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1、摘要题目 基于单片机的数字式电压表设计作者 宋硕摘要伴着科学技术的发展和时代的进步，数字电压表因为其可靠性，价格低廉，精确度高而慢慢成为电压表的主流。数字电压表是一种简单的测量电压的仪表，可以直接运用数字技术将测得的物理量从模拟值转换为更精确易读的数字值，然后通过数字显示单元直接显示。现在，数字电压表已经被广泛使用，并逐渐取代普通电压表，成为便携式数字测量电压仪器中最重要的测量电压仪器之一。电压表具有许多先进的技术优势，可以更直观地获得工作电压参数和特定值。这些电压表的精度相对较高，操作简单，程序简化，以及维护和维护。从数字电压表的另一种研究和发展的角度来看，新型电压表装置可以尽可能地减少维护
2、和维护，同时获得更精确的电压值和参数。关键词:电测仪表;数字电压表;测量范围1泰山学院本科毕业论文（设计）1 引言1.1数字式电压表背景信息 由于用户对测量的准确性和功能性有越来越严格的要求。纯传统电路组成的数字电压表结构非常复杂，测量精度不高，价格不便宜，利用率很低，有必要适应工业技术的时代和发展，研究出高度可扩展的新型电压表。在这种形势下，新型的数字式电压表应运而生。它具有很多的优点，精确度高，价格低廉，适用范围广。1.2数字式电压表的实际作用数字电压表设备作为电源的重要设备，在供电系统中起着极其重要的作用，它研究和开发新的电压。在手表装置的工作过程中，人们会注意到原有的电压表有许多缺点和
3、缺点，这影响了电压表的正常运行和供电系统的正常运行，并且系统引起的故障风险增加也越来越多。因此，重要的是将电压保持在额定和负载极限内，以便维持所有类型的电力设备的正常运行，这要求电压表具有更强大的监控功能，并在确保系统安全高效运行方面发挥作用。然而，电流电压表通常是指针模式，并且不仅存在难以辨别的缺陷，而且存在不准确的读数，复杂且不方便的使用。电压表具有许多先进的技术优势，可以更直观地获得工作电压参数和特定值。这些电压表的精度相对较高，操作简单，程序简化，以及维护和维护。从数字电压表的另一种研究和发展的角度来看，新型电压表装置可以尽可能地减少维护和维护，同时获得更精确的电压值和参数。成本对于长
4、期维护其内部系统的稳定运行以及外部电力系统中所有类型的设备和电路的平稳运行至关重要，数字式电压表成本低，有着很大的优势。随着现代数字技术和自动化技术的快速发展，这种电压表内部应用系统可以自动执行指令，提高工作效率。在设计和组装过程中，该装置的各种数模转换器组件的主要用途有很多，所以具有其多功能性和显着优点，现在在许多行业中得到广泛应用，代表了各种智能化的产品。作为依据和保证，根据应用需求和各行业的工作需要而定2总体方案设计2.1设计思路 用AT89C51单片机当核心控制器，连接单片机的P1口、P2口的四位引脚和进行模数转换的是ADC0808单片机。用四位一体的LED数码管显示电压，并且该数码管
5、的段码输入由端口P0产生；位码输入由端口P2产生。2.2设计方案时钟电路 复位电路A/D转换测量电压显示系统统AT89C51 P1 P3 P0P2 P1 使用05V的直流输入电压源，电压显示器接受带有4个内置LED的数码管，LED数码管输入段代码通过P0端口和代码输出逐个端口P2。硬件电路包括模数转换器电路，AT89C51单芯片系统，LED显示系统，同步电路，复位电路和输入电压测量电路。电路设计如图1。图13 硬件设计3.1单片机主控制模块3.1.1 AT89C51性能简介不仅与MCS-51系统兼容，而且有容量为4k的可进行千次写入擦除的可编程闪存。此闪存的数据保留时间至少九年。更值得一提的是
6、，它可以实现全静态操作并且直接锁定三级程序存储器。它共有128*8B的RAM,5个中断源，32个I/O线以及2个计数器。3.1.2 AT89C51各引脚功能 引脚配置如图2所示。图2 AT89C51引脚图AT89C51芯片的功能为： 端口P0：一共有8个引脚，其中P0.0是最低的有效位。这8个引脚针对不同的情况分别有两种不同的功能。其中，89C51没有外部存储器，而P0端口可用作通用I / O端口，I / O数据可以通过P0.0-P0.7从CPU传输。此时就可以进行保存输出，不需要单独的外部存储器，并且可以缓冲输入数据，这会增加输出以及数据录入的可靠性。第二种情是89C51有一个外部存储器。当
7、CPU访问晶振外部的存储器时，P0.0-P0.7将晶振外部的低8位存储器地址传送，然后将CPU的读/写数据传送到晶振外部的存储器。 P0端口就是漏极开路输出。当用作通用I / O时，应当注意，需要从外部上拉。 P1口：P1.7是核心位，P1.0是最低位。当端口P1用作通用输入/输出端口时，使用功能P1.0-P1.7。它与P0端口的第一个用处一样，用于传输用户的输入和输出。 P2口：头一个功能和P01引脚组的功能一致。即它可以用作通用I / O端口，其第一个功能对应于P0端口的第二个输出功能用于输出。顶部8位片外存储器地址与片外存储器模块一起，但不传输读/写存储器数据，例如端口P0。 P3口：头
