压表有多种的设计方法，方案是多种多样的，由于大规模集成电路数字芯片的高速发展，各种数字芯片品种多样，导致对模拟数据的采集部分的不一致性，进而又使对数据的处理及显示的方式的多样性。
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数字电压表在电子技术中使用非常广泛，可以用来测量电路中的直流电压、交流电压以及各种信号的幅度等等。
基于单片机的数字电压表实现了数字电压的读取和显示，具有精确、稳定、易操作等特点，下面将介绍基于单片机的数字电压表的设计原理及实现方法。
一、系统结构基于单片机的数字电压表主要是由程序控制模块、模数转换模块和数字显示模块组成。
程序控制模块主要用来完成开机、校准、测试、功能选择等功能；模数转换模块主要将电压信号转换成数字量，供数字显示模块使用；数字显示模块主要将转换后的数字量显示在LCD液晶屏上。
二、硬件设计1.电源电路电源电路主要用来为电路提供稳定的电压和电流，本电路采用稳压电源芯片LM7805实现，稳压芯片输入端连接外部DC12V/1A电源，输出端连接电路板上的整个电路。
2.输入电路输入电路主要用来将被测电源的电压传递给单片机，常规情况下采用分压电路实现。
在本电路中，电阻R1和电容C1为RC滤波电路，起到滤波作用，防止干扰信号的影响；电阻R2是分压电路中的电阻，它根据电压值的不同设置不同的值，以保证被测电压在单片机内部转换过程中不会对单片机产生影响。
3.单片机模块单片机模块是系统的核心部分，本电路中选用STM32F103C8T6单片机实现模数转换和数码管控制，使用C 语言编写程序，通过模拟输入端口读取电压并进行模数转换，将得到的数字使用查表法将其转换为数码管控制脉冲，控制数码管的亮灭实现数字显示。
4.数字显示模块数字显示模块主要由七段数码管、LCD液晶屏幕、导线和电容等器组成，七段数码管用于展示测量到的电压大小，LCD 液晶屏用于展示功能选项、单位等信息。
导线是电路板内部连接线路，电容等器用来平滑电压波动。
三、软件设计1.引脚定义在程序中首先定义STM32F103C8T6单片机内存地址、输入输出引脚和电平状态，其中A0口用来读取被测电压；B0-B7口用来控制七段数码管的亮灭；C0口用来输出PWM，控制风扇的旋转速度；D0口用来控制蜂鸣器的开启和关闭。
数字电压表的设计方案
数字电压表的设计方案1. 引言数字电压表（Digital Voltmeter，简称DVM）是一种能够直接显示电压值的测量仪器。
它与传统的模拟电压表相比，具有精确度高、稳定性好、便于读取等优势。
本文将介绍一种基于集成电路的数字电压表的设计方案。
2. 设计原理数字电压表的设计基于模数转换技术，通过将输入的模拟电压信号转换为数字形式，并经过一系列处理后显示在数码管上。
通常的设计流程包括采样、量化、编码和显示四个步骤。
2.1 采样采样是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
在数字电压表中，采样过程通过使用一个模拟-数字转换器（ADC）来完成。
常见的ADC电路有逐次逼近型和闩锁型等，根据需求选择合适的ADC器件。
2.2 量化量化是将采样得到的模拟信号分为若干个不同电平的过程。
量化过程中，转换器将模拟信号映射到一个有限数量的离散值，通常为二进制数。
量化级别的选择会影响数字电压表的精度和分辨率。
2.3 编码编码是将量化后的模拟信号转换为与数码管对应的数字形式的过程。
常用的编码方式有二进制编码、格雷码等。
编码器可以是硬件电路，也可以是通过程序实现的软件算法。
2.4 显示显示是将编码后的数字信号以可读的形式呈现出来的过程。
在数字电压表中，常用的显示器件是七段数码管。
数码管的控制可以通过驱动电路来实现，同时需要考虑亮度控制和多位数显示的问题。
3. 系统组成数字电压表的系统组成主要包括模拟前端、模数转换、显示部分等。
3.1 模拟前端模拟前端是将待测电压信号处理成可以输入到模数转换器的范围内。
模拟前端通常包括电阻分压器、跨导放大器、滤波器等模块，其目的是将输入信号的幅度范围缩放到ADC的输入电压范围内。
3.2 模数转换模数转换是将模拟电压信号转换为数字信号的过程。
