数字电压表的设计
本文设计了一种基于单片机的简易数字电压表。该设计主要是由STC89C52单片机作为控制核心，通过ADC0809芯片进行数据采样，负责把采集的模拟量转换为相应的数字量，并使用开关来实现量程的切换，显示屏采用字符液晶屏显示被测量的电压值。软件部分由主程序，A/D转换程序，液晶显示程序等构成。此数字电压表的功能是测量0-3V、0-30V、0-300V三个档位的直流电压，能实现超量程报警。电路设计的较为简单，用到的元件数比较少，成本低廉，测量范围大，通过液晶显示精度高。关键词 数字电压表，单片机，A/D转换，ADC0809，LCD1602
目 录
1 引言 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.2 研究现状及发展趋势 2
2 总体设计方案 3
2.1 设计思路 3
2.2 设计方案 3
2.3 设计流程 5
3 硬件电路设计 5
3.1 单片机最小系统 5
3.2 量程切换电路 9
3.3 A/D转换电路 9
3.4 显示电路 12
3.5 蜂鸣器电路 13
3.6 原理图示意 14
4 软件设计 15
4.1 主流程图 15
4.2 A/D转换流程图 16
4.3 液晶显示流程图 17
4.4 keil编程 18
5 仿真及实物测试 19
5.1 仿真工具介绍 19
5.2 仿真原理图 20
5.3 仿真结果 20
5.4 实物测试 23
结 论 27
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 引言
数字电压表是采用数字化测量技术，加之其高精度、小误差、读数便捷等特点，在测量领域应用广泛。随着电子计算机的发展，数字化测量技术也在起色，不断推陈出新，优化不足，完善功能，使其适应更多复杂环境和领域。在将来，数字电压表的应用会更加广泛，功能也会越发强大，在追求高精度低成本的路上也会越走越好。
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因此此次课题研究数字电压表的设计，不仅能够锻炼自己对所学的理论知识、专业技能的灵活应用，而且还能熟悉和养成分析与解决实际问题的思路步骤，并且慢慢提高自身对科学研究的能力，再者可以训练并使我熟练掌握所需要用到的编程语言。让我在今后步入社会，独自面对各种问题前，有个实践机会。
1.1 研究的背景及意义
时代在发展，科技在进步，21世纪最为突出的表现恐怕非电子技术莫属，小到手表手机，大到飞船卫星，无处不在都是科技的美学。而在这些光鲜的背后少不了电压表在测量领域的贡献。传统电压表由于性能简单，精度低，读数不精确等坏处，满足不了数字时代的要求，已经渐渐淡出人们的视野，而新型数字电压表的出现，填补了这些不足，逐渐成为主流测量工具。
数字电压表的出现是在60多年前，由美国一家公司研发，最早它只能显示4位数字，在几十年间的不断改进下，现在已经能做到8位数码显示，并且已经不止是单一的一两种类型，如今的数字电压表，大多采用全晶体管，电路集成化，处理器也微型化，可测几十种所需参数，显示屏也不再是间单的数码管，液晶显示器等先进器件不断得到运用[2]。虽然体积在逐渐减小，但是可靠性却逐步提高，精度和量程也是越来越大。
数字电压表的发展极为迅速，在各方面都有了显著的提高，众多新型产品的出现也越来越丰富了数字电压表的功能和可扩展性，现在的数字电压表，在测量这一属性上是越发靠谱稳定，在其它方面，例如成本、能耗、体积等也是下足了功夫，比起多年前的也是一直在进步。电子元件和技术的发展也促使数字电压表朝着更加先进，更加可靠的方向前进，研究数字化测量仪器，能够使我们以后工作中的帮手更加强大，丰富所需，让生活更方便，不久的将来，相信会有越发令我们惊讶和自豪的产品出现。
1.2 研究现状及发展趋势
随着技术的发展，从第一台数字电压表的出现，经过了长时间不断的研究和改革，变换是显而易见的。起初的数字电压表，采用的是继电器和电子管的形式，精度比较低，如今的数字电压表，实现了全固态化和集成化，精度较之过去大大提高了。
