stc89c51单片机的多功能数字电压表设计与实现
摘 要本文结合了大学所学的专业知识，设计了一款以STC89C51单片机以及ADC0832模数转换器作为核心元件的电压表系统，实现了毕业设计预期所设定的各个指标，完成了大学学习生涯里的最后一门作业。本系统的主要特点是采用了模拟电路与数字电路相互配合的控制模式，通过模拟电路的高速特性以及数字电路的准确特性，将检测过程快速性以及输出结果高精度性等优点表现地淋漓尽致，另外本系统在成本、功耗以及使用稳定度上皆有很高的表现，不但如此，电路中的芯片全部采用了直插引脚封装，当出现损坏等情况时，能够快速地实现维修和更换等操作。经过了多次的实验验证以及电路改进，本系统表现出了很高的准确性和实用特点，适合推向未来的电压表控制市场，能够大幅度降低目前电压表系统的生产成本并且降低性价比大幅度提高。
目录
一、 引言 1
（一） 电压检测的研究背景及意义 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选取 3
（二） STC89C51单片机简要概述 4
（三） ADC0832模数转换器介绍 4
（四） DS18B20温度传感器介绍 5
（五） LCD1602型液晶屏介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 多功能电压表控制系统结构框图设计 8
（二） 单片机最小系统设计 9
1. 复位电路设计 9
2. 时钟电路设计 9
（三） ADC0832模数转换器电路设计 10
（四） DS18B20温度传感器电路设计 10
（五） 液晶屏电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 多功能电压表控制系统软件工作流程设计 12
（二） ADC0832模数转换器工作流程设计 13
（三） DS18B20温度传感器工作流程设计 14
（四） 液晶屏显示流程设计 15
1. 写指令流程 15
2. 写数据流程 16
五、实验测试与结果.17
（一）硬
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
件安装.17
（二）调试结果18
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 元件列表 23
附录二 程序 24
引言
电压检测的研究背景及意义
电压检测技术是伴随着半导体技术的出现和发展而实现的，这种技术能够实现模拟电压值得快速测量并通过特定方式进行显示，并伴有一定的报警信号等常见功能，目前电压检测技术已经形成了模拟电路检测以及数字电路检测两种大类，其中模拟电路检测具有检测速度快、响应时间短以及功耗低等显著特点，而数字电路检测具有检测清晰度高以及显示效果好等特点。最早的电压检测得益于法拉第电磁感应效应的发现，当一定的电压流过导线时，导线周围将产生一定的磁感应效应，科学家通过对这种现象的应用，发明了能够实现对电磁感应的测量，这种测量方式也就是我们今天经常使用到的机械式电压表，机械式电压表中的表头是一种能够对电磁场做出迅速反应的一种机械结构，表头中的指针会随着磁场强度的不同大小发生不同角度的旋转，这种电压表由于不需要消耗任何电能，并且对被测电路不会产生任何影响，因此在将其推向市场后并经过不断的改进和优化，一直沿用至今。当半导体技术在二十世纪出现后，许多的测量技术已经能够很方便的通过电路来实现，这种测量电路由于只依靠半导体器件的连接来实现，因此在外观上比机械式测量表的体积要小得多，许多半导体公司对电子式电压测量技术进行了大量的研发并推出相关的产品，这些产品在进入市场后迅速赢得了用户的喜爱。这些被植入电子测量技术的系统在使用时能够呈现出比机械式电压表更好地显示效果，通过相应的数字技术，将LCD等液晶屏嵌入到电子式电压表中，不但能够对测量结果进行直接的显示，不但省去了在使用机械式电压表时读取测量结果的时间，并且还大大降低了认为误读因素等导致的错误测量结果率，因此电子式电压表在其发展过程中不断地将机械式电压表进行淘汰。目前电子式电压表的测量前端有两种主要方式，第一种是通过模拟电路来实现，将待测电压信号通过前端的衰减、放大、滤波、波形整形以及比较等处理，能够在很短的响应时间下快速得到测量数据，将测量数据传送到后端的数字处理模块进行显示以及报警等操作；第二种方法是通过高清晰度或者高速的A/D（模数转换器）来对待测电压进行采集，并将采集结果转换为相应位数的数字信号，传送到后续的单片机等控制芯片内，对采集结果进行解码、显示以及报警等处理，这种纯数字式的电压检测相比模拟电路检测来说，响应时间较长并且系统的整体功耗高，然而近些年随着模数转换技术的不断发展，纯数字式电压检测系统也在不断的得到发展和普及。
国内外发展现状
目前国内外对于电压检测技术都有着广泛的研究，虽然对于直流电压以及低频信号电压已经有了非常完善的测量方法，但是对于高频以及甚高频的测量方法还不能得到普及，尽管ADI以及TI公司等都有推出其独特并且能够对射频信号电压进行检测的集成芯片，但是这些芯片的成本较为昂贵，还不能够实现在电压表中的普及，因此目前国内外的科研小组以及研究所对于高频电压的检测仍在不断地进行攻坚克难。目前国内外对于电压测量技术的实现上，所取得的现状主要表现在能够实现较高位数的测量结果，六位半的电压表造价已经大幅度降低，国外先进的电压表已经能够达到八位。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统电压表系统的发展基础上，设计出一款能够实现电压表功能的智能电压表控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对电压表系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述；第五章通过Keil软件对本次毕业设计进行程序编写，检查无误后将程序烧入，检测是否实现了电压表功能的智能电压表控制系统。
1）能实现电压的采集和转换，并具有较高清晰度的液晶显示效果；