在数字电压表中，常用的模数转换器有逐次逼近型和闩锁型。
模数转换器的选择要考虑精度、速度、功耗等因素。
3.3 显示部分显示部分是将数字信号以可读的形式显示出来。
EDA课程设计数字电压表的设计
数字电压表的技术挑战与展望
技术挑战：高精度、 高稳定性、高可靠 性
技术挑战：低功耗、 低噪声、低漂移
技术挑战：高集成 度、高灵活性、高 可扩展性
展望：未来数字电 压表将更加智能化 、自动化、网络化
THANKS
汇报人：
数据处理算法
采样算法：采用定时器进行周期性采样，获取电压信号 滤波算法：采用低通滤波器对采样数据进行滤波，去除噪声干扰 量化算法：采用ADC将滤波后的电压信号转换为数字信号 转换算法：采用DAC将数字信号转换为模拟信号，显示在显示屏上
Part Five
数字电压表的测试 与调试
测试环境与设备
测试设备：数字电压表、示 波器、万用表等
结束：程序结束，等待下一次启动
A/D转换程序流程图
初始化：设置A/D转换器参数，如采样 频率、分辨率等
启动A/D转换：启动A/D转换器，开始 采样
数据采集：读取A/D转换器的数据，并 存储到缓冲区
数据处理：对采集到的数据进行处理， 如滤波、放大等
数据输出：将处理后的数据输出到显示 设备，如LCD、LED等
数字电压表的软件 设计
主程序流程图
初始化：设置初始状态，如电压、电流、 频率等
数据采集：读取传感器数据，如电压、电 流、频率等
数据处理：对采集到的数据进行处理，如 滤波、放大、转换等
数据显示：将处理后的数据显示在屏幕上， 如电压、电流、频率等
控制输出：根据处理后的数据控制输出， 如控制继电器、报警器等
添加标题
启动测试：启动电源， 观察电压表显示值与 实际值是否一致，如 有误差，调整参数进 行校准
添加标题
记录测试数据：记录 电压表在不同负载、 不同电压下的显示值 和实际值，进行分析 和比较
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2.引脚介绍
8路输入端 启动转换信号 转换结束信号 输出允许信号 时钟输入端，决定 转换速率，时频率 50～800kHz
输入选择 控制端
地址锁存允许信号 数据输出端
注意：理解这些管脚的作用对
理解程序语句非常有帮助！
3.ADC0809工作过程
START
1
START
2
EOC
3
OE
4
上升沿
启动信号
保持低电平
高电平信号 高电平信号
下降沿
工作分为4大步 每步工作内容
如图所示
START（6脚）为转换启动信 号。当START为上升沿时，所 有内部寄存器清零；下降沿时， 开始进行A/D转换
在转换期间，START应保持低电 平。
当EOC变为高电平时，转换结束
当OE变为高电平时，输出数据
a b c d e f g dp LED1 LED2 LED3 LED4
数码管显示采集的电压值。
实物照片
三 任务二知识讲解
1.ADC0809芯片知识与使用方法
ADC0809是一种有8路模拟输入、8位并行数字输出的逐次逼近式A/D器件。
性 能
ADC0809主要技术指标和特性 （1） 分辨率：8位； （2） 转换时间：取决于芯片的时钟频率，转 换1次所需时间； （3） 单一电源：+5V； （4） 模拟输入电压范围：单级性为0～+5V。
4.电路连接图
显示电路
RESET
Vcc 40
+ 22μF/50V C1
R1
9
200Ω
R2 1KΩ 20
AT89C51 Vcc RST Vss
C2 30pF 18 XTAL1
12MHz
19 XTAL2 C2 30pF
5 6 7 8
P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
Vcc
74LS245
P0.0 39 2 A1 Vcc 20
sbit EOC=P1^6;
sbit OE=P1^7;//定义ADC0809各脚
3
红色语句严格依据芯片工作 过程书写。
//函数名：ADC() //功能：数模转换程序 //调用函数： //输入参数： //输出参数： //说明：将转换好的测定值保存在变量volt中 /******************************************/ void ADC() {