数字电压表是一种最基础的数字化测量仪表，其工作原理是把连续输入的模拟量转换成相应不连续、离散的数字信号经过处理后加以显示，许多数字化仪表都是以它为基础进行改动和丰富性能的[5]。数字电压表的可扩展性极高，许多数字仪表都是在它的基础上衍生的，这些仪表的覆盖领域很广[6]。由于传统电压表读取数字的不便和精度不高等缺点，在现今的电子测量领域已经丧失了竞争力，而数字电压表却崭露头角，作用越来越大，有其特有的优势：
（1）读数精准、便捷：经过转换将连续的模拟量转换成不连续的离散数字信号进行显示，数字清晰，不用估读，误差小[6]。
（2）显示量程大、分辨力强：比起传统电压表分辨力受到刻度盘条件限制，使视觉分辨困难，数字电压表目前却可做到极小分辨率[6]。
（3）加入阻抗：数字电压表转入的阻抗越高，其被测信号的电流就越小，因此附加误差就小到可以忽略不计[6]。
（4）小功耗、高集成度、强抗干扰能力：获利于CMOS技术的发展，集成电路的功耗越来越小，且可以将更多元件集成到同一芯片上，现在的A/D转换数字电压表在积分过程中，可抵消一部分甚至是全部的干扰信号，大幅提高了抗干扰能力[6]。
（5）可扩展性加强：最为基础的直流数字电压表目前可以扩展成很多测量其他功能的仪表，还可以赋予智能化，设置更多便捷人性化的功能[6]。
正是由于这些优点，使得传统电压表慢慢退出了测量电压的行列，或许还会人们家中还保留着老式电压表，但是相信如果让大家选择想要使用的电压表，大多数人还是会现在更加方便的数字电压表，出于情怀而使用传统电压表的只有零零星星。
最近这些年，集成电路的发展特别迅速，在控制芯片上，单片机也飞速发展，越来越多高性能的芯片出现，单片机集成了微处理器、定时 / 计数器、存储器、I/O 接口电路等，管理功能十分强悍。采用单片机来控制和管路所要测量的电路，可以优化整个系统，使其功耗更低、更智能化、减少所需电子元件数和内部配线数、降低成本，还能让制造、安装、调试和维修越发方便[8]。如此实用又高效的器件出现，定然会改变当代格局。不错，单片机的出现可以说是引领了电子技术领域的革命，这当然也包括数字电压表。单片机使得智能化电子器件拥有高灵敏度、高稳定性、高测量度、强抗干扰能力等特点，在电子测量领域有着重要的地位[9]。如今的电子科技时代，微型化、集成化、高精度化已然成为一种趋势，将会长期影响设备的创新和革新。所以也要求我们能够更加注重精细化数字电压表，使其不仅在测量的功能上越走越好，而且能够适应各种不同环境，完善使用功能。
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1 引言 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.2 研究现状及发展趋势 2
2 总体设计方案 3
2.1 设计思路 3
2.2 设计方案 3
2.3 设计流程 5
3 硬件电路设计 5
3.1 单片机最小系统 5
3.2 量程切换电路 9
3.3 A/D转换电路 9
3.4 显示电路 12
3.5 蜂鸣器电路 13
3.6 原理图示意 14
4 软件设计 15
4.1 主流程图 15
4.2 A/D转换流程图 16
4.3 液晶显示流程图 17
4.4 keil编程 18
5 仿真及实物测试 19
5.1 仿真工具介绍 19
5.2 仿真原理图 20
5.3 仿真结果 20
5.4 实物测试 23
结 论 27
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 引言
数字电压表是采用数字化测量技术，加之其高精度、小误差、读数便捷等特点，在测量领域应用广泛。随着电子计算机的发展，数字化测量技术也在起色，不断推陈出新，优化不足，完善功能，使其适应更多复杂环境和领域。在将来，数字电压表的应用会更加广泛，功能也会越发强大，在追求高精度低成本的路上也会越走越好。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
因此此次课题研究数字电压表的设计，不仅能够锻炼自己对所学的理论知识、专业技能的灵活应用，而且还能熟悉和养成分析与解决实际问题的思路步骤，并且慢慢提高自身对科学研究的能力，再者可以训练并使我熟练掌握所需要用到的编程语言。让我在今后步入社会，独自面对各种问题前，有个实践机会。
1.1 研究的背景及意义
