【正文】 存檔編號 華北水利水電大學(xué)North China University of Water Resources and Electric Power畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)學(xué) 院 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 姓 名 學(xué) 號 200912303 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 2013年5月20日 教務(wù)處制目 錄摘 要 IAbstract II緒論 III一 設(shè)計(jì)背景 III二 設(shè)計(jì)意義 V第一章 數(shù)字電壓表 1 數(shù)字電壓表的優(yōu)點(diǎn) 1 數(shù)字電壓表發(fā)展趨勢 1 設(shè)計(jì)平臺 2 KEIL C51開發(fā)平臺 2 Proteus 7 Professional設(shè)計(jì)軟件 2第二章 總體設(shè)計(jì)方案 4 4 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建 4 由單片機(jī)系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建 4 設(shè)計(jì)要求 5 技術(shù)要求 5 設(shè)計(jì)方案 5第三章 硬件簡介 7 本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇 7 7 單片機(jī)的選擇 7 STC89C52單片機(jī)介紹 8 本設(shè)計(jì)顯示器件選擇 13 常用顯示器件簡介 13 顯示器件的選擇 14 1602字符型LCD簡介 14　A/D芯片 19 19 ADC0809芯片 20第四章 接口電路 23 顯示電路 23 ADC0809與單片機(jī)接口電路 23第五章 硬件電路系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 25 總電路模塊 25 硬件系統(tǒng)電路簡介 25第六章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 26 主程序 26 A/D轉(zhuǎn)換子程序 26 顯示子程序 27第七章 調(diào)試及性能分析 28 調(diào)試與測試 28 性能分析 28總 結(jié) 30參考文獻(xiàn) 31致 謝 33附錄 34附錄I（外文翻譯） 34外文譯文 44附錄II（任務(wù)書） 52附錄III（開題報(bào)告） 54附錄IV（圖表） 57I Proteus仿真圖 57II 硬件總電路圖 58III 實(shí)物圖 59附錄V（程序清單） 60華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要63隨著時(shí)代的進(jìn)步，用指針式萬用表測量小幅度直流電壓已經(jīng)顯得有些不太方便。因?yàn)橹羔樖降臏y量不夠精確，隨著長時(shí)間的使用可能會造成歐姆調(diào)零以及機(jī)械調(diào)零的磨損，這都會對數(shù)據(jù)的測量造成很多困難，而采用數(shù)字式電壓表來測量就可以避免這種情況的發(fā)生，而且操作更加方便。下面本文將介紹一種由數(shù)字電路以及單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)運(yùn)用STC89C52和ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,根據(jù)數(shù)據(jù)采集的工作原理,設(shè)計(jì)簡易數(shù)字電壓表, 將模擬電壓量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，用LCD液晶屏來顯示。其基本原理是，模擬電壓量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入單片機(jī)進(jìn)行處理。最后輸出的數(shù)據(jù)在經(jīng)過線路驅(qū)動器送入液晶屏顯示電壓大小。最后介紹了程序流程，并用KEIL和PROTUES聯(lián)機(jī)調(diào)試進(jìn)行仿真。調(diào)試完成之后進(jìn)行硬件焊接，測試并進(jìn)行改進(jìn)。最后完成測量的電壓值。該數(shù)字電壓表測量電壓類型是直流,測量范圍是05V。電路包括:數(shù)據(jù)采集電路的單片機(jī)最小化設(shè)計(jì)、單片機(jī)鐘電路、復(fù)位電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、測量電壓輸入電路等。單片機(jī)采用STC89C52芯片、A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809芯片。關(guān)鍵字：STC89C52單片機(jī)；ADC0809；A/D轉(zhuǎn)換；LCD顯示；數(shù)據(jù)處理。 AbstractWith the progress of the times, the measurement of small amplitude DC voltage with a Pointer multimeter has a bit less convenient. Because the pointer is not precise enough to measure，with prolonged use may result in a zero ohms, and the wear of the mechanical zero, this will be the measurement of data caused many difficulties, Measuring with a Pointer multimeter you can avoid this from happening and the operation is more convenient. The following article describes the design of a digital circuits, and MCUs digital voltmeter.The use of design STC89C52 and ADC0809 A / D converter, according to the working principle of the data acquisition, design simple digital voltmeter analog voltage into digital LCD screen to display. The basic principle is that the amount of analog voltage A / D converter chip to convert digital, into the microcontroller for processing. The final output data in the size of the voltage after a line drive into the LCD display. Finally, the program flow simulation with KEIL and PROTUES of online debugging. After the pletion of the debugging hardware welding, test and improve. Finalize the measured voltage value. The digital voltmeter to measure the voltage type DC, measuring range is 05V.The circuit includes: a data acquisition circuit of the smallest singlechip design, microcontroller clock circuit, reset circuit, A / D conversion circuit, a measuring voltage input circuit. , A / D conversion using ADC0809 chip microcontroller STC89C52 chip.Keywords: STC89C52 singlechip ；A / D conversion。 