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西南科技大学城市学院 CityCollegeofSouthwestUniversityOf

ScienceandTechnology

基于单片机的数字电压表设计

学 院（系）： 机电工程系 专 业： 自动化1101 指 导 老师： 廖晓波 学 生 姓名： 陈德兵 学 号： 201140142 负 责 部分： ADC0808

[摘 要] 本文介绍了一种基于单片机的数字电压表的设计。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ADC0808来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89C51来完成，其负责把ADC0808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ADC0808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。此数字电压表经过proteus软件仿真和调试，可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。

[关键词] 数字电压表；A/D转换;AT89C51；ADC0808；proteus

[summary]This

paper introduces a design based on single chip

microcomputer digital voltmeter.This design is mainly composed of three modules:A/D conversion module, data processing module and display module.A/D conversion is mainly competed by the chip ADC0808, It is responsible for the collection to the analog conversion to the corresponding digital quantity and then transferred to the data processing module,Data processing is done by chip AT89C51,It is responsible for the send ADC0808 to digital quantity through certain data processing,Generating the corresponding display code sent to the display module,In addition, it also controls the ADC0808 chip.The system of the digital voltmeter circuit is simple, the less components, low cost, and high measurement accuracy and reliability,The digital voltmeter through the proteus software simulation and debugging, can measure of 0 to 5 v analog dc input voltage value, and through a four one of the seven segment digital tube display.

[key words]Digital voltmeter. A/D conversion; AT89C51. ADC0808;

proteus

目 录

1 引言 ........................................................................................................................................ 1 1.1 数字电压表的发展现状 ................................................................................................. 1 1.2 本课题研究的主要内容 ................................................................................................. 1 2 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 ........................................................................................................................ 3 3.1 A/D转换模块 .................................................................................................................. 3 3.1.1 逐次逼近型A/D转换器原理 ................................................................................. 3 3.1.2 ADC0808主要特性 .................................................................................................. 3 3.1.3 ADC0808的外部引脚特征 ...................................................................................... 4 3.1.4 ADC0808的内部结构及工作流程 .......................................................................... 5 3.2 单片机系统 ..................................................................................................................... 7 3.2.1 AT89C51性能 .......................................................................................................... 7 3.2.2 AT89C51各引脚功能 .............................................................................................. 7 3.3 复位电路和时钟电路 ................................................................................................... 10 3.3.1 复位电路设计 ....................................................................................................... 10 3.3.2 时钟电路设计 ....................................................................................................... 10 3.4 LED显示系统设计 ........................................................................................................ 11 3.4.1 LED基本结构 ........................................................................................................ 11 3.4.2 LED显示器的选择 ................................................................................................ 11 3.4.3 LED译码方式 ........................................................................................................ 12 3.4.4 LED显示器与单片机接口设计 ............................................................................ 13 3.5电压调节电路及声光报警电路 .................................................................................... 13

3.5.1电压调节电路 .......................................................................................................... 13 3.5.2声光报警电路 .......................................................................................................... 14 3.6 总体电路设计 ................................................................................................................ 14 4 程序设计 .............................................................................................................................. 16 4.1 程序设计总方案 ........................................................................................................... 16 4.2 系统子程序设计 ........................................................................................................... 16 4.2.1 初始化程序 ........................................................................................................... 16 4.2.2 A/D转换子程序 .................................................................................................... 16 4.2.3 显示子程序 ........................................................................................................... 17 4.3 仿真 ................................................................................................................................ 17 4.3.1 软件调试 ................................................................................................................. 17 4.3.2 显示结果及误差分析 ............................................................................................. 18 参考文献 .................................................................................................................................. 21 附录 .......................................................................................................................................... 21

单片机数字电压表-------------------------------------------------------------------西南科技大学城市学院

1 引言

1.1 数字电压表的发展现状

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。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。数字电压表简称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。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用[1]。

传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表，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，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础[2]。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。目前，由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。

最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，从而促使了数字电压表的快速发展，并不断出现新的类型。数字电压表从1952年问世以来，经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化（IC化），另一方面，精度也从0.01%-0.005%。

目前，数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，因而，以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面。

1.2 本课题研究的主要内容

本文是以数字直流电压表的设计为研究内容，本系统主要包括三大模块：转换模块、数据处理模块及显示模块。其中，A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理，最后驱动输出装置LED显示数字电压信号。

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