北京化工大学北方学院毕业设计（论文）
前 言
数字电压表（Digital Voltage Meter）简称DVM，它是一种采用数字化测量技术，把连续的模拟量（主要是直流电压）转换成不连续的、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的模拟指针式电压表功能单一，测量精度低,已经不能适应当今数字时代的需求。采用基于单片机的数字电压表，测量精度不但高，而且可扩展性强、集成方便，抗干扰性强。目前由各种单片机、A/D转换器组成的数字电压表已经成为了新型的工业自动化检测仪表，广泛应用于电工电子测量、自动测试系统等智能测量领域。由单片机扩展的各种数字仪器仪表把自动检测和自动控制技术提高到了一个新台阶。本文重点介绍MCS-51系列单片机中的AT89S52、数模转换器ADC0804以及由它们组成的数字电压表的工作原理。
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第1章 课题概况
第1.1节 系统总体方案选择与说明
实现数字电压表的方案很多，目前广泛采用的是基于74系列逻辑器件，本设计将介绍基于单片机实现的方案。方案设计此设计包含两个模块，通道转换和显示部分方案。
1.1.1通道转换方案设计
方案一：考虑到ADC0804的8路模拟量输入本质上也是模拟开关，因此可以利用其8个模拟通道中的3个作为通道转换器，即根据通道对应的电压测量范围确定对应的电压方法倍数设计对应的放大电路。
方案二：利用手动开关实现通道转换。该方案可简化控制程序，消减系统开销。缩短反应时间，不足之处在于操作麻烦。
综上所述：方案二所需元件少、成本低且易于实现，则选此方案。
1.1.2显示部分方案设计
方案一：单片机的P0口接74HC573芯片来驱动四位数码管。
方案二：直接用单片机的P1、P2口驱动数码管，此处把ADC0804的输出端接P1口 ，因为P1口能够驱动数码管。
综上所述，两个方案都可行，但方案一所需方便快捷，则选择此方案。
第1.2节 系统总体方案总结
根据数字电压表的功能实现要求，选用AT89S52单片机作控制系统 ，低电压经放大器选用OPA820实现放大10倍、高电压经大电阻分压从而控制输入ADC0804的信号在2V左右实现A/D转换经AT89S52接74HC573送入LED显示。其精度和显示可以精确控制，且电路相对简单成本低，稳定性较高，故采用此设
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计。
第1.3节 系统结构框图
根据项目要求，确定该系统的设计方案，图1.1为该系统设计方案的结构框图。硬件电路由5个部分组成，即测量电压输入电路、A/D转换及量程选择电路、单片机电路、锁存电路、电压显示电路。
电源 AD转换 电压转换 档位选择 输入 单片机 LED 复位电路
图1.1 系统结构图
第1.4节 工作原理
对待测模拟电压值按不同的范围，分为200mv、2v、20v、200v四个档位，对于高于2V的档位，采用高电阻分压电路，等比例转换为0—5V的电压值，对于200mv档位，等比例放大10倍左右，再将电压送入AD进行转换，再将处理的信号送入单片机进行处理并显示。
AT89S52单片机的晶体振荡器振荡频率为12MHz。4位LED数码管的采用动态显示方式显示。两个74HC573控制4位LED数码管的段和位显示。
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第1.5节 本章小结
数字电压表有多种方案，每种方案各有利弊，为了设计一个较为完备的系统，采用了以单片机为控制核心的数字电压表。在此系统中，单片机起到了数据传输、数据处理等极为重要的作用，因此在下一章节中将重点介绍单片机的相关设计。
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第2章 系统硬件部分方案设计
第2.1节 输入电路
本设计的输入电路就是模拟电压检测电路，不论输入电路是何种形式，但对于本设计而言，其等效电路都是相同的，如图2.1所示。输入电路的作用是把被测的模拟电压值送到模数转换器的模拟输入端，具体到本设计中，就是将滑动变阻器中某一点的对地电位值(参考电势为0)根据大小确定量程量程，然后选择合适的分压电路，最后将转换后的模拟电压送至ADC0804。
R2 V A S R1 图2.1 等效电路
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