ADC0809。LCD display。 data processing.華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)緒論數(shù)字電壓表(Digital Voltmeter)簡稱DVM，作為智能儀表的一種，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量(直流輸入電壓)轉(zhuǎn)化成不連續(xù)，離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表，傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一，精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，集成方便。目前，由各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的說字電壓表，已經(jīng)被廣泛用于電子及電工測量，工業(yè)自動化儀表，自動測量系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。一 設(shè)計(jì)背景數(shù)字電壓表在1952年由美國NLS公司首次創(chuàng)造，它剛開始是4位，50多年來，其設(shè)計(jì)技術(shù)有了不斷的發(fā)展和提升。數(shù)字電壓表是從電位差計(jì)的自動化過程中研制成功的。從剛開始使用4位數(shù)碼顯示，發(fā)展到5位、6位，進(jìn)而發(fā)展到7位、8位；從最初的一兩種類型發(fā)展到功能和量程、精度都不同的好幾十種；從最早的采用繼電器、電子管發(fā)展到全晶體管、集成電路、微處理器化；從一臺儀器只能測12 種參數(shù)到能測幾十種參數(shù)的多用型；顯示器件也從輝光數(shù)碼管發(fā)展到等離子體管、發(fā)光二極管、液晶顯示器等。其體積、功耗、價(jià)格、可靠性、量程范圍都已經(jīng)邁入集成電路領(lǐng)域。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)的自動控制信實(shí)驗(yàn)研究的領(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(shí)控制及數(shù)據(jù)處理的需要；另一方面，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)字化測理儀表的產(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(shí)，為革新電子測量中的煩鎖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(shí)候也非常不方便，很容易出錯(cuò)。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(shí)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，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)了斜波式電壓表，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，則從測單一參數(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；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，壓電流和頻率是最基本的三個(gè)被測量。其中，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 設(shè)計(jì)意義這個(gè)課題的目的和意義在于使自己掌握對數(shù)字電壓表的理解，自己動手設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表與仿真，它可以廣泛的應(yīng)用于電壓測量外，通過各種變換器還可以測量其他電量和非電量，測量是一種認(rèn)識過程，就是用實(shí)驗(yàn)的方法將被測量和被選用的相同參量進(jìn)行比較， 從而確定它的大小。 DVM廣泛應(yīng)用于測量領(lǐng)域每期測量的準(zhǔn)確度和可信度取決于它的主要性能和技術(shù)指標(biāo)。所示我們要學(xué)習(xí)和掌握如何設(shè)計(jì)DVM就顯得十分重要。華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第一章 數(shù)字電壓表 數(shù)字電壓表的優(yōu)點(diǎn)傳統(tǒng)的指針式刻度電壓表功能單一，精度低，容易引起視覺疲勞，因而不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需要。采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示，從而精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC實(shí)時(shí)通信。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ)。以數(shù)字電壓表為核心，可以擴(kuò)展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表。目前，由各種單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。最近的幾十年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路（IC）和微處理器技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路和數(shù)字化測量技術(shù)也有了巨大的進(jìn)步，從而促使了數(shù)字電壓表的快速發(fā)展，并不斷出現(xiàn)新的類型。數(shù)字電壓表從1952年問世以來，經(jīng)歷了不斷改進(jìn)的過程，從最早采用繼電器、電子管和形式發(fā)展到了現(xiàn)在的全固態(tài)化、集成化（IC化），另一方面，%%。 數(shù)字電壓表發(fā)展趨勢 目前，數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度，因而，以后數(shù)字電壓表的發(fā)展就著眼在高精度和低成本這兩個(gè)方面。A/D轉(zhuǎn)換器分成四種：計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器。目前最常用的是雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器和逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其中雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾性能好，價(jià)格便宜。但是其轉(zhuǎn)換速度慢，因此這種轉(zhuǎn)換器這種轉(zhuǎn)換器主要用于速度要求不高的場合。而逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，但精度相對較差。因此未來的A/D轉(zhuǎn)換器將兼顧精度和速度，成本也會隨著集成電路的發(fā)展而降低。 設(shè)計(jì)平臺 KEIL C51開發(fā)平臺KEIL軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真