基于单片机的数字电压表设计(附件)【字数：8362】
摘 要本设计是以单片机为控制核心来设计简易数字电压表，对于0～20V电压进行测量，同时包括极性识别、越限报警、量程切换功能。系统主要由控制系统、外部硬件系统以及电源电路系统组成。本设计中提出了数字电压表的整体的设计方案，其中硬件系统主要包括了单片机，A/D转换器，液晶显示器。本设计通过软硬件互相结合，设计出符合要求的数字电压表。硬件设计部分在选定所需的器材型号后，绘制硬件电路图，在Proteus中模拟整个测量过程。软件设计方面使用Keil进行C语言编程。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景和研究现状 1
1.1.1 选题的背景意义 1
1.1.2发展历史 1
1.1.3 未来数字电压表研究方向 2
1.2 设计的任务和要求 2
1.2.1 设计的基本要求 2
1.2.2 本设计所做的主要工作 2
第二章 方案设计 4
2.1 方案设计基本思路 4
2.2 系统的方案设计 4
2.2.1 单片机的选择 5
2.2.2 A/D转换器件的选择 5
2.2.3 显示模块的选择 5
2.2.4 键盘模块的选择 6
2.2.5 报警模块的选择 6
第三章 硬件原理及电路设计 8
3.1 电源电路 8
3.2 量程切换电路 8
3.3 STC89C52单片机电路 9
3.3.1 STC89C52简介 9
3.3.2 时钟电路 12
3.4 A/D转换电路 13
3.4.1 ADC0832芯片介绍 13
3.4.2 ADC0832引脚接线图 14
3.5 液晶显示模块 14
3.5.1 LCD1602介绍 14
3.5.2 LCD1602硬件接口电路 15
3.6 过压报警电路 16
3.7 键盘模块 17
3.7.2 复位电路 17
3.8.3 报警值调整按键 17
第四章 系统软件设计 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.1 系统软件设计主程序流程图 19
4.2 ADC0832转换程序流程图 19
4.3 量程转换流程图 20
4.4 LCD1602程序流程图 21
4.5 键盘控制程序 22
第五章 测试与调试 24
5.1绘制电路接线图 24
5.2制作与调试 25
第六章 总结和展望 28
6.1 结论 28
6.2 展望 28
致 谢 29
参考文献 30
附录1 数字电压表系统原理图 31
绪论
1.1 选题的背景和研究现状
1.1.1 选题的背景意义
在测量仪器领域，电压表无可厚非的占有一席之地。科学技术不断发展，社会各类行业中电子产品的身影越来越活跃，促进了人们对于测量领域的不断开发与完善。传统的指针式电压表功能单一、体积大、显示单一，同时测量时容易受到外部干扰导致测量结果不准确，人们对于测量数据的精确度要求不断提高，所以急需一种性能更好的新型电压表，基于单片机的数字电压表就是在这种需求下诞生。随着单片机以及数模转换器的不断发展，数字电压表已经逐步进入了精密仪器测量领域。在高速发展的现今社会中，信号高速处理的需求越来越多，使用者对于精度的要求也越来越高。数字式仪器具有读数准确，方便，精度高，误差小等优点，使得工作人员测量的工作效率大大提高。现在有越来越多的数字测量仪器慢慢涌现，但原理皆与数字电压表殊途同归，因此研究数字电压表有着很大的现实意义。
1.1.2发展历史
最早样式的数字电压表是伺服步进电子管比较式，虽然有准确度高的优点，但在采样速度这方面也显现出很大的不足，也正因为这些不足造就了斜波式电压表的出现，相比于数字电压表的功能斜波式电压表在速度方面略有提高，但是还是存在明显的不足，比如准确度低、稳定性差。为了解决以上不足后来又出现了改进主次渐进式结构的比较式电压表，它不但完美的解决了准确度低的问题，在速度方面也取得了很大进步，但相对的在抗干扰能力方面就略显不足，很容易就会受到外界因素的影响。随后，出现了阶梯波式的电压表，是在斜波式的基础上引申出来的，它的各项指标都未曾提高，唯一可取之处就是降低了成本。如今，时代在不断进步，数字电压表的技术也越来越成熟，从原理方面讲，它从原来的单一式原理发展到现在的多样式，从功能方面讲，从原本只能测量单一的参数到现在的能够测量多种参数。
1.1.3 未来数字电压表研究方向
科技不断发展，当测量人员在测量时对于数据的处理速度以及精度有着越来越高的要求，与此同时在不同的测量环境下，往往测量人员现场所需的数据不单单只是电压值而已，因此这时使用传统的指针式电压表就有些不合时宜。数字电压表可以直观显示数据，同时测量人员还可以在数字电压表上人为的增加一些硬件从而使得数字电压表可以测量一些其他的数据，例如温度、湿度等等，而这些是传统的指针式电压表无法做到的，因此数字电压表现在备受青睐，也是基于这种需求数字电压表开始逐步发展起来。
未来数字电压表的发展趋势是逐步向稳定化、智能化靠近。现场抗干扰能力，显示数值的精确度越来越高。未来数字电压表的附加功能种类会逐步增加，多样化，会更加智能化，符合现场测量的需要。随着工业科技的发展，数字电压表的制作成本会越来越低，但性能会越来越好，将逐步取代传统的指针式电压表，成为工业、电气等电力参数显示的主力。
1.2 设计的任务和要求
1.2.1 设计的基本要求
设计电路主要通过通过单片机控制A/D转换芯片的采样和转换，将输入的模拟量，经转换器转换后输出数字量，将数字量经过与单片机相连接的I/O口传送给单片机芯片，再将单片机处理后的数据输出，驱动显示器显示对应的电压值；
