引言 .................................................................. 2 1 系统总体设计及方案 .................................................. 3 1.1 设计题目、内容、要求 ............................................ 3 1.2 概述 ............................................................ 3 1.3 系统原理及基本框图 .............................................. 3 1.4 方案说明 ........................................................ 4 1.5 方案论证 ........................................................ 4 1.5.1 显示部分 .................................................... 4 1.5.2 A/D转换部分 ................................................. 4 2 电路设计 ............................................................ 5 2.1 输入电路 ........................................................ 5 2.2 A/D转换电路 ..................................................... 5 2.3 双积A/D 转换器的工作原理 ........................................ 5 2.4 A/DC0808的转换流程图 ............................................ 6 2.5液晶显示部分 .................................... 错误！未定义书签。 2.6设计调试及性能分析 ............................................... 7 2.6.1 调试与测试 .................................................. 7 2.6.2 性能分析 .................................................... 7 2..6.3 程序的编写及电路的实现 ..................................... 8 3 芯片及软件介绍 ...................................................... 8 3.1 ADC08083 .......................................................... 8 3.1.1引脚功能（外部特性） ............................................ 8 3.1.2内部结构 ..................................................... 8 3.2 89C51 ........................................................... 9 3.2.1 主要特性 .................................................... 9 3.2.2 管脚说明 .................................................... 9 3.3 74LS161 ........................................................ 11 3.4 KEIL C51软件介绍 ............................................... 11 3.5 ISIS 6 PROFESSIONAL软件介绍 ...................................... 12 4警报系统的设计 ..................................................... 12 5 数字电压表设计电路 ................................................. 13 5.1数字电压表完整的设计电路图 ....................................... 13 5.2电路的仿真 ...................................................... 14 6 设计总结 ........................................................... 15 附录 ................................................................. 16 参考文献 ............................................................. 16
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引言
随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成度越来越高，单片机亦可以在一片芯片集成CPU、存储器、定时器|计数电路，这就很容易将计算机技术和测控技术结合，组成智能化测量控制系统。
在电路设计中我们时常会用到电压表，过去大部分电压表还是模拟的，虽然精度较高但模拟电压表采用用指针式，里面是磁电或电磁式结构，所以响应较慢。为适应许多高速信号领域目前已广泛使用数字电压表。本设计是基于Atmel51单片机开发平台和自动控制原理的基础上实现的一种数字电压表系统。该系统采用Atmel89C52单片机作为控制核心，以ADC0809为数据采样系统，实现被测电压的数据采样用系列比较器检测输入电压的范围，并通过继电器阵列实现了输入量程的自动转换；使用共阴极数码管显示被测电压.
然而在高速发展的当今社会，高速信号处理的需求越来越多，由于模拟电压表响应速度较慢已经不适用与高速信号领域，取而代之的将是数字电压表。但数字电压表由于存在采样误差，精度不是很高。不过目前可以通过技术手段来缩小误差。使其精度达到与模拟电压表一样精确甚至更高。可见将来数字电压表必将取代模拟电压表。现在有越来越多的数字测量仪器的出现但原理皆与数字电压表殊途同归，因此研究数字电压表有着很大现实意义.本章将重点介绍单片A/D转换器以及有它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。
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1 系统总体设计及方案
1.1 设计题目、内容、要求
设计题目：数字电压表的设计。 设计内容及要求：
（1）可以测量0～5V的8路直流电压。
（2）在LED数码管上显示测量电压值，显示范围为0.00V～5.00V，一位LED数码管显示路数。
（3）通过控制键可以改变显示模式，8通道轮流显示或单路选择显示。 （4）设定每一路的上限值，超过界限值时警报喇叭发声，以示警告。 （5）其他功能，创新部分。
1.2 概述
数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。
1.3 系统原理及基本框图
89c51单片机 3
输入电路 A/D转换
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如图1.1所示，模拟电压经过滑动变阻器切换到不同的分压电路后，送到A/D 转换器进行A/D转换，然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据，通过P1口传输送到LED中显示。
图1.1 系统基本流程图
LED显示 1.4 方案说明
系统首先通过按键逐路选择八路通道中的一路或是循环显示，将该路某一路电压送入ADC0808相应通道，单片机软件设置ADC0808开始A/D转换，转换结束ADC0808的EOC端口产生高电平，同时将ADC0808的EO端口置为高电平，单片机将转换后结果存片内RAM。系统调出计算子程序，将保存结果转化为0.00-5.00V分别保存在片内RAM;系统调用显示子程序，将转化后数据查表，输出到LED显示电路，将相应电压显示出来，程序进入下一个循环。
1.5 方案论证
1.5.1 显示部分
系统通过对LED灯的动态显示及不停的轮流给数码管位选端加驱动电压，因为在给其中一个数码管位选段加驱动电压的时候它才能变亮，而其他的是暗的，由于数码管暗下来需要一定的时间，人眼具有视觉暂留特点，同时系统又给其它的施加驱动电压，所以我们看到的就是稳定的亮着的数字了。
1.5.2 A/D转换部分
通过A/D转换器将输入的模拟信号转换成数字信号，然后进行处理。为了达到这一目的，使用调试简单，能与微处理机或其他数字系统兼容的A/D转换器ADC0808芯片。ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟
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输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。
2 电路设计
2.1 输入电路
输入电路的作用是把不同量程的被测的电压规范到A/D转换器所要求的电压值。本电路设计所用电压为0-5V，其大小通过滑动变阻器调节。
2.2 A/D转换电路
A/D 转换器的转换精度对测量电路极其重要，它的参数关系到测量电路性能。本设计采用双积A/D 转换器，它的性能比较稳定，转换精度高，具有很高的抗干扰能力，电路结构简单，其缺点是工作速度较低。在对转换精度要求较高，而对转换速度要求不高的场合如电压测量有广泛的应用。
2.3 双积A/D 转换器的工作原理
如图2.1所示：对输入模拟电压和基准电压进行两次积分，先对输入模拟电压进积分，将其变换成与输入模拟电压成正比的时间间隔 T1，再利用计数器测出。
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图2.1 双积分A/D转换器工作原理图