简易数字电压表的设计与制作
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。
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
简易数字电压表设计
本科专业学生毕业设计（论文）题目：简易数字电压表设计系别：计算机工程系专业：电子信息工程年级： 2010级学号：姓名：指导教师：摘要数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。
而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，其基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。
因此AD转换是此次设计的核心元件。
输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。
本次设计的作品由于用到的模数转换芯片是ADC0832，设计系统给的供电电压为+5伏，能够测量电压范围为0到5伏之间，满足设计要求。
同时设计的精度为小数点后两位，满足要求的两位小数的精度，在不考虑AD芯片的量化误差的前提下，此次设计的精度能够满足一般测量的要求。
关键词：数字电压表；信号；AD转换；测量AbstractDVM is short for digital display voltmeter，the fundamental of DVM is converting The input analog voltage signal into digital signals,and then show the solution.The function of A/D converter is to convert the continuous change of analog signals into discrete digital signals. It comes in several parts-sampling，maintaining，quantization and coding.So the AD conversion is the core element of the design.The Input analog will be transformed by AD converter then driven by the drive display output, then get the digital voltage measurement This design work requirement for making digital voltage meter range of 0 to 5 v, due to the use of modulus conversion chip is ADC0832, The voltage of power supplied by design system is+ 5 v,At the same time, It can measure the voltage at the range of 0 to 5 v, and meet the design requirements.the precision of the design to two decimal places, meet the requirements of the precision of the two decimal places, without considering the AD chip under the premise of quantization error, the accuracy of the design can meet the requirements of general measure.Key words: DVM signals A/D converter measurement.目录第一章引言 (1)1.1 课题设计的背景及概述 (1)1.2 课题设计方案的选择 (1)1.2.1由数字电路及芯片构建 (2)1.2.2由单片机系统及A/D转换芯片构建 (2)第二章系统方案设计与论证 (3)2.1设计目标 (3)2.1.1基本功能 (3)2.1.2主要技术参数 (3)2.2设计思路与预期成果 (3)2.2.1设计思路 (3)2.2.2预期成果 (3)2.3设计方案 (4)2.4总设计框图 (4)第三章硬件设计与原理 (5)3.1电源的设计 (5)3.2单片机最小系统 (5)3.3 显示系统 (10)3.3.1 LCD1602的指令说明及时序 (11)3.3.2 LCD1602的RAM地址映射及标准字库表 (13)3.4模数转换 (14)第四章软件设计与程序 (16)4.1 软件的组成 (16)4.2 各部分软件分析 (16)4.2.1 初始化程序 (16)4.2.2 采样数据分离,显示子函数 (17)4.2.3 A/D转换子程序 (18)4.2.4 主函数 (19)第五章系统的调试 (20)5.1 软件调试 (20)5.2 显示结果及误差分析 (20)5.2.1 显示结果 (20)5.2.2 误差分析 (21)结论 (23)参考文献 (24)附录 (25)1.原件清单 (25)2.实物图 (26)3.原理图 (26)4.PCB板图 (27)5.源程序代码 (27)感谢 (32)第一章引言1.1 课题设计的背景及概述在电子测量中，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，而且随着电子技术的发展，更是需要经常测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
简易数字电压表的设计
