西安航空职业技术学院 毕业设计论文
基于单片机的数字电压表的设计与制作
【摘要】 随着我国现代化技术建设的发展，电子检测技术日新月异,本设计
基于STC89C52单片机的一种电压测量电路，该电路采用ADC0832A/D转换元件,实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统的数字电压表电路简单, 可以测量0～5V的电压值,并在四位LED数码管上显示电压值。所用的元件较少,成本低,调节工作可实现自动化。
关键词：数字电压表；ADC0832；STC89C52
Abstract: Along with the development of our country's modern technology, electronic measuring technology is changing with each passing day, this design is based on the STC89C52 microcontroller, a voltage measurement circuit, the circuit uses the ADC0832A/D conversion element, the hardware circuit and software design of digital voltage meter. The system of the digital voltmeter circuit is simple, can measure the voltage of 0 ~ 5V, and in four LED digital tube display voltage value. The components used are less, the cost is low, and the adjustment can be realized automatically Key words: digital voltmeter; ADC0832; STC89C52
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目 录
1 绪论 .................................................................................................................................................... 1 1.1 课题背景 ..................................................................................................................................... 1 1.2 发展方向 ..................................................................................................................................... 1 1.3 课题的目的和意义 ..................................................................................................................... 2 1.4 本设计完成的工作 ..................................................................................................................... 2 2 总体方案设计 .................................................................................................................................... 4 2.1 硬件设计 ..................................................................................................................................... 4
2.1.1 电源模块.............................................................................................................................. 4
2.1.2 主控制器模块 .................................................................................................................... 4 3 硬件实现及单元电路设计 ................................................................................................................ 5 3.1 主控制模块 ................................................................................................................................. 5 3.1.1 单片机的时钟电路与复位电路设计 ................................................................................ 5 3.1.2 单片机STC89C52及特点概述 .......................................................................................... 6 3.1.3 振荡器特性 ........................................................................................................................ 8 3.1.4 芯片擦除 .............................................................................................................................. 8 3.1.5 结构特点 ............................................................................................................................ 8 3.2 单片机管脚说明 ......................................................................................................................... 9 3.3 模数转换模块设计 ................................................................................................................... 10 3.3.1 ADC性能参数 ................................................................................................................... 11 3.3.2 ADC静态特性 ................................................................................................................... 11 3.3.3 ADC动态特性 ................................................................................................................... 11 3.3.4 ADC性能测试 ................................................................................................................... 12
3.3.5 常用
ADC芯片概述 ............................................................................................................ 12
3.3.6 ADC0832模数转换原理及主要技术指标 ....................................................................... 12 3.3.7 ADC0832与单片机的接口电路 ..................................................................................... 13 3.4 ADC0832元件说明 .................................................................................................................... 13 3.5 数码管显示电路设计 ............................................................................................................... 15 3.6 电源设计 ................................................................................................................................... 16 3.7 整机电路原理图 ....................................................................................................................... 16 4 系统软件设计方案 ........................................................................................................................... 18 4.1系统子程序设计 ......................................................................................................................... 18 5 系统的安装与调试 .......................................................................................................................... 20 结 束 语 ............................................................................................................................................ 20 谢 辞 .................................................................................................................................................... 22 参考文献 .............................................................................................................................................. 24
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1 绪论
1.1 课题背景
随着我国现代化建设的发展，电子检测产品日新月异，特别是单片机的出现，正在引起测量控制仪表领域的新的技术革命。
数字电压表则利用单片机技术结合A/D转换芯片，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示仪表。目前，有各种单片机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，示出了强大的生命力。
根据对出口、消费、投资等带动经济发展的“三驾马车”分析得出，我国电子信息产业总体面临一个较为有利的发展环境：
一是全球电子信息产品市场增长的势头仍将延续，国外产业转移呈现深化趋势，对外出口将保持快速增长。
二是明年数字奥运建设对电子信息产业的拉动效应将明显显现，特别是数字电视和新一代移动通信的启动，将创造巨大的国内电子信息产品市场。随着和谐社会的构建，中西部和农村地区的市场前景日益看好。
三是今年电子信息产业投资势头迅猛，多个超过10亿元的元器件大项目陆续投产，将在明年推动产业新一轮的规模扩张。因此从总体上判断，明年电子信息产业将保持平稳发展，特别在下半年可能出现增长高峰，呈现出“低开高走”的态势。
中国数字电压表产业发展研究报告阐述了世界数字电压表产业的发展历程，分析了中国数字电压表产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型数字电压表产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型数字电压表产业” 及替代产品的内涵。根据“新型数字电压表产业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国数字电压表产业发展进行了推演和精准预测，在此基础上，对中国的行政区划和四大都市圈的数字电压表产业发展进行了全面的研究。
1.2 发展方向
新型数字仪表的发展主要方向：
1)广泛采用新技术，不断开发新产品,向模块化发展 2)显示清晰直观，读数准确
传统的模拟式仪表必须借助于指针和刻度盘进行读数，在读数过程中不可避免的会引入人为的测量误差。数字电压表则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳读现象，测量结果是唯一的。
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3) 扩展能力强，测量速度快，抗干扰能力强
数字电压表，还可扩展成各种通用及专用数字仪表、数字多用表（DMM）和智能仪表，以满足不同的需要；数字电压表在每秒钟内对被测电压的测量次数，叫测量速率，单位是“次/S”。它主要取决于A/D转换器的转换速率，其倒数是测量周期；5 位以下的DVM大多采用双积分式A/D转换器，其串模抑制比、共模抑制比各别可达100dB、80～120dB。高档DVM还采用数字滤波、浮地保护等先进技术，进一步提高了抗干扰能力，共模抑制比可达180dB
4) 分辨率高，测量范围宽
数字电压表在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，称为仪表的分辨力，它反映仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。分辨率是指所能显示的最小数字（零除外）与最大数字的百分比。多量程DVM一般可测量0～1000V直流电压，配上高压探头还可测上万伏的高压。
5) 输入阻抗高 ，集成度高，微功耗
数字电压表具有很高的输入阻抗，通常为10MΩ～10000MΩ，最高可达1TΩ。 并且新型数字电压表普遍采用CMOS大规模集成电路，整机功耗很低。
1.3 课题的目的和意义
１) 研究的目的：
随着我国现代化建设的发展，电子检测产品日新月异，特别是单片机的出现，正在引起测量控制仪表领域的新的技术革命。数字电压表则利用单片机技术结合A/D转换芯片，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示仪表。目前，有各种单片机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，示出了强大的生命力。
２) 研究的意义：
基于在对单片机研究的基础上，本文提出了一种以STC89C52为核心构成数字电压表的看法STC89C52是鸿金公司生产的低电压、高性能8位单片机，片内含2KB的可反复擦写的只读程序存储器128 bytes的随机存储数据存储器（RAM），器件采用高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用中央处理器和flash存储单元。因此，在此基础上进行了数字电压表的工作，给出数字电表的软件和硬件的设计。考虑到存在的各种干扰对系统的影响，从软件和硬件设计方面进行分析，采用相应的措施以增强系统的抗干扰能力。
1.4 本设计完成的工作
1)熟悉51单片机集成开发环境，运用C语言编写工程文件；
2)熟练应用所选用单片机的内部结构、资源，以及软硬件调试设备的基本方法；
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3)自行构建基于单片机的最小系统，完成相关硬件电路的设计实现； 4)实现0-5V电压测量。
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