时代在发展，科技在进步，21世纪最为突出的表现恐怕非电子技术莫属，小到手表手机，大到飞船卫星，无处不在都是科技的美学。而在这些光鲜的背后少不了电压表在测量领域的贡献。传统电压表由于性能简单，精度低，读数不精确等坏处，满足不了数字时代的要求，已经渐渐淡出人们的视野，而新型数字电压表的出现，填补了这些不足，逐渐成为主流测量工具。
数字电压表的出现是在60多年前，由美国一家公司研发，最早它只能显示4位数字，在几十年间的不断改进下，现在已经能做到8位数码显示，并且已经不止是单一的一两种类型，如今的数字电压表，大多采用全晶体管，电路集成化，处理器也微型化，可测几十种所需参数，显示屏也不再是间单的数码管，液晶显示器等先进器件不断得到运用[2]。虽然体积在逐渐减小，但是可靠性却逐步提高，精度和量程也是越来越大。
数字电压表的发展极为迅速，在各方面都有了显著的提高，众多新型产品的出现也越来越丰富了数字电压表的功能和可扩展性，现在的数字电压表，在测量这一属性上是越发靠谱稳定，在其它方面，例如成本、能耗、体积等也是下足了功夫，比起多年前的也是一直在进步。电子元件和技术的发展也促使数字电压表朝着更加先进，更加可靠的方向前进，研究数字化测量仪器，能够使我们以后工作中的帮手更加强大，丰富所需，让生活更方便，不久的将来，相信会有越发令我们惊讶和自豪的产品出现。
1.2 研究现状及发展趋势
随着技术的发展，从第一台数字电压表的出现，经过了长时间不断的研究和改革，变换是显而易见的。起初的数字电压表，采用的是继电器和电子管的形式，精度比较低，如今的数字电压表，实现了全固态化和集成化，精度较之过去大大提高了。
数字电压表是一种最基础的数字化测量仪表，其工作原理是把连续输入的模拟量转换成相应不连续、离散的数字信号经过处理后加以显示，许多数字化仪表都是以它为基础进行改动和丰富性能的[5]。数字电压表的可扩展性极高，许多数字仪表都是在它的基础上衍生的，这些仪表的覆盖领域很广[6]。由于传统电压表读取数字的不便和精度不高等缺点，在现今的电子测量领域已经丧失了竞争力，而数字电压表却崭露头角，作用越来越大，有其特有的优势：
（1）读数精准、便捷：经过转换将连续的模拟量转换成不连续的离散数字信号进行显示，数字清晰，不用估读，误差小[6]。
（2）显示量程大、分辨力强：比起传统电压表分辨力受到刻度盘条件限制，使视觉分辨困难，数字电压表目前却可做到极小分辨率[6]。
（3）加入阻抗：数字电压表转入的阻抗越高，其被测信号的电流就越小，因此附加误差就小到可以忽略不计[6]。
（4）小功耗、高集成度、强抗干扰能力：获利于CMOS技术的发展，集成电路的功耗越来越小，且可以将更多元件集成到同一芯片上，现在的A/D转换数字电压表在积分过程中，可抵消一部分甚至是全部的干扰信号，大幅提高了抗干扰能力[6]。
（5）可扩展性加强：最为基础的直流数字电压表目前可以扩展成很多测量其他功能的仪表，还可以赋予智能化，设置更多便捷人性化的功能[6]。
正是由于这些优点，使得传统电压表慢慢退出了测量电压的行列，或许还会人们家中还保留着老式电压表，但是相信如果让大家选择想要使用的电压表，大多数人还是会现在更加方便的数字电压表，出于情怀而使用传统电压表的只有零零星星。
最近这些年，集成电路的发展特别迅速，在控制芯片上，单片机也飞速发展，越来越多高性能的芯片出现，单片机集成了微处理器、定时 / 计数器、存储器、I/O 接口电路等，管理功能十分强悍。采用单片机来控制和管路所要测量的电路，可以优化整个系统，使其功耗更低、更智能化、减少所需电子元件数和内部配线数、降低成本，还能让制造、安装、调试和维修越发方便[8]。如此实用又高效的器件出现，定然会改变当代格局。不错，单片机的出现可以说是引领了电子技术领域的革命，这当然也包括数字电压表。单片机使得智能化电子器件拥有高灵敏度、高稳定性、高测量度、强抗干扰能力等特点，在电子测量领域有着重要的地位[9]。如今的电子科技时代，微型化、集成化、高精度化已然成为一种趋势，将会长期影响设备的创新和革新。所以也要求我们能够更加注重精细化数字电压表，使其不仅在测量的功能上越走越好，而且能够适应各种不同环境，完善使用功能。
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