数字电压表的课程设计报告 - 图文

智能仪表综合课程设计

摘 要

本文介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换主要由芯片ADC0832来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。数据处理则由芯片STC89C52来完成，其负责把ADC0832传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外,它还控制着ADC0832芯片工作。

该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个

LCD1602液晶屏显示出来。

关键词: 单片机；数字电压表；A/D转换；STC89C52；ADC0832

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目录

1 数字电压表的简介 ...................................................................................................... 1

1.1数字电压表简介 ................................................................................................. 1 1.2数字电压表的的背景与意义 .............................................................................. 1 2 设计总体方案 .............................................................................................................. 3

2.1 设计要求 ............................................................................................................ 3 2.2 设计思路 ............................................................................................................ 3 2.3 设计方案 ............................................................................................................ 3 3 硬件电路设计 .............................................................................................................. 5

3.1 A/D转换模块 ...................................................................................................... 5 3.2 单片机系统 ........................................................................................................ 8 3.3 复位电路和时钟电路 ....................................................................................... 10 3.4 LCD显示系统设计 ........................................................................................... 11 3.5 总体电路设计 .................................................................................................. 13 4 程序设计 .................................................................................................................... 14

4.1 程序设计总方案............................................................................................... 14 4.2 系统子程序设计............................................................................................... 14 5 仿 真 .......................................................................................................................... 16

5.1软件调试 ........................................................................................................... 16 5.2显示结果及误差分析 ........................................................................................ 16

5.2.1 显示结果 ................................................................................................ 16 5.2.2 误差分析 ................................................................................................ 18

结 论 .............................................................................................................................. 19 参考文献 ........................................................................................................................ 20 附 录 .............................................................................................................................. 21

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1 数字电压表的简介

1.1数字电压表简介

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。数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，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的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用。

传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表，将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。目前，由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。

1.2数字电压表的的背景与意义

电压表已经有100多年的发展历史，虽然不断改进与完善，仍然无法满足现代电子测量的需求，近二十年，微电子技术，计算机技术，集成技术，网络技术等高新技术得到了迅猛发展。这一背景和形势，不断地向仪器仪表提出了更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、样品量更少、遥感遥测更远距、使用更方便、成本更低廉、无污染等。同时也为仪器仪表科技与产业的发展提供了强大的推动力，并成了仪器仪表进一步发展的物质、知识和技术基础。

数字电压表(Digital Voltmeter简称DVM)自1952年问世以来，显示出强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪器。数字电压表可以显示

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清晰、直观，读数准确，准确度高，分辨力强，测量范围广，扩展能力强，测量速度快，输入阻抗高，集成度高，微功耗和抗干扰能力强等优点，独占电压表产品的熬头。

DVM的高速发展，使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表，数字化是当前计量仪器发展的主要方向之一，而高准度的DC-DVC的出现，又使DVM进入了精密标准测量领域。随着现代化技术的不断发展，数字电压表的功能和种类将越来越强，越来越多，其使用范围也会越来越广泛。采用智能化的数字仪器也将是必然的趋势，它们将不仅能提高测量准确度，而且能提高电测量技术的自动化程序，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。从而提高计量检定人员的工作效。

目前数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，本毕业设计A/D转换器采用ADC0832对输人模拟信号进行转换，控制核心STC89C52再对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号。

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2 设计总体方案

该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换主要由芯片ADC0832来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块；数据处理则由芯片STC89C52来完成，其负责把ADC0832传送来的数字量经过一定的数据处理；产生相应的显示码送到显示模块进行显示。

2.1 设计要求

1、以MCS-52系列单片机为核心器件，组成一个简单的直流数字电压表。 2、采用1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。 3、电压显示采用LCD1602液晶屏显示，至少能够显示两位小数。 4、所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。

2.2 设计思路

1、根据设计要求，选择STC89C52单片机为核心控制器件。 2、A/D转换采用ADC0832实现，与单片机的接口P3的部分口连接。 3、电压显示采用LCD1602液晶屏显示。

4、LCD1602数据传输接口是单片机的P0口，单片机P0需要接上拉电阻。为方便移植，只需将LCD1602三个控制端口与P2口连接即可。

2.3 设计方案

本设计硬件电路设计由6个部分组成：A/D转换电路，STC89C52单片机系统，LCD显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。总体硬件电路框图如图2.1所示。

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