本设计需要达成的功能要求为：
⑴测量的电压在0～20V，显示电压精度位数0.01，误差在±0.02V左右；
⑵具有切换量程、极性识别、越限报警功能；
⑶对硬件以及软件部分进行设计与调试；
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景和研究现状 1
1.1.1 选题的背景意义 1
1.1.2发展历史 1
1.1.3 未来数字电压表研究方向 2
1.2 设计的任务和要求 2
1.2.1 设计的基本要求 2
1.2.2 本设计所做的主要工作 2
第二章 方案设计 4
2.1 方案设计基本思路 4
2.2 系统的方案设计 4
2.2.1 单片机的选择 5
2.2.2 A/D转换器件的选择 5
2.2.3 显示模块的选择 5
2.2.4 键盘模块的选择 6
2.2.5 报警模块的选择 6
第三章 硬件原理及电路设计 8
3.1 电源电路 8
3.2 量程切换电路 8
3.3 STC89C52单片机电路 9
3.3.1 STC89C52简介 9
3.3.2 时钟电路 12
3.4 A/D转换电路 13
3.4.1 ADC0832芯片介绍 13
3.4.2 ADC0832引脚接线图 14
3.5 液晶显示模块 14
3.5.1 LCD1602介绍 14
3.5.2 LCD1602硬件接口电路 15
3.6 过压报警电路 16
3.7 键盘模块 17
3.7.2 复位电路 17
3.8.3 报警值调整按键 17
第四章 系统软件设计 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.1 系统软件设计主程序流程图 19
4.2 ADC0832转换程序流程图 19
4.3 量程转换流程图 20
4.4 LCD1602程序流程图 21
4.5 键盘控制程序 22
第五章 测试与调试 24
5.1绘制电路接线图 24
5.2制作与调试 25
第六章 总结和展望 28
6.1 结论 28
6.2 展望 28
致 谢 29
参考文献 30
附录1 数字电压表系统原理图 31
绪论
1.1 选题的背景和研究现状
1.1.1 选题的背景意义
在测量仪器领域，电压表无可厚非的占有一席之地。科学技术不断发展，社会各类行业中电子产品的身影越来越活跃，促进了人们对于测量领域的不断开发与完善。传统的指针式电压表功能单一、体积大、显示单一，同时测量时容易受到外部干扰导致测量结果不准确，人们对于测量数据的精确度要求不断提高，所以急需一种性能更好的新型电压表，基于单片机的数字电压表就是在这种需求下诞生。随着单片机以及数模转换器的不断发展，数字电压表已经逐步进入了精密仪器测量领域。在高速发展的现今社会中，信号高速处理的需求越来越多，使用者对于精度的要求也越来越高。数字式仪器具有读数准确，方便，精度高，误差小等优点，使得工作人员测量的工作效率大大提高。现在有越来越多的数字测量仪器慢慢涌现，但原理皆与数字电压表殊途同归，因此研究数字电压表有着很大的现实意义。
1.1.2发展历史
最早样式的数字电压表是伺服步进电子管比较式，虽然有准确度高的优点，但在采样速度这方面也显现出很大的不足，也正因为这些不足造就了斜波式电压表的出现，相比于数字电压表的功能斜波式电压表在速度方面略有提高，但是还是存在明显的不足，比如准确度低、稳定性差。为了解决以上不足后来又出现了改进主次渐进式结构的比较式电压表，它不但完美的解决了准确度低的问题，在速度方面也取得了很大进步，但相对的在抗干扰能力方面就略显不足，很容易就会受到外界因素的影响。随后，出现了阶梯波式的电压表，是在斜波式的基础上引申出来的，它的各项指标都未曾提高，唯一可取之处就是降低了成本。如今，时代在不断进步，数字电压表的技术也越来越成熟，从原理方面讲，它从原来的单一式原理发展到现在的多样式，从功能方面讲，从原本只能测量单一的参数到现在的能够测量多种参数。
1.1.3 未来数字电压表研究方向
科技不断发展，当测量人员在测量时对于数据的处理速度以及精度有着越来越高的要求，与此同时在不同的测量环境下，往往测量人员现场所需的数据不单单只是电压值而已，因此这时使用传统的指针式电压表就有些不合时宜。数字电压表可以直观显示数据，同时测量人员还可以在数字电压表上人为的增加一些硬件从而使得数字电压表可以测量一些其他的数据，例如温度、湿度等等，而这些是传统的指针式电压表无法做到的，因此数字电压表现在备受青睐，也是基于这种需求数字电压表开始逐步发展起来。
未来数字电压表的发展趋势是逐步向稳定化、智能化靠近。现场抗干扰能力，显示数值的精确度越来越高。未来数字电压表的附加功能种类会逐步增加，多样化，会更加智能化，符合现场测量的需要。随着工业科技的发展，数字电压表的制作成本会越来越低，但性能会越来越好，将逐步取代传统的指针式电压表，成为工业、电气等电力参数显示的主力。
1.2 设计的任务和要求
1.2.1 设计的基本要求
设计电路主要通过通过单片机控制A/D转换芯片的采样和转换，将输入的模拟量，经转换器转换后输出数字量，将数字量经过与单片机相连接的I/O口传送给单片机芯片，再将单片机处理后的数据输出，驱动显示器显示对应的电压值；
本设计需要达成的功能要求为：
⑴测量的电压在0～20V，显示电压精度位数0.01，误差在±0.02V左右；
⑵具有切换量程、极性识别、越限报警功能；
⑶对硬件以及软件部分进行设计与调试；
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