【正文】 從制作元件來看，發(fā)展到了集成電路，準(zhǔn)確度已經(jīng)有了很大的提高，精度高達(dá) 1NV； 讀數(shù)每秒幾萬次，而相對以前，它的價(jià)格也有了降低了很多。 目前實(shí)現(xiàn)電壓數(shù)字化測量的方法仍然模 數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換 的方法。 而數(shù)字電壓 4 表種類繁多，型號新異，目前國際仍未有統(tǒng)一的分類方法。而常用的分類方法有如下幾種： 1． 按用途來分：有直流數(shù)字電壓表，交、直流數(shù)字電壓表，交直流萬用表等。 2． 按顯示位數(shù)來分：有 4位， 5 位， 6位， 7位， 8 位等。 3． 按測量速度來分：有低準(zhǔn) 確度，中準(zhǔn)確度，高準(zhǔn)確度等。 4． 按測量速度來分：有低速，中速，高速，超高速等。 但在日常生活中，數(shù)字電壓表一般是按照原理不同進(jìn)行分類的，目前大致分為以下幾類： 比較式，電壓 —— 時(shí)間變換式，積分式等。 在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測量。其中，電壓量的測量最為經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測量儀器。另外，由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點(diǎn)而倍受用戶青睞，數(shù)字式電壓表就是基于這種需求而 發(fā)展起來的，是一種必不可少的電子測量儀表。 二． 數(shù)字電壓設(shè)計(jì) 兩 種方案簡介： 設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表有多種的設(shè)計(jì)方法，方案是多種多樣的，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片的高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導(dǎo)致對模擬數(shù)據(jù)的采集部分的不一致性，進(jìn)而又使對數(shù)據(jù)的處理及顯示的方式的多樣性。又由于在現(xiàn)實(shí)的工作生活中，電壓表的測量測程范圍是比較大的， 所以必須要對輸入電壓作分壓處理，而各個(gè)數(shù)據(jù)處理芯片的處理電壓范圍不同，則各種方案的分段也不同。下面介紹兩 種數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)方案。 1． 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建。 這種設(shè)計(jì)方案是由模擬電路與數(shù) 字電路兩大部分組成， 模擬部分包括輸入放大器、 A/D 轉(zhuǎn)換器和基準(zhǔn)電壓源；數(shù)字部分包括計(jì)數(shù)器、譯碼器、邏輯控制器、 5 振蕩器和顯示器。其中， A/D 轉(zhuǎn)換器是它的核心器件，它將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。模擬電路和數(shù)字電路是相互聯(lián)系的，由邏輯控制電路產(chǎn)生控制信號，按規(guī)定的時(shí)序?qū)?A/D 轉(zhuǎn)換器中個(gè)組模擬開關(guān)接通或斷開，保證 A/D 轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行。A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果通過計(jì)數(shù)譯碼電路變換成段碼，最后驅(qū)動顯示器顯示出相應(yīng)的數(shù)值。 此方案設(shè)計(jì)其優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)計(jì)成本低，能夠滿足一般的電壓測量。但設(shè)計(jì)不靈活，都是采用純硬件電路。很難將其在原有的基礎(chǔ)上 進(jìn)行擴(kuò)展。 2． 由單片機(jī)系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換 芯片構(gòu)建。 這種方案是利用單片機(jī)系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、顯示模塊等的結(jié)合構(gòu)建數(shù)字電壓表。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出許多的應(yīng)用電路來。 此方案的原理是 模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓端，被測量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測電壓。模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換芯片將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，然后通過對單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時(shí)序來采集這些數(shù)字信號，通過一定的算法計(jì)算出被測量電壓的值。最后單片機(jī)系 統(tǒng)將計(jì)算好了的被測電壓值按一定的時(shí)序送入顯示電路模塊加以顯示。 此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點(diǎn)，還能改進(jìn)上一種設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)不靈活，難與在原基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展等不足。 三． 單片機(jī)簡介 及本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇 1． 常用單片機(jī)的 特點(diǎn)比較及本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇 綜合上一章提到的兩種設(shè)計(jì)方案的各方面優(yōu)點(diǎn)及其在現(xiàn)在的所設(shè)計(jì)電壓表的實(shí)用性，我們選擇第二種電壓表設(shè)計(jì)方案，即 由單片機(jī)系統(tǒng)及數(shù)字芯片構(gòu)建的方法來我們本次設(shè)計(jì)。 