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1、 . . . 毕业设计（论文）题 目 直流数字电压表的设计与实现 专 业 电子信息工程 班 级 电信0901 学 生 琳慧（20904102） 指导教师 汤晓方 高科学院 2013 年 . . . . 摘 要在日常维修、教学和科研中，电压表是不可缺少的。本课题目的就是以单片机为基础设计出一种结构简单、工作可靠、灵活性好的数字电压表。本文首先介绍了数字电压表的发展现状及课题的目的和意义。然后，对基于单片机的数字电压表的硬件系统、软件系统的设计原理及具体实现方案作以详细介绍，其中，在硬件部分，较为详细的讨论了硬件的选择、设计原理、使用方法和功能，同时，对各部分接口电路作以介绍；在软件部分，介绍了软
2、件所使用的编程语言和编程思路。本文设计的数字电压表，其硬件电路所用组件较少、成本低、调节简单；软件采用C语言编程，其灵活性高，可读性强。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ADC0809来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在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ADC0809传送来的数字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ADC0809芯片工作。经过理论研究、原理设计和整机调试，实验结果表明，该方案可行。本次设计的电压表所测量的直流电压围为04v，要求测量电压的误差不
3、超过0.1v。它以单片机AT89C51为核心，主要由转换电路将输入的模拟量转换为数字量的A/D转换器ADC0809，1602液晶显示器构成。关键词:单片机；电压表；A/D转换器；1602液晶显示器ABSTRACTIn routine maintenance, teaching and research, voltage meter is indispensable. A direct current digital voltage meter has been designed, which is based on MCU, and has a simple structure, reliab
4、le, flexible.Firstly，this paper introduced the development of the base on MCU digital voltage meter and the purpose and significance of topic. Then in details this paper described the design principle of hardware and software systems. And in details the hardware part present a discussion in hardware
5、 selection, design principles, instructions and the function, further more, some of the interface circuit have been introduced. The software part introduced the programming language and programming ideas used in codes.The digital voltage meter designed here, have less components in the hardware part
6、, lower cost and easier testing; software used C programming language which is high flexibility and strong readability. The circuit of the voltage meter is mainly consisted of three mould pieces: A/D converting mould piece, A/D converting is mainly completed by the ADC0809, it converts the collected
7、 analog data into the digital data and transmits the outcome to the manifestation controlling mould piece. Data processing is mainly completed by the AT89C51 chip, it processes the data produced by the ADC0809 chip and generates the right manifestation codes, also transmits the codes to the manifest
8、ation controlling mould piece. Also, the AT89C51 chip controls the ADC0809 chip to work. After theoretical research, principle design and debugging, the experimental results suppose it is feasible of choosing this program. This design and manufacture of digital voltmeter,the measuring range DC volta
9、ge 0 4v, measurement precision is 0.08v. It is based on 8951 MCU core, mainly by the conversion circuit to convert an alog input to digital volume A / D converterADC0809,the 1602 liquid crystal display from.KEY WORDS: SCM; digital voltmeter;A/D converter; 1602 liquid crystal display目 录摘 要IABSTRACTII
10、引 言V第1章 系统设计方案的选择111设计方案的选择11.1.2基于分立组件的电压表11.1.3基于单片机系统及A/D转换芯片的电压表11.1.4 方案的选择2第2章 总体设计22.1 硬件电路的设计22.1.1单片机简介及本设计单片机的选择22.1.1.1常用单片机的特点比较及本设计单片机的选择32.1.1.2本设计使用的单片机的简介32.2显示器件的介绍和选择62.2.1常用显示器件简介62.2.2 1602液晶的参数资料72.3模数（A/D）转换芯片的选择92.3.1 常用的A/D芯片简介92.3.2模数（A/D）芯片ADC0809的资料102.3.3 ADC0809工作过程132.3
11、.4 ADC0809与单片机的接口142.3.5主要元器件介绍17第3章 电路设计203.1 技术要求203.2 设计方案203.3 硬件电路系统模块的设计203.3.1单片机系统213.3.2 A/D转换芯片与单片机的连接213.3.3 1602液晶与单片机连接213.4 按键控制电路的设计213.5系统电路的设计233.6 系统软件的设计243.6.1主程序的设计253.6.2 初始化程序253.6.3 A/D转换子程序253.6.4 显示子程序26第4章 系统的调试274.1 软件调试274.1.1 加入仿真辅助信号274.1.2 加载程序284.2 显示结果及误差分析284.2.1 显
12、示结果284.2.2 误差分析294.3 系统调试中遇到的问题及解决的方法30第5章 结论31致 32附件一：参考文献：33附件二：电路总图：34附件三：源程序：35引 言 数字电压表出现在50年代初，60年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。这种电子测量的仪表之所以出现，一方面是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制信实验研究的领域，提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求，即为了实时控制及数据处理的需要；另一方面，也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的
13、进步，为数字化仪表的出现提供了条件。所以，数字化测量仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的；同时，为革新电子测量中的烦锁和旧方式也催促了它的飞速发展，如今，它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。如今，数字电压表已绝大部分已取代了传统的模拟指针式电压表。因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量，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。数字电压表最初是伺服步进电子管比较式，其优点是准确度比较高，但是
14、采样速度慢，重量达几十公斤，体积大。继之出现了谐波式电压表，它的速度方面稍有提高，但是准确度低，稳定性差，再后来出现了比较式仪表改进逐次渐近式结构，它不仅保持了比较式准确度高的优点，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺点是抗干扰能力差，很容易受到外界各种因素的影响。随后，在谐波式的基础上双引伸出阶梯波式，它的唯一的进步是成本降低了，可是准确宽，速以及抗干扰能力都未能提高。而现在，数字电压表的发展已经是非常的成熟，就原理来讲，它从原来的一，二种已发展到多种，在功能上讲，则从测量一参数发展到能测多种参数；从制作组件来看，发展到了集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度高达1NV；读数每秒几万次，而相对以前，它的价格也有了降低了很多。目前实现电压数字化测量的方法仍然模-数（A/D）转换的方法。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。而数字电压表种类繁多，型号新异，目前国际仍未有统一的分类方法。而常用的分类方法有如下几种：按用途来分：有直流数字电压表，交、直流数字电压表，交直流万用表等。按显示位数来分：有4位，5位，6位，7位，8位等。按测量速度来分：有低准确度，中准确度，高准确度等。按测量速度来分：有低速，中速，高速，超高速等。但在日常生活中，数字电压表一般是按照原理不同进行分类的，目前大致分
