【正文】 設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 1 頁 共 39 頁 基于 51 單片機(jī)的高精度數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 摘要 ： 隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對測量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測量甚為突出，因?yàn)殡妷旱臏y量最為普遍 [1]。 本文介紹一種基于 STC89C51 單片機(jī)的一種電壓測量電路 。 該電路采用高精度、雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ICL7135，測量范圍 為 直流 0+5 伏，使用 LED 數(shù)碼管顯示。 論 文 簡單介紹了雙積分電路的原理、 STC89C51 的特點(diǎn)、 ICL7135 的功能和應(yīng)用，重點(diǎn)描述了高精度數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)思想，分析了 軟 、 硬件各部分電路 的 工作原理、設(shè)計(jì)過程和調(diào)試過程 ， 最后給出詳細(xì)的測試數(shù)據(jù)并且進(jìn)行了分析 。 關(guān)鍵詞 ： 電壓測量； STC89C51； ICL7135； 高精度 Abstract: Along with the electronic science technology39。s development, the method which the electronic surveying into general electron worker must grasp, is also getting higher and higher to the survey precision and the function request, but the voltage survey is prominent really, because voltage survey most universal [1]. This article introduced that one kind based on the STC89C51 monolithic integrated circuit39。s one kind of voltage measurement electric circuit, this electric circuit uses the ICL7135 high accuracy, the double integral A/D switching circuit, the measuring range directs current 0+5 volts, uses the LED nixietube to demonstrate. The main text has given software and hardware system39。s various part of electric circuits emphatically, introduced the dyadic power distribution road39。s principle, the STC89C51 characteristic, the ICL7135 function and the application.. Keywords: Voltage measurement。 STC89C51。 ICL7135。 double integral A / D converter 設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁 共 39 頁 序言 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 [1]。數(shù)字電壓表（ Digital Voltmeter）簡稱 DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流或交流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表 [1]。 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)用模擬電壓表功能單一、精度低、體積大，且存在讀數(shù)時(shí)的視差，長時(shí)間連續(xù)使用易引起視覺疲勞，使用中存在諸多不便。而目前數(shù)字萬用表的內(nèi)部核心多是 模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，其精度很大程度上限制了整個(gè)表的準(zhǔn)確度，可靠性較差。 而 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)而倍受青睞。 目前，由各種單片 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域， 示 出強(qiáng)大的生命力 [2]。與此同時(shí)，由 DVM 擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平 [2]。 本文介紹一種基于 STC89C51 單片機(jī)的一種電壓測量電路 ,該電路采用 ICL7135 高精度、雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換電路，使用 LED 數(shù)碼管顯示。 設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁 共 39 頁 目 錄 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù) ????????????????????????? 5 功能 ????????????????????????????? 5 技術(shù)指標(biāo) ??????????????????????????? 5 第二章 設(shè)計(jì)思路 ???????????????????????? 6 方案確定 ? ? ????????????????????????? 6 設(shè)計(jì)框圖 ??????????????????????????? 7 第三章 硬件設(shè)計(jì) ?? ??????????????????????? 9 ? ????????????????????????? 9 雙積 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理 ????????????????? 9 A/D轉(zhuǎn)換電路 主要構(gòu)造 ??????????????????? 10 控制部分的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 18 STC89C51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) ????????????????? 18 STC89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) ????? ???????????? 19 顯示部分的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 20 顯示電路原理圖 ????????????????????? 20 LED 顯示器接口原理 ??????????????????? 21 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ??????????? ??????????? 24 軟件總體設(shè)計(jì)思路 及結(jié)構(gòu) ?????????????????? 24 軟件流程圖 ???????????????????????? 24 設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 4 頁 共 39 頁 1中斷服務(wù)程序 ????????????????? 25 數(shù)據(jù)處理程序 ???????????? ?????????? 26 顯示程序 ???? ???????????????????? 26 第五章安裝與調(diào)試 ??? ???????????????????? 27 安裝和調(diào)試工具 ??? ???????????????????? 27 硬件的調(diào)試 ? ???????????????????????? 27 軟件的調(diào)試 ???????????????????????? 28 設(shè)計(jì)中遇到的問題 ????????????????????? 28 數(shù)據(jù)分析 ??????????? ??????????????? 28 總結(jié) ?????????????????????????????? 30 參考文獻(xiàn) ???????????????????????????? 31 致謝 ??????????????????????????????? 32 附錄 ?????????????????????????????? 33 附錄一 電路元件清單 ?????????????????????? 33 附錄二 高精度數(shù)字電壓表電路原理圖 ??????????????? 34 附錄三 程序清單 ?????? ??????????????????? 36 設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁 共 39 頁 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù) 功能 本設(shè)計(jì)的任務(wù) ： 設(shè)計(jì)一個(gè)高精度數(shù)字電壓表 ， 其測量范圍為 05V 直流電壓，最小分辨率 ， 精度不 低 于 1%，測量結(jié)果 數(shù)字 顯示。 各部分的功能 （ 1）電源：給 各模塊 提供所需的電壓。 （ 2） A/D 轉(zhuǎn)換 ： 將 輸入模擬電壓 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將其送給控制 、處理電路 。 （ 3） 控制 、處理 系統(tǒng)：采集 A/D 轉(zhuǎn)換 器 傳過來的 信號進(jìn)行相應(yīng)的處理，送往顯示部分； （ 4）顯示電路： 將數(shù)字信號顯示出來 。 圖 11總體框圖 技術(shù)指標(biāo) 1. 測量電壓范圍： 05V 的直流電壓； 顯 示 電 路 控制、處理系統(tǒng) A D 轉(zhuǎn) 換 設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 6 頁 共 39 頁 2. 最小分辨率 ； 3. 顯示要清晰穩(wěn)定。 第二章 設(shè)計(jì)思路 （設(shè)計(jì)方案論證） 方案確定 （ 1）利用 7 79系列 三端固定正 、負(fù) 穩(wěn)壓器 來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓 并提供給所需芯片所需電壓，這一系列有固定的電壓輸出，應(yīng)用廣泛。每種類型由于內(nèi)部電流的限制，以及過熱保護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù)，使它基本上不會(huì)損壞。 （ 2）使用 實(shí)驗(yàn)室里的雙穩(wěn)壓電源，雖然精度得到保證，但不是很方便。 通過比較，選用 實(shí)現(xiàn)？ V電源 （ 1） 積分型（如 ICL7135） [5] 積分型 AD工作原理是將輸入