8、一个功能和P02引脚组功能一致，第二个功能是控制，每个引脚其实并不完全相同，如下表3-1所示：表3-1 P3口各位的第二功能P3口各位第二功能P3.0 RXT（串行口输入）P3.1 TXD（串行口输出）P3.2/INT0（外部中断0输入）P3.3/INT1(外部中断1输入)P3.4T0（定时器/计数器0的外部输入）P3.5T1（定时器/计数器1的外部输入）P3.6/WR（片外数据存储器写允许） P3.7/RD（片外数据存储器读允许）Vcc为+5V电源线，GND接地。 ALE：地址锁定使能线与端口P0的第二功能一起使用。当访问外部存储器时，CPU 289C51可以将来自芯片外的下一存储器的读/写
9、数据发送到接触线P0.0到P0.7。 EA: 通常情况下用于89C51的秘密存储器访问选择线，用于应用片上ROM或应用程序片外ROM，如果EA = 1，则芯片上允许ROM，如果EA = 0，则仅使用芯片外部的ROM。PSEN：芯片外部ROM的栅极线当89C51寻求访问芯片外部的ROM时，它将在PSEN线上产生负脉冲当作ROM的读选通信号 3.1.3 AT89C51的复位电路和时钟电路 MCU中每次执行CPU命令必须在统一的时钟脉冲的控制下以统一的速度严格执行，并且该时钟脉冲由MCU控制下的串行电路来进行输出。而且与执行命令的CPU的每个微操作相对应的时间序列我们将其称为微控制器的同步。 MCS
10、-51微控制器内置高增益反相放大器，用来产生发生器。XTAL1是放大器输入，XTAL2是放大器输出，但需要其他电路来形成同步电路。单片机AT89C51的时钟电路如图3所示，由电容器C1-C3、电阻器R1以及晶体振荡器X1组成。 AT89C51的18个引脚（XTAL2）和19个引脚（XTAL1）连接器连接到时钟电路。逆变器放大器输出可以用于连接外部晶体和可调电容器的另外一端。图3 AT89C51的时钟电路图 此处的MCS-51有一个多RST引航器，使用Schmidt启动口，在振荡器振动时，散热器将会重复发生作用；MCS-51有一个多RST引航仪，在振荡器振动时，系统的其他组成部分处于指定的初始状
11、态，并从该位置开始运行。VO由高电压保证在两个机器周期以上。更换完成后，如果RST末端的电压水平仍然很高，MCS-51仍处于恢复状态，RST恢复到较低水平后，放映机可将其转接到另一个运行状态。图4即为51系列的双比特电路图4 AT89C51的复位电路3.2 A/D转换电路设计 双积分式A/D变换器具有高抗干扰性、高精度变换、低成本转换等优点，它比双积分的A/D转换器，如ADC0809、ADC0808等，可以更快、更精确地进行。逐次逼近型A/D转换器的转换速度很快，因此得以在实践中得到广泛的使用。3.2.1 ADC0808的主要特性 ADC0808是一款CMOS单片机逐次逼近型A / D转换器，
12、具有使能控制端子与微机直接接口。片上具有锁存功能的8通道模拟多路复用器可用于8通道0-5V输入。模拟电压信号被时分转换。由于ADC0808具有多种模数转换技术的优点，因此该芯片适用于过程控制，微控制器输入通道的接口电路，智能仪器和机器控制。 ADC0808是一款具有8位分辨率和模数转换的器件，具有顺序逼近功能。它内部有一个8通道多路复用器，它可以根据地址码固定解码信号，并且只使用8个模拟输入信号中的一个进行模数转换。 ADC0808是ADC0809的简化版本，功能几乎完全相同。3.2.2 ADC0808各引脚功能图5 ADC0808引脚图ADC0808芯片一共有28条双列直插式引脚，其引脚图如
13、图5所示。各个引脚功能: IN0-IN7是8路模拟量输入线，用来输入和控制被转换的模拟电压。 ALE是地址锁存允许输入线，高电平有效，当ALE为高电平时，为地址输入线，用于进行A/D转换。ADDA,ADDB,ADDC的意思是3位地址输入线，需要选择8路模拟输入其中的一路来进行输入，它们之间的对应关系如表3-2所示：表3-2 ADC0808通道选择表地址码 对应的输入通道 C B A 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START的意思是“启动脉冲”输入法，这个线上正脉冲是由CPU送来的，宽度需要大于100ns，上升沿会清零SAR,下降沿将启动ADC工作。 EOC的意思是转换结束的输出线，它如果显示高电平，则代表模/数转换结束了，数字量锁入了三态输出锁存器。OE的意思是数据输出允许信号 REF+、REF-代表的是参考电压输入量，给电阻阶梯网络供给标准电压。Vcc代表的是主电源输入端，通常于REF+连接在一起。GND的意思是接地的一端，也就是接地端，通常与REF-连接在一起。 CLK的意思是时钟的输入一端。3.3 显示电路的设计 LED是发光二极管监测器的缩略
