【正文】 第 頁 I 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與 仿真 摘要 ： 本文介紹的是數(shù)字電壓表的發(fā)展背景和 利 用單片機(jī)， A/D轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法設(shè)計(jì)一個 交 直流數(shù)字電壓表。它的具體功能是： 最高量程為 500V，分 三 個檔位量程， 即 5V， 50V， 500V， 可以通過調(diào)檔開關(guān)來實(shí)現(xiàn)各個檔位。當(dāng)測得電壓的數(shù)值小于 1V 時，系統(tǒng)會自動的將電壓數(shù)值轉(zhuǎn)換為以 mV 為電壓單位的電壓值。并且通過按鍵的方法能夠測得后五秒的平均電壓值。 同時它也可以用于交流電壓的測量，勝任一般的電壓測量工作。 關(guān)鍵字 ： 數(shù)字電壓表 ； 單片機(jī) ； A/D 轉(zhuǎn)換 第 頁 II Digital voltmeter design and simulation Abstract： This article describes the background of the development of the digital voltmeter and designed microcontroller, a / d conversion chips bined with a DC digital voltmeter. Its specific functions are: the maximum range for 200v, threestall range, that is, 2v, 20v, 200v, can downshift switch to achieve the various stalls. When the measured voltage is less than 1v, the system automatically the voltage value converted to a voltage value mv voltage units. Five seconds and the key method to measure the average voltage value. Key words: Digital voltmeter 。Singlechip puter 。A/D converter 第 頁 III 目 錄 1 數(shù)字電壓表簡介 .............................................. 1 2 設(shè)計(jì)方案 .................................................... 3 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建 ........................................ 3 由單片機(jī)系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建 ............................. 3 3 元件的選取 .................................................. 5 單片機(jī)簡介及本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇 ............................ 5 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 ............... 5 本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)的簡介 .............................. 5 各種顯示器件的介紹和選擇 ..................................... 7 常用顯示器件簡介 ....................................... 7 1602 液晶的參數(shù)資料 ................................... 7 模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換芯片的選擇 .................................. 10 常用的 A/D 芯片簡介 .................................... 10 模數(shù)（ A/D）芯片 TLC2543 的資料 ....................... 11 4. 總體設(shè)計(jì) .................................................. 14 技術(shù)要求 ................................................. 14 硬件電路系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì) ...................................... 15 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ............................................. 19 匯編語言和 C語言的特點(diǎn)及選擇 ......................... 19 主程序設(shè)計(jì) ........................................... 19 5 系統(tǒng)的調(diào)試 ................................................. 29 6 仿真結(jié)果 ................................................... 31 7 總結(jié) ...................................................... 31 參考文獻(xiàn) ..................................................... 32 致謝 ........................................................ 33 第 頁 1 1 數(shù)字電壓表簡介 數(shù)字電壓表出現(xiàn)在 50 年代初， 60 年代末發(fā) 起來的電壓測量儀表， 簡稱 DVM，它采用的是數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量，也就是連續(xù)的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)字量，加以數(shù)字處理然后再通過顯示器件顯示。 這種電子測量的儀表之所以出現(xiàn) ，一方面是由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動控制 的領(lǐng)域，提出了將各種被觀察量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)碼的要求，即為了實(shí)時控制及數(shù)據(jù)處理的需要 [3]，也是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，帶動了脈沖數(shù) 字電路技術(shù)的進(jìn)步，為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。所以，數(shù)字化測量 儀表的產(chǎn)生 與發(fā)展與電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展是密切相關(guān)的；同時，為革新電子測量中的 繁瑣 和陳舊方式也催促了它的飛速發(fā)展，如今，它又成為向智能化儀表發(fā)展的必要橋梁。 如今，數(shù)字電壓表已絕大部分已取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時候也非常不方便，很容易出錯。而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表由于測量精度高，速度快，讀數(shù)時也非常的方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測量，工業(yè)自動化儀表，自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域 [7]。顯示出強(qiáng)大的生命力 。 數(shù)字電壓表最初是伺服步 進(jìn)電子管比較式，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確 度比較高，但是采樣速度慢，重量達(dá)幾十公斤，體積大。繼之出現(xiàn)了斜坡 式電壓表，它的速度方面稍有提高，但是準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差，再后來出現(xiàn)了比較式儀表改進(jìn)逐次漸近式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了比較式準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點(diǎn)是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素的影響。 隨后，在斜波式的基礎(chǔ)上雙引伸出階梯波式，它的唯一的進(jìn)步是成本降低了，可是準(zhǔn)確寬，速以及抗干擾能力都未能提高。而現(xiàn) 在，數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)是非常的成熟，就原理來講，它從原來的一、 二種已發(fā)展到多種，在功能上講 ，則測 單一參數(shù)發(fā)展到能測多種參數(shù)；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 [1]。 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 [8]。 而數(shù)字電第 頁 2 壓表種類繁多，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 [11]： 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