单片机控制的数字电压表
摘 要数字电压表是把连续的模拟量转化成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表，它大大减少了人为因素造成的误差。本毕业设计是用单片机芯片STC89C52 RC设计一个数字电压表，它可以测量交、直流电压值，其量程范围为0.2V、2V、20V和200V，用LCD液晶显示屏显示。为了使系统更加稳定，使系统精度得得到了提高，电路使用的电压信号的采集A/D转换芯片用TLC2543，本次设计采用STC89C52 RC单片机是整个系统的控制核心，并配上按键加电复位电路和12MHZ的时钟晶振电路，显示芯片用LCD1602液晶显示屏显示。
目 录
1.绪论 1
1.1数字电压表的设计目的和意义 1
1.2数字电压表的发展历程 1
1.3国内外的发展现状与趋势 2
2.数字电压表总体设计方案 3
2.1数字电压表的基本原理 3
2.2数字电压表的硬件系统设计总体框架图 4
2.3硬件电路设计方案 4
2.4数字电压表的硬件设计 5
3. 基于单片机数字电压表的硬件设计 7
3.1 STC89C52 RC单片机介绍 7
3.1.1 STC89C52 RC单片机主要特性及工作模式 7
3.1.2 STC89C52 RC单片机引脚功能说明 7
3.2 单片机控制模块设计 9
3.2.1时钟电路的设计 9
3.2.2复位电路的设计 9
3.3 A/D转换电路 10
3.3.1 TLC2543转换原理 10
3.3.2 TLC2543芯片介绍 11
3.3.3 TLC2543与单片机的接口方法 13
3.4 LCD液晶显示电路设计 13
3.4.1 LCD的结构及原理 13
3.4.2 LCD显示模块 14
3.4.3 LCD1602的引脚功能 17
4.基于单片机数字电压表的软件设计 19
4.1 电路功能模块 19
4.2 物理量采集处理流程 19
4.3 A/D转换子程序过程 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
> 4.4 显示流程 21
4.5显示子程序过程 21
4.6总的流程图 25
4.7仿真与调试 25
结论 28
参考文献 29
附录 30
附录A 硬件电路图 30
附录B 设计基于原程序C51单片机的数字电压表的控制 31
附录C实物照片 37
致谢 38
1.绪论
1.1数字电压表的设计目的和意义
数字电压表简称DVM，由于科技的猛速发展，数字电压表的发展也非常的快，这立即让它成为测量自动化、提高了工作效率是不可缺少的测量仪表。数字电压表是用于电压值数字测量仪。他们几乎在电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域都得到了运用，从而计量检定人员的操作简单，这种数字电压表也避免了读数时的视差和视觉疲劳，不仅不伤害身体还提高了工作效率。数字电压表是一个模拟数字转换原理，将模拟到数字量是不连续的，电子测量仪器，测量结果以数字形式显示。数字仪表的特点为：使用方便；性价比高；抗干扰能力强；数字仪表的精度高等。其实测量就是将测量和被选用的相同参量进行比较，从而进行被测量的大小。
1.2数字电压表的发展历程
从最初到现在的原理也是从一两种到不同的几十种类型；从只能测量12种参数的仪器到能测十几种参数的多用型；也显示数码管显示从发光的等离子管的发展，发光二极管，液晶显示器等。在数字电压表中，它的体积和功耗愈来愈小，重量也在连续的减弱，价钱亦然逐次降低，但可靠性是越来越高，量程范畴也是在逐渐扩张。
回顾一下数字电压表的发展过程，大致可分为3个阶段。
1.数字化阶段
20世纪50年代到60年代中期，数字电压表实现模/数（A/D）转换，也就是将模拟量与数字量进行转换，便实现了测量仪表的数字化了。1952年时第一台问世的数字电压表采用的是电子管的伺服比较式；1956年时有斜波式V/T（电压/时间变化型）；1961年时有全晶体管化的逐次逼近比较式；1963年时有电压/频率（V/F）变换型（单积分式）；1966年时有双积分式（双斜式）等。这一时期有了显示位数是三又二分之一到五到二分之一位。
2.高准确度阶段