2）能实现51单片机对ADC0832模数转换器的驱动，通过ADC0832实现对模拟电压信号进行检测和转换，将转换后的数字信号传送给51单片机进行处理和现实；
3）电压测量范围为0~5V；
4）电流检测范围为0~1A；
5）能够实现对周围环境的温度实时检测，检测范围为0~100摄氏度。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
目录
一、 引言 1
（一） 电压检测的研究背景及意义 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选取 3
（二） STC89C51单片机简要概述 4
（三） ADC0832模数转换器介绍 4
（四） DS18B20温度传感器介绍 5
（五） LCD1602型液晶屏介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 多功能电压表控制系统结构框图设计 8
（二） 单片机最小系统设计 9
1. 复位电路设计 9
2. 时钟电路设计 9
（三） ADC0832模数转换器电路设计 10
（四） DS18B20温度传感器电路设计 10
（五） 液晶屏电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 多功能电压表控制系统软件工作流程设计 12
（二） ADC0832模数转换器工作流程设计 13
（三） DS18B20温度传感器工作流程设计 14
（四） 液晶屏显示流程设计 15
1. 写指令流程 15
2. 写数据流程 16
五、实验测试与结果.17
（一）硬
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
件安装.17
（二）调试结果18
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 元件列表 23
附录二 程序 24
引言
电压检测的研究背景及意义
电压检测技术是伴随着半导体技术的出现和发展而实现的，这种技术能够实现模拟电压值得快速测量并通过特定方式进行显示，并伴有一定的报警信号等常见功能，目前电压检测技术已经形成了模拟电路检测以及数字电路检测两种大类，其中模拟电路检测具有检测速度快、响应时间短以及功耗低等显著特点，而数字电路检测具有检测清晰度高以及显示效果好等特点。最早的电压检测得益于法拉第电磁感应效应的发现，当一定的电压流过导线时，导线周围将产生一定的磁感应效应，科学家通过对这种现象的应用，发明了能够实现对电磁感应的测量，这种测量方式也就是我们今天经常使用到的机械式电压表，机械式电压表中的表头是一种能够对电磁场做出迅速反应的一种机械结构，表头中的指针会随着磁场强度的不同大小发生不同角度的旋转，这种电压表由于不需要消耗任何电能，并且对被测电路不会产生任何影响，因此在将其推向市场后并经过不断的改进和优化，一直沿用至今。当半导体技术在二十世纪出现后，许多的测量技术已经能够很方便的通过电路来实现，这种测量电路由于只依靠半导体器件的连接来实现，因此在外观上比机械式测量表的体积要小得多，许多半导体公司对电子式电压测量技术进行了大量的研发并推出相关的产品，这些产品在进入市场后迅速赢得了用户的喜爱。这些被植入电子测量技术的系统在使用时能够呈现出比机械式电压表更好地显示效果，通过相应的数字技术，将LCD等液晶屏嵌入到电子式电压表中，不但能够对测量结果进行直接的显示，不但省去了在使用机械式电压表时读取测量结果的时间，并且还大大降低了认为误读因素等导致的错误测量结果率，因此电子式电压表在其发展过程中不断地将机械式电压表进行淘汰。目前电子式电压表的测量前端有两种主要方式，第一种是通过模拟电路来实现，将待测电压信号通过前端的衰减、放大、滤波、波形整形以及比较等处理，能够在很短的响应时间下快速得到测量数据，将测量数据传送到后端的数字处理模块进行显示以及报警等操作；第二种方法是通过高清晰度或者高速的A/D（模数转换器）来对待测电压进行采集，并将采集结果转换为相应位数的数字信号，传送到后续的单片机等控制芯片内，对采集结果进行解码、显示以及报警等处理，这种纯数字式的电压检测相比模拟电路检测来说，响应时间较长并且系统的整体功耗高，然而近些年随着模数转换技术的不断发展，纯数字式电压检测系统也在不断的得到发展和普及。
国内外发展现状
目前国内外对于电压检测技术都有着广泛的研究，虽然对于直流电压以及低频信号电压已经有了非常完善的测量方法，但是对于高频以及甚高频的测量方法还不能得到普及，尽管ADI以及TI公司等都有推出其独特并且能够对射频信号电压进行检测的集成芯片，但是这些芯片的成本较为昂贵，还不能够实现在电压表中的普及，因此目前国内外的科研小组以及研究所对于高频电压的检测仍在不断地进行攻坚克难。目前国内外对于电压测量技术的实现上，所取得的现状主要表现在能够实现较高位数的测量结果，六位半的电压表造价已经大幅度降低，国外先进的电压表已经能够达到八位。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统电压表系统的发展基础上，设计出一款能够实现电压表功能的智能电压表控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对电压表系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述；第五章通过Keil软件对本次毕业设计进行程序编写，检查无误后将程序烧入，检测是否实现了电压表功能的智能电压表控制系统。
1）能实现电压的采集和转换，并具有较高清晰度的液晶显示效果；
2）能实现51单片机对ADC0832模数转换器的驱动，通过ADC0832实现对模拟电压信号进行检测和转换，将转换后的数字信号传送给51单片机进行处理和现实；
3）电压测量范围为0~5V；
4）电流检测范围为0~1A；
5）能够实现对周围环境的温度实时检测，检测范围为0~100摄氏度。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
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