6 在這一設(shè)計(jì)中，我們 涉及 到了一個(gè)關(guān)鍵 系統(tǒng)模塊 —— 單片機(jī) 系統(tǒng)模 塊 ，而目前單片機(jī)的種類是很繁多的 ， 主要有 主流的 8位單片機(jī)和高性能的 32 位單片機(jī)，結(jié)合 本設(shè)計(jì) 各方面因素 ， 8 位單片機(jī)對于本設(shè)計(jì)已經(jīng)是綽綽有余了，但 將用哪一種類 8的單片機(jī)呢。在這里，不得不先簡單的介紹一下幾種常用的 8 單片機(jī) 。 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。 而目前常用的單片機(jī)的 8 位有51系列單片機(jī)， AVR 單片機(jī)， PIC 單片機(jī)。 應(yīng)用最廣的 8 位單片機(jī)還是 intel 的 51系列單片機(jī)。 51 系列單片機(jī)的特點(diǎn)是：硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史悠久，世界有許多芯片公司都買了 51 的芯片核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴(kuò)充其性能，使得芯片 的運(yùn)行速度變得更快，性價(jià)比更高。 AVR 單片機(jī)是 atmel 公司推出較新的單片機(jī)，它的顯著特點(diǎn)是：高性能，低功能，高速度，指令單周期為主，但性格方面比 51 單片機(jī)要高。有專門的 I/O方向寄存器。雖然有轉(zhuǎn)強(qiáng)的驅(qū)動電壓，但 I/O 口使用不比 51 單片機(jī)方便。 PIC 單片機(jī)系列是美國微芯公司的產(chǎn)品，也是市面上增長最快的單片機(jī)之一， 屬精簡指令集單片機(jī)，其特點(diǎn)是：高速度，高性能，但在性格方面比 51單片機(jī)要高，也有專門的 I/O 方向寄存器， I/O 口使用不比 51 單片機(jī)方便。 綜 合以上各種單片機(jī)的基本性能及本設(shè)計(jì)的滿足需要，我們將選擇 51 系列單片機(jī)。 2． 本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)的簡介 本設(shè)計(jì)中 選用是 51 系列的 AT89C52，它是低電壓、低功耗、高性能的 CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8KB 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和 256B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器， 32個(gè) I/O 口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，并與MCS51 系列單片機(jī)兼容。在設(shè)計(jì)中，單片機(jī)起著連接硬件電路與程序運(yùn)行及存儲數(shù)據(jù)的任務(wù)，一方面，它將 A/D 轉(zhuǎn)換器、顯示器和語音芯片等通過 I/O 口地址 7 線和數(shù)據(jù)線連接起來；另一方面，它 將用戶下載的程序通過控制總線控制數(shù)據(jù)的輸入輸出，從而實(shí)現(xiàn)冊電壓的功能。 四 ． 各種顯示器件的介紹和選擇 1． 常用顯示器件簡介 本次設(shè)計(jì)中有顯示模塊，而常用的顯示器件比較多，有數(shù)碼管， LED點(diǎn)陣，1602 液晶， 12864 液晶等。 數(shù)碼管是最常用的一種顯示器件， 它是由幾個(gè)發(fā)光二極管組成的 8字段顯示器件， 其特點(diǎn)是價(jià)格非常的便宜， 使用也非常的方便，顯示效果非常的清楚。小電流下可以驅(qū)動每光，發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長。但數(shù)碼管只能是顯示 0—— 9的數(shù)據(jù)。 不能夠顯示字符。這也是數(shù)碼管的不足之處 。 LED 點(diǎn)陣顯示器件是由好多個(gè)發(fā)光二極管組成的。具有高亮度，功耗低，視角大，壽命長，耐濕，冷，熱等特點(diǎn)， LED 點(diǎn)陣顯示器件可以顯示數(shù)字，英文字符，中文字符等。但用 LED 點(diǎn)陣顯示的軟件程序設(shè)計(jì)比較麻煩。 1602 液晶是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16*2 即 32 個(gè)字符。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字 這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼 。使用時(shí)直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動即可。它的特點(diǎn)是顯示字跡清楚 ，價(jià)格相對便宜。 12864 液晶也是一種工業(yè) 字符型液晶，它不僅能夠顯示 1602 液晶所可以顯示的字符，數(shù)字等信息，而且還可以顯示 8*4個(gè)中文漢字和一些簡單的圖片，顯示信息也非常的清楚。使用時(shí)也直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動即可。不過它的價(jià)格比 1602 液晶貴了很多。 8 在本設(shè)計(jì)中，我們只需要顯示最后電壓的數(shù)字值和電壓的單位，綜合上面各種顯示器件的特點(diǎn)：數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，不能顯示單位字符 ，不符合本設(shè)計(jì)的要求。 而點(diǎn)陣顯示器件驅(qū)動顯示軟件程序編寫麻煩， 占用的引腳相對也較多。也不是理解的顯示器件。所以在本設(shè)計(jì)中，我們 考慮用液晶顯示器件，雖然 12864液晶比 1602 液晶的功能強(qiáng)，不過在價(jià)格方面卻貴了好多。而 1602 液晶也足夠滿足本設(shè)計(jì)的需要。因此，在本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)我們選擇 1602 液晶顯示器件。 2． 1602 液晶的參數(shù)資料 我們選擇了 1602 液晶做為本設(shè)計(jì)的顯示模塊的顯示器件。以下是 1602 液晶的各方面參數(shù)： 1． 接口信號說明： 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 2 VDD 電源正極 3 VL 液晶顯示偏壓信號