中计数器按十进制计数。如果在系统中不接锁存器，则显示 器上数字就会随计数器的状态不停地变化，只有在计数器停 止计数时， 显示器上的显示数字才能稳定， 所以， 在计数器后 边必须接锁存器。锁存器的工作是受单稳态触发器控制的。 单稳的上升沿作为锁存器的锁存脉冲。 锁存器在锁存脉冲作用下，将门控信号周期 T 内的计数 结果存储起来， 并隔离计数器对译码显示的作用， 同时把所存 出的状态送入译码器译码， 在显示器上得到稳定的计数显示。 为了使计数器稳定准确的工作，利用开关的开启闭合产 生清零脉冲， 使所有的计数器 74LS160 清零， 为下次测量做好 准备。 5 理论误差分析 5.1 计数器计数误差(± 误差) 1 测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是 不相关的， 也就是说它们在时间轴上的相对位置是随机的。 这 样， 即便在相同的主门开启时间 T 内， 计数器所得的数却不一 定相同， 造成多计一个数或者少计一个数。 N 的取值只有三 个值， N=0， -1。所以， 即 1， 脉冲计数的最大相对误差为
式中，x 为被测信号频率， 为闸门时间。 f T 5.2 闸门时间误差(时基误差) 闸门时间不准， 造成主门启闭时间或长或短， 产生测频误 电路框图 4.1 时间基准 T=1S 产生电路 测量频率是按照频率的定义进行的， T=1s， 若 计数器显示 数字 N， Fx ＝ N。若取 T=0.1s， 则 通过闸门的脉冲个数为 N1 时， Fx ＝ N1/0.1=10N 1。 则 由此可见闸门时间决定量程， 的大 T 小可以通过分频器选择， 选择大一些， 测量准确度就高一些。 根据被测频率选择闸门时间， 闸门时间为 1S， 被测信号频率通 过计数锁存可以直接从计数显示器晶 体 振 荡 器，分 频 整 形 电 路 组 成。无 源 晶 振 产 生 F=32.768KHZ 的脉冲， 其幅度经过 74LS14 整形为 0-5V 的方 波， 其频率经过四个 74LS161 计数器进行 16 次分频， 输出频 率为 0.5HZ 的方波信号。 4.2 计数脉冲形成电路 这部分电路的作用是将被测的周期信号转换为可计数的 窄脉冲， 它一般由放大整形电路和主门 （与门） 电路组成。被 测输入周期信号 （频率为 Fx， 周期为 Tx） 经放大整形的周期为 Tx 的窄脉冲，送至与门的一个输入端。主门的另一个控制端 输入的是时间基准产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门期 间， 周期为 Tx 的窄脉冲才能经过主门， 在主门的输出端产生输 出。在闸门脉冲关闭主门期间， 周期为 Tx 的窄脉冲不能经过 主门， 在主门的输出端产生输出。 4.3 计数显示电路 这部分电路的作用简单的说，就是计数被测周期信号在 闸门宽度 T 的时间内重复的次数，显示被测信号的频率。它 由计数器、 锁存器、 译码器、 单稳态触发器和显示器组成。其 [2] 参考文献： [1] 康华光.电子技术基础 (数字部分)(第五版)[M].北京:高等 教育出版社,2005. 李希文. 电子测量技术 [M]. 西安: 西安电子科技大学出版 社,2008. 代入上式计算可得 由于晶振相对量化误差很小，所以忽略不计。将测量下 限 fc=50Hz 代入上式， 可得最大频率测量误差约为 2%。 5.4 电压峰值检波误差 经过 Multisim 仿真， 输入 1kHz， 峰峰值为 1V 的三角波， 检 波 电 路 输 出 为 0.99446V 的 直 流 电 压。相 对 误 差 为 （电压越小， 相对误差越大， 且方波、 正弦波检波误 差均小于三角波） 。 5.5 电压测量总误差 根据误差合成原理 5.3 计数测频总差 有误差合成原理可得计数总误差最大为 差。闸门时间 T 是由晶振信号分频而得。设晶振频率为 fc， 分 频系数为 K，所以 由误差合成原理可知
简易数字电压表课程设计
《数字逻辑》课程设计报告题目简易数字电压表学院（部）信息工程学院专业计算机科学与技术班级学生姓名学号6 月18日至6 月21 日共 1 周指导教师（签字）前言关于数字式简易电压测试仪的设计，我们提出了三种设计方法和思路，分别是ADC0809的A/D转换电路、LM331V/F转换电路、555定时器的V/F转换电路。
在具体操作中，经过对资料的收集、分析，研究与对比，最终选择了简单易懂，而且精度较高的方法，即LM331压频转换法。
本方法的基本理论是LM331的输入电压幅值与输出脉冲的频率成正比，再通过一系列的控制，计数，锁存，显示电路实现了对电压的一般测试与数字显示。
每学期的课程设计是综合检验我们所学知识的时候，在这期间我们需要将自己所学的知识进行综合，然后运用到我们所要完成的任务中。
此次课程设计我们完成的任务是制作简易数字电压表，我们在拿到这个题目时是没有一点思路的，在仔细研究和向老师请教后终于有了一点头绪，在小组两外两个成员杨羽丰和侯理想的共同努力下，我们初步实现了数字电压表的制作的方案制作，但是由于仿真软件中缺少我们所需元件的原因，我们的方案没能进行模拟仿真，这是此次课程设计的遗憾之处。
我们现在正在试图用另外的仿真软件进行此方案的仿真。
在本次课程设计过程中得到了各方面的支持和帮助，在此特别向数子电子技术老师表示由衷的感谢。
由于设计时间和水平的限制，如有不足之处，敬请指正！目录前言 (1)报告正文 (3)第一章：系统概述............................................................................错误!未定义书签。
1.1 设计目的 (4)1.2 数字电压表简介 (4)1.3方案分析 (4)1.4 V/F转换电路方案比较与论证 (4)1.4.1 采用ADC0809的A/D转换电路 (4)1.4.2 采用LM331V/F转换电路..................................................错误!未定义书签。
简易数字电压表电路的设计
简易数字电压表电路的设计沈阳航空航天⼤学课程设计简易数字电压表电路的设计班级 / 学号学⽣姓名指导教师沈阳航空航天⼤学课程设计任务书课程名称电⼦技术综合课程设计院（系）⾃动化学院专业⾃动化班级 84070202 学号 2008040702054 姓名卢⼴龙课程设计题⽬简易数字电压表电路的设计课程设计时间: 2010 年 12 ⽉ 06 ⽇⾄ 2010 年 12 ⽉ 26 ⽇课程设计的内容及要求：⼀、设计说明设计⼀个简易数字电压表，它可以测量直流、交流电压。