START=0; START=1; START=0;//ad开始转换 while(EOC==0); //等待转换结束 OE=1; volt=P3;//取走转换值 OE=0;//输出转换结束 volt=volt*196;//转换值处理 }
将P3口得到的A/D转换值通过计算公式转换为正确的电压值，这是因为项目的满量 程为5V，转换分辩率为8位即最大值是255，5/255=196mV,即1代表196mV。
设计制作数字电压表
一 时钟设计学习要求
项目所需掌握的理论知识
• MSC51系列单片机定时器/计数器中断、动态扫描、A/D转换相关 知识等。
• ADC0809各管脚功能、TLC2543各管脚功能 • C51程序语言中for语句、do while语句运行规则，使用方法
完成项目所锻炼的能力
• 掌握定时器/计数器的定时程序的编写。 • 掌握定时器中断方式的编写 • 掌握ADC0809以及TLC2543数据采集的编程能力。
P2.0 P2.1 P2.2 P2.3
21 1K×4 22 23 24
P3.0 10 P3.1 11 P3.2 12 P3.3 13 P3.4 14 P3.5 15 P3.6 16 P3.7 17
Vcc ADC0809
Vcc
12 Vref+ IN0 26 11 Vcc CLOCK 10
START 6
17 D0
ALE 22
14 D1
EOC 7
15 D2
OE 9
17 D3 Vref- 16
18 19
D4 D5
A 25 B 24
20 D6
C 23
21 D7 GND 13
电压 测试端
单片机最小系统
ADC0809电压采集显示电路
单片机P2口的低4位接4个1K电阻，4个PNP三极管，作为数码管的位码输出，P0口 与74LS245的A1～A8相连，B1～B8串个300欧姆的电阻，作为数码管段码输出。
ADC0809的D0～D7与P3口相接，采集的数据通过P3口传送给单片机。P1.4～P1.7 作为ADC0809的控制信号端，控制ADC0809的采集工作。
5.程序分析
1
在程序设计时，由于ADC0809在进行A/D转换时需要有CLK信号，而此时的ADC0809的CLK 是接在单片机的P1.4端口上，也就是要求从P1.4端口能够输出CLK信号供ADC0809使用。
管显示0-9
红色语句是依据电路连接定 义的，定义这些语句是便于程 序书写。
uint volt; //电压值测定值 sbit LW1=P2^3; sbit LW2=P2^2; sbit LW3=P2^1;
sbit LW4=P2^0;//定义数码管位选脚
sbit CLK=P1^4;
sbit START=P1^5;
采用T0定时器中断方式产生ADC0809所需要的CLK信号，CLK为时钟输入信号线，它的取值
范围为10KHz~1280KHz，我们这里取值50KHz。根据定时器的计算公式可得
TH0=TL0=0XF6。
开始
开中断总开关
TMDO赋初值
主程序流程图揭示程序 工作过程
T0赋初值 允许T0中断
T0启动位置位 调用模数转换程序
调用显示程序
2
项目源程序：
#include<at89x51.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar code
led[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//数码
学习指南
案例引入 预备知识讲解 电子实物制作与检测 参考与消化示例程序并完成项目程序 总结与提高
二 案例引入
设计数字电压表，设计要求如下：
1．要求分别采用两种不同模数转换的芯片ADC0809、TLC2543实现设计数 字电压表。
2．设计的数字电压表可以测量0～5V范围内的输入电压值，并且通过4位LED
P0.1 38 3 A2 DIR 1
P0.2 37 P0.3 36
4 5
A3 A4
P0.4 35 6 A5
P0.5 34 7 A6
P0.6 33 8 A7
P0.7 32 9 A8
19 17 B3 16 B4 15 B5 14 B6 13 B7 12 B8 11