随着科技发展的越来越快，便需要精密电的测量，数字电压表开始向高准确度、高位数方向发展，此时出现了所谓复合型原理仪表。就像1971年时日本研制的TR6567(三次采样积分式)；1973年时英国研制的SM215（两次采样电感分压比较型）；1972年时日本研制的TR6501型数字电压表已经达到了8位数。当然，此时对积分方案也进行了改进和提高，出现了像Dana公司的6900型（7位）、Solartron公司生产的7075型（8位），其准确度可达百万分之几。
3.智能化阶段
由于电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展，让人们不久便研制出了微处理器的数字电压表，便实现了数字电压表数据处理自动化和可编程序。因为它带有存储器并且使用了软件的支持，所以它可以进行信息处理，可以通过标识接口组成的自动测试系统。例如：Fluke公司的8506A型、Solartron公司的7065和7081型，Datron公司的1071和1281型，以及Fluke公司最新产品8508A型等。它们除了保持着原有的数字电压表的各种功能外，它们还可以自校和自检，保证了自动测量的高准确度，实现了仪器和仪表的智能化。它们对实现各种物理量的动态测量提供了可能。
1.3国内外的发展现状与趋势
当今时代，数字电压表已经大部分取代了传统的模拟指针式电压表，由于数字电压表的优点让数字电压表被广泛应用与电子和电工测量，工业自动化仪表，自动测量系统等领域，显示出强大的生命力。目前实现电压数字化测量的方法仍然是模—数（A/D）转换的方法。数字电压表分类繁多，日常生活中一般根据原理的不同进行分类，大致分为：比较式，电压—时间变化式，积分式等。技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具有市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。从制作原件看，发展到集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度已达到1nV，读数速度达到每秒几万次，而相对以前价格已经降低了很多。在这生产运用中有很大的实际意义，今后这方面的技术将得到提高，运用更加广泛。这里有许多的领域等待着开发，智能仪表最终必然会与人工智能联系起来开创出全新的仪器。
2.数字电压表总体设计方案
2.1数字电压表的基本原理
数字电压表的最基本的功能是能够测量交、直流电压，数字电压表如图21基本结构图：
目 录
1.绪论 1
1.1数字电压表的设计目的和意义 1
1.2数字电压表的发展历程 1
1.3国内外的发展现状与趋势 2
2.数字电压表总体设计方案 3
2.1数字电压表的基本原理 3
2.2数字电压表的硬件系统设计总体框架图 4
2.3硬件电路设计方案 4
2.4数字电压表的硬件设计 5
3. 基于单片机数字电压表的硬件设计 7
3.1 STC89C52 RC单片机介绍 7
3.1.1 STC89C52 RC单片机主要特性及工作模式 7
3.1.2 STC89C52 RC单片机引脚功能说明 7
3.2 单片机控制模块设计 9
3.2.1时钟电路的设计 9
3.2.2复位电路的设计 9
3.3 A/D转换电路 10
3.3.1 TLC2543转换原理 10
3.3.2 TLC2543芯片介绍 11
3.3.3 TLC2543与单片机的接口方法 13
3.4 LCD液晶显示电路设计 13
3.4.1 LCD的结构及原理 13
3.4.2 LCD显示模块 14
3.4.3 LCD1602的引脚功能 17
4.基于单片机数字电压表的软件设计 19
4.1 电路功能模块 19
4.2 物理量采集处理流程 19
4.3 A/D转换子程序过程 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
> 4.4 显示流程 21
4.5显示子程序过程 21
4.6总的流程图 25
4.7仿真与调试 25
结论 28
参考文献 29
附录 30
附录A 硬件电路图 30
附录B 设计基于原程序C51单片机的数字电压表的控制 31
附录C实物照片 37
致谢 38
1.绪论
1.1数字电压表的设计目的和意义
