高性能高精度数字电压表毕业设计.doc

摘要：本文介绍的是数字电压表的发展背景和利用单片机，A/D转换芯片结合的方法设计一个直流数字电压表它的具体功能是：最高量程为200V，分三个档位量程，即2V，20V，200V，可以通过调档开关来实现各个档位当测得电压的数值小于1V时，系统会自动的将电压数值转换为以mV为电压单位的电压值并且通过按键的方法能够测得后五秒的平均电压值单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)随着单片机技术的飞速发展，各种单片机蜂拥而至，单片机技术已成为一个国家现代化科技水平的重要标志单片机可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛本毕业设计的课题是“简易数字电压表的设计”主要考核我们对单片机技术，编程能力等方面的情况观察独立分析、设计单片机的能力，以及实际编程技能本课题主要解决A/D转换、数据处理及显示控制等三个模块。

控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809 关键字介绍：单片机，AT89C52，A/D转换，ADC0809，数据处理0AbstractChip Processor is a kind of chip of integrated circuit, adopt to exceed large-scale technology have data handling ability( such as arithmetic manipulation, logic is operational , data deliver and suspend handling) tiny processor ( CPU ). Along with Chip Processor technology develop fast, various Chip Processor come in great numbers, Chip Processor technology has become a important sign of the national modern level of science and technology.Chip Processor can complete modern industrial control alone the intelligent control function that will beg, this is the feature of biggest Chip Processor. When Chip Processor control system can replace, using the control system that complex electronic line or digital circuit forms can software control come to realize, and can realize intelligence to melt. Now, Chip Processor control category is omnipresent , for instance communicate product, electric home appliances, intelligent instrument appearance, course control and the control equipment for special purpose and so on, the application field of Chip Processor is more and more extensive. Graduate the program of design is "；the design of simple digital volmeter "；. Check on our condition for the aspects such as Chip Processor technology and programming ability mainly. Observe actual programming ability as well as the ability of independent analysis and design Chip Processor. This program solves the data handling and conversion of A/D mainly and shows the 3 modulars such as control. Control system adopts AT89C52 only flat machine, the conversion of A/D adopts ADC0809.Keyword introduction: Chip Processor, AT89C52, A/D chanData handle.目 录摘 要 IAbstract II目 录 III第一章 数字电压表简介 4第二章 数字电压设计两种方案简介 62.1由数字电路及芯片构建 62.2由单片机系统及A/D转换芯片构建 6第三章 单片机简介及本设计单片机的选择 83.1常用单片机的特点比较及本设计单片机的选择 83.2本设计使用的单片机的简介 9第四章 各种显示器件的介绍和选择 104.1常用显示器件简介 104.2 1602液晶的参数资料 11第五章 模数（A/D）转换芯片的选择 145.1常用的A/D芯片简介 145.2 模数（A/D）芯片TLC2543的资料 14第六章 总体设计 176.1技术要求 176.2设计方案 17第七章 硬件电路系统模块的设计 187.1单片机系统 187.2输入电路 197.3A/D芯片与单片机的连接 207.4 1602液晶与单片机的连接 217.5键盘与单片机的连接 21第八章 系统软件的设计 238.1汇编语言和C语言的特点及选择 238.2主程序设计 23第九章 系统的调试 359.1硬件调试 359.2软件调试 35第十章 总结与展望 37参考文献 38附录1 xxxxxx 39附录2 bbbbb 40第一章 绪论-数字电压表简介 数字电压表出现在50年代初，60年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。

这种电子测量的仪表之所以出现，一方面是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制信实验研究的领域，提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求，即为了实时控制及数据处理的需要；另一方面，也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的进步，为数字化仪表的出现提供了条件所以，数字化测理仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的；同时，为革新电子测量中的烦锁和陈旧方式也催促了它的飞速发展，如今，它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁 如今，数字电压表已绝大部分已取代了传统的模拟指针式电压表因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量，工业自动化仪表，自动测试系统等智能化测量领域显示出强大的生命力 数字电压表最初是伺服步进电子管比较式，其优点是准确度比较高，但是采样速度慢，重量达几十公斤，体积大继之出现了斜波式电压表，它的速度方面稍有提高，但是准确度低，稳定性差，再后来出现了比较式仪表改进逐次渐近式结构，它不仅保持了比较式准确度高的优点，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺点是抗干扰能力差，很容易受到外界各种因素的影响。

随后，在斜波式的基础上双引伸出阶梯波式，它的唯一的进步是成本降低了，可是准确宽，速以及抗干扰能力都未能提高而现在，数字电压表的发展已经是非常的成熟，就原理来讲，它从原来的一，二种已发展到多种，在功能上讲，则从测单一参数发展到能测多种参数；从制作元件来看，发展到了集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度高达1NV；读数每秒几万次，而相对以前，它的价格也有了降低了很多目前实现电压数字化测量的方法仍然模-数（A/D）转换的方法而数字电压表种类繁多，型号新异，目前国际仍未有统一的分类方法而常用的分类方法有如下几种：1． 按用途来分：有直流数字电压表，交、直流数字电压表，交直流万用表等2． 按显示位数来分：有4位，5位，6位，7位，8位等3． 按测量速度来分：有低准确度，中准确度，高准确度等4． 按测量速度来分：有低速，中速，高速，超高速等但在日常生活中，数字电压表一般是按照原理不同进行分类的，目前大致分为以下几类：比较式，电压——时间变换式，积分式等在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量其中，电压量的测量最为经常而且随着电子技术的发展，更是经常需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。

另外，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用户青睐，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第二章 数字电压设计两种方案简介设计数字电压表有多种的设计方法，方案是多种多样的，由于大规模集成电路数字芯片的高速发展，各种数字芯片品种多样，导致对模拟数据的采集部分的不一致性，进而又使对数据的处理及显示的方式的多样性又由于在现实的工作生活中，电压表的测量测程范围是比较大的，所以必须要对输入电压作分压处理，而各个数据处理芯片的处理电压范围不同，则各种方案的分段也不同下面介绍两种数字电压表的设计方案2．1 由数字电路及芯片构建这种设计方案是由模拟电路与数字电路两大部分组成，模拟部分包括输入放大器、A/D转换器和基准电压源；数字部分包括计数器、译码器、逻辑控制器、振荡器和显示器其中，A/D转换器是它的核心器件，它将输入的模拟量转换成数字量模拟电路和数字电路是相互联系的，由逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将A/D转换器中个组模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行A/D转换结果通过计数译码电路变换成段码，最后驱动显示器显示出相应的数值。

此方案设计其优点是，设计成本低，能够满足一般的电压测量但设计不灵活，都是采用纯硬件电路很难将其在原有的基础上进行扩展2．2由单片机系统及A/D转换芯片构建这种方案是利用单片机系统与模数转换芯片、显示模块等的结合构建数字电压表由于单片机的发展已经成熟，利用单片机系统的软硬件结合，可以组装出许多的应用电路来此方案的原理是模数（A/D）转换芯片的基准电压端，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压模数（A/D）转换芯片将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号，然后通过对单片机系统进行软件编程，使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号，通过一定的算法计算出被测量电压的值最后单片机系统将计算好了的被测电压值按一定的时序送入显。