简易数字电压表的设计方案最终论文.docVIP

简易数字电压表的设计 摘要：随着电子技术的发展，电子测量已成为广大电子工作者必须掌握的手段，测量的精度和功能的要求也越来越高，电压的测量则尤为突出，最为普遍。本设计利用单片技术结合 A/D 转换芯片 构建了一个直流数字电压表。本文首先简要介绍了设计电压表的主要方式以及单片机系统的优势，然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计，并给出了硬件电路的设计细节，包括各部分电路的走向，芯片的选择以及方案的可行性分析等单片机（MCU）；电压；A/D 转换 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常见。而且随着电子技术的发展，更是经常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Digital Voltmeter 简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流或交流输入电压）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，灵敏度高和分辨率高，测量速度快等特点而倍受青睐，数字式电压表就是基于这种需求而发展起来的，是一种必不可少的电子测量仪表。本设计从各个角度分析了由单片机组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了程序如何驱动单片机进而使系统运行起来的原理及方法，如图 1-1。 图 1-1 本设计主要分为两部分：硬件电路和软件程序。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路，输入电路，A/D 转换电路，LCD 显示电路，各部分电路的设计及原理将在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用 C 语言编程，利用软件对其编译和仿真，详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍单片机系统模块 在本设计中涉及到一个关键系统模块——单片机系统模块，而目前单片机的种类繁多，主要有主流的 8 位单片机和高性能的 32 位单片机，结合本设计各方面因素，8 位单片机对于本设计已经是绰绰有余了，单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU，内存，总线系统等。而目前常用的 8 位单片机有 51 系列单片机，AVR 单片机，PIC单片机。 应用最广的还是 intel 的 51 系列单片机。 系列单片机的特点是： 51 硬件结构合理，指令系统规范，加之生产历史悠久，世界上有许多芯片公司都买了 51 的芯片核心专利技术，并在其基础上扩充其性能，使得芯片的运行速度变得更快，性价比更高。 AVR 单片机是 atmel 公司推出较新的单片机，特点是：高性能，低功能，高速度，指令单周期为主，但性价方面比 51 单片机要高。有专门的 I/O 方向寄存器。虽然有较强的驱动电压，但 I/O 口使用不比 51 单片机方便。 PIC 单片机系统是美国微芯公司的产品，也是市面上增长最快的单片机之一属精简指令集单片机，特点是：高速度，高性能，但在性价方面比 51 单片机要高，也专门的 I/O 方向寄存器，I/O 口使用不比 51 单片机方便。 综上所述，本设计将选用 51 系列单片机。 对本设计而言，采用 8 位 51 系列单片机 89C51，STC89C51系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，是MCS-51系列单片机的派生产品；它们在指令系统中、硬件系统和片内资源与标准的8052单片机完全兼容，DIP-40封装系列与8051为pin-to-pin兼容，指令代码是与8051完全兼容的单片机。STC89C51单片机具有增强型12时钟/机器周期、6时钟机器/周期任意选择，工作电压为5.5V-3.4V（5V单片机）/3.8V-2.0V（5V单片机）；工作频率范围：0-40MHZ，相当于普通8051的0-80MHZ。实际频率可达48MHZ。用户应用程序空间为4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节 ；片上集成1280字节/512字节RAM；有32/36个通用I/O口，P1/P2/P3/P4是准双向口；集成ISP（在系统可编程）/IPA（在应用可编程），无需专用的编程器/仿真器，可通过串行口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程序3秒就可以完成一片，具备EEPROM功能，工作温度范围在0-750，共有3个16位定时器/计数器，其中定时器T0还可以当成2个8位定时器使用A/D 转换在设计中，要求精度于 1在本设计中要求显示最后电压的数字值和电压的单位，数码管只能显示 0—9 的数据，不能够显示字符；LED 点阵是由好多个发光二极管组成的，可以显示数字，中英文字符，但用 LED 点阵显示的软件程序设计比较麻烦；1602 液晶能够同时显示 162 即 32 个字符。且其内部的字符发生存储器已经存储了 160 个不同的点