数字电压表简称DVM，由于科技的猛速发展，数字电压表的发展也非常的快，这立即让它成为测量自动化、提高了工作效率是不可缺少的测量仪表。数字电压表是用于电压值数字测量仪。他们几乎在电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域都得到了运用，从而计量检定人员的操作简单，这种数字电压表也避免了读数时的视差和视觉疲劳，不仅不伤害身体还提高了工作效率。数字电压表是一个模拟数字转换原理，将模拟到数字量是不连续的，电子测量仪器，测量结果以数字形式显示。数字仪表的特点为：使用方便；性价比高；抗干扰能力强；数字仪表的精度高等。其实测量就是将测量和被选用的相同参量进行比较，从而进行被测量的大小。
1.2数字电压表的发展历程
从最初到现在的原理也是从一两种到不同的几十种类型；从只能测量12种参数的仪器到能测十几种参数的多用型；也显示数码管显示从发光的等离子管的发展，发光二极管，液晶显示器等。在数字电压表中，它的体积和功耗愈来愈小，重量也在连续的减弱，价钱亦然逐次降低，但可靠性是越来越高，量程范畴也是在逐渐扩张。
回顾一下数字电压表的发展过程，大致可分为3个阶段。
1.数字化阶段
20世纪50年代到60年代中期，数字电压表实现模/数（A/D）转换，也就是将模拟量与数字量进行转换，便实现了测量仪表的数字化了。1952年时第一台问世的数字电压表采用的是电子管的伺服比较式；1956年时有斜波式V/T（电压/时间变化型）；1961年时有全晶体管化的逐次逼近比较式；1963年时有电压/频率（V/F）变换型（单积分式）；1966年时有双积分式（双斜式）等。这一时期有了显示位数是三又二分之一到五到二分之一位。
2.高准确度阶段
随着科技发展的越来越快，便需要精密电的测量，数字电压表开始向高准确度、高位数方向发展，此时出现了所谓复合型原理仪表。就像1971年时日本研制的TR6567(三次采样积分式)；1973年时英国研制的SM215（两次采样电感分压比较型）；1972年时日本研制的TR6501型数字电压表已经达到了8位数。当然，此时对积分方案也进行了改进和提高，出现了像Dana公司的6900型（7位）、Solartron公司生产的7075型（8位），其准确度可达百万分之几。
3.智能化阶段
由于电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展，让人们不久便研制出了微处理器的数字电压表，便实现了数字电压表数据处理自动化和可编程序。因为它带有存储器并且使用了软件的支持，所以它可以进行信息处理，可以通过标识接口组成的自动测试系统。例如：Fluke公司的8506A型、Solartron公司的7065和7081型，Datron公司的1071和1281型，以及Fluke公司最新产品8508A型等。它们除了保持着原有的数字电压表的各种功能外，它们还可以自校和自检，保证了自动测量的高准确度，实现了仪器和仪表的智能化。它们对实现各种物理量的动态测量提供了可能。
1.3国内外的发展现状与趋势
当今时代，数字电压表已经大部分取代了传统的模拟指针式电压表，由于数字电压表的优点让数字电压表被广泛应用与电子和电工测量，工业自动化仪表，自动测量系统等领域，显示出强大的生命力。目前实现电压数字化测量的方法仍然是模—数（A/D）转换的方法。数字电压表分类繁多，日常生活中一般根据原理的不同进行分类，大致分为：比较式，电压—时间变化式，积分式等。技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具有市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。从制作原件看，发展到集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度已达到1nV，读数速度达到每秒几万次，而相对以前价格已经降低了很多。在这生产运用中有很大的实际意义，今后这方面的技术将得到提高，运用更加广泛。这里有许多的领域等待着开发，智能仪表最终必然会与人工智能联系起来开创出全新的仪器。
2.数字电压表总体设计方案
2.1数字电压表的基本原理
数字电压表的最基本的功能是能够测量交、直流电压，数字电压表如图21基本结构图：
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