其参考原理框图如图1所⽰。
图1数字电压表的原理框图⼆、技术指标测量电压的技术指标如表所⽰。
测量项⽬量程准确度 (23±5℃)输⼊电阻分辨⼒最⼤允许电压DCV 2V ±（0.5%RDG +3字） 10M Ω1mV500V 20V 10mVACV(RMS) (40Hz~1kHz) 2V ±（1.0%RDG+3字） 10M Ω 1mV ±500V 20V 10mv三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本，要求采⽤LED 显⽰。
各量程的转换采⽤开关转换。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
分压电路输⼊保护及缓冲电路交、直流转换电路压频转换电路计数、译码显⽰电路ACACDCDC u x四、实验要求1．根据技术指标制定实验⽅案；验证所设计的电路。
2．进⾏实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料1．沙占友、李学芝著.中外数字万⽤表电路原理与维修技术. [M]北京：⼈民邮电出版社，1993年2. 阎⽯. 数字电⼦技术基础. [M]北京：⾼等教育出版社，2006年3. 童诗⽩、华成英.模拟电⼦技术基础. [M]北京：⾼等教育出版社，2006年4. 戴伏⽣.基础电⼦电路设计与实践. [M]北京：国防⼯业出版社，2002年5. 谭博学主编.集成电路原理与应⽤. [M]北京：电⼦⼯业出版社，2003年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年⽉⽇负责教师年⽉⽇学⽣签字年⽉⽇成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：成绩指导教师签字：⽇期：⼀、概述数字电压表简称DVM ，它是采⽤数字化测量技术设计的电压表。
简易数字电压表设计
简易数字电压表设计姓名：李召学号：专业：电子工程系班级：指导教师：刘世平2011年06月19日摘要简易数字电压表主要采用单片机、ADC0809、8279、LED显示管完成，具有可以测量0-5V电压并在LED管4位显示的功能。
本数字电压表课程设计报告先介绍了总体硬件的设计，硬件部分有模数转换模块、数据处理模块、驱动显示和显示模块。
再对电压表使用到的芯片进行了介绍，然后给出了完整的简易数字电压表最小系统原理图。
最后再介绍了电压表软件的设计，给出了程序流程图和实现电压表功能的源程序。
关键词：ADC0809、模数转换、8279、LED显示管、CAD制图目录1 设计任务与要求 (1)2 硬件设计 (1)2.1总体设计 (1)2.2 芯片介绍 (2)2.2.1 80C320芯片介绍 (2)2.2.2 ADC0809芯片介绍 (4)2.2.3 8279芯片介绍 (6)2.3 器件清单 (7)3 电路原理图 (7)4 软件设计 (9)4.1 流程图 (9)4.2 程序设计 (9)4.2.1 数字量标度转换子程序的设计 (9)4.2.2 8279显示子程序 (10)4.3 源程序清单与注释 (10)5 小节 (13)参考文献 (14)1 设计任务与要求设计任务：设计一个用单片机控制的简易数字电压表。
要求：1. 电压表的测量范围为0—5V；2. 测量最小分辨率为0.0196V，测量误差约为0.02V；3. 1路输入电压；4. 4位LED或LCD显示；5. 结果按十进制显示;6. 原理图采用电子CAD绘制。
2 硬件设计2.1总体设计基于单片机控制的简易数字电压表的的基本原理将采样得到的模拟量电压通过模数转换转换成数字量，再将得到的数字量经过单片机数据处理将实际测得的电压以十进制形式显示在LED管上。
简易数字电压表硬件设计方框图如图1所示。
图 1 简易数字电压表硬件设计方框图A/D转换使用ADC0809芯片，作用是对模拟量电压采样转换成数字量电压。
简易数字电压表设计样本
摘要依照8051单片机内部构造特点本文提出以MCS-51单片机为核心电压测量系统。
该系统以8051和ADC0809核心内件，可以在单片机控制下监测八路输入电压值，用8位串行A/D转换器进行0-5V量程自动转换，并且测量电压值可通过三位数码管显示同步用一位数码管显示选取通道。
整个系统设计过程中重要采用了模块化设计办法，完毕了硬件电路设计及软件程序编写，还详细给出了有关硬件框图和软件流程图，通过最后硬件电路调试，使该系统可以在规定条件下达到正常测量及显示功能。
单片机8051是整个系统核心，实现输入端分路选取，模数转换后数据解决及在数码管上数据显示等功能。
正文着重给出了软硬件系统各某些电路，简介了该系统工作原理，MCS-51单片机特点，8051功能和应用，ADC0809功能和应用等。
核心词：MCS-51单片机；8051 ；ADC0809；数码管目录1总体设计 ......................................................... 错误!未定义书签。
2硬件设计及其工作原理 ................................. 错误!未定义书签。
2.1数字电压表重要器件............................. 错误!未定义书签。
2.1.1 单片机AT89C51 ............................... 错误!未定义书签。
2.1.2 芯片ADC0808 .................................. 错误!未定义书签。
2.2数字电压表电路设计 .............................. 错误!未定义书签。
2.2.1解决器电路......................................... 错误!未定义书签。
2.2.2 A/D转换电路..................................... 错误!未定义书签。