Atmel89C51单片机的数字电压表的设计
Atmel89C51单片机的数字电压表的设计[20200128191747]
摘要：在电路设计中我们时常会用到电压表，过去大部分电压表还是模拟的，虽然精度较高但模拟电压表采用用指针式，里面是磁电或电磁式结构，所以响应较慢。为适应许多高速信号领域目前已广泛使用数字电压表。本设计是基于Atmel51单片机开发平台和自动控制原理的基础上实现的一种数字电压表系统。该系统采用Atmel89C51单片机作为控制核心，以ADC0809为数据采样系统，实现被测电压的数据采样；使用系列比较器检测输入电压的范围，并通过继电器阵列实现了输入量程的自动转换；使用共阴极数码管显示被测电压。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机、电压检测、模数转换、
1绪论 1
1.1前言 1
1.2数字电压表的介绍 1
1.2.1数字电压表的发展概况 1
1.2.2数字电压表在各领域中的应用 2
1.2.3数字电压表的优点 2
1.3数字电压表的基本结构 2
2硬件系统各模块具体设计及实现 3
2.1单片机的选择 3
2.2 A/D转换器的选择 5
2.2.1ADC0809的引脚结构 6
2.2.3ADC0809的功能介绍 7
2.3复位电路和时钟电路 7
2.3.1 复位电路设计 7
2.3.2 时钟电路设计 8
2.4显示器的选择 8
3系统软件流程图 9
3.1主程序流程图 10
3.2A/D转换流程图 10
4仿真 11
4.1 显示结果 11
4.2误差分析 13
5设计总结 14
参考文献 15
附录 16
1.1前言
数字电压表,Digital Voltmeter,简称DVM，它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量,直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低,不能满足数字化时代的需求,采用单片机的数字电压表,由精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便,还可与PC进行实时通信。目前,由各种单片A/D转换器构成的数字电压表,已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域,显示出强大的生命力。与此同时,由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表,也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。
1.2数字电压表的介绍
1.2.1数字电压表的发展概况
数字电压表出现在50年代初，60年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM。它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。这种电子测量的仪表之所以出现，一方是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制实验研究的领域，提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求，即为了实时控制及数据处理的要求；另一方面，也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的进步，为数字化仪表的出现提供了条件。所以，数字化测量仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的；同时，为革新电子测量中的烦琐和陈旧方式也催促了它的飞速发展，如今，它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。 如今，数字电压表已绝大部分取代了传统的模拟指针式电压表。因为传统的模拟指针式电压表功能单一、精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。而采用单片机的数字电压表由于测量精度高、速度快，读数时也非常方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。 数字电压表最初是伺服步进电子管比较式，其优点是准确度比较高，但是采样速度慢，重量达几十公斤，体积大。继之出现了斜波式电压表，它的速度方面稍有提高，但是准确度低，稳定性差，再后来出现了比较式仪表改进逐次渐进式结构，他不仅保持了比较式准确度高的优点，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺点是抗干扰能力差，很容易受到外界各种因素的影响。随后，在斜波式的基础上双引申出阶梯波式，它的唯一的进步是成本降低了，可是准确度、速度以及抗干扰能力都未能提高。而现在，数字电压表的发展已经是非常的成熟，就原理来讲，它从原来的一、二种已发展到多种，在功能上讲，则从测单一参数发展到能测多种参数；从制作元件来看，发展到了集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度高达1μV；读数每秒几万次，而相对以前，它的价格也降低了很多。 所以，这种类型的数字电压表无论在功能和实际上，都具有传统数字电压表无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。
1.2.2数字电压表在各领域中的应用
在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量。其中，电压量的测量最为经常。随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。另外，由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式电压表就是基于这种需求而发展起来的，目前数字电压表已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。是一种必不可少的电子测量仪表。
1.2.3数字电压表的优点
（1）显示清晰直观，读数准确；
（2）准确度高；
（3）分辨度高；
（4）测量范围宽；
（5）扩展能力强；
（6）测量速度快；
（7）输入阻抗高；
（8）集成度高，微功耗；
（9）抗干扰能力强。
1.3数字电压表的基本结构
数字电压表的基本功能是能够测量电压，基本组成框图见图1-1。
各部分的功能：
8位 A/D 转换器0809：将输入的模拟信号转换成数字信号。
基准电源：提供精密电压，供 A/D 转换器作参考电压。
显示器：四位数字显示，将单片机输出的数值显示。
单片机89C51:接受键盘输入，实现档位切换和量程转换，启动A/D 转换器，把测量值送到显示器。
摘要：在电路设计中我们时常会用到电压表，过去大部分电压表还是模拟的，虽然精度较高但模拟电压表采用用指针式，里面是磁电或电磁式结构，所以响应较慢。为适应许多高速信号领域目前已广泛使用数字电压表。本设计是基于Atmel51单片机开发平台和自动控制原理的基础上实现的一种数字电压表系统。该系统采用Atmel89C51单片机作为控制核心，以ADC0809为数据采样系统，实现被测电压的数据采样；使用系列比较器检测输入电压的范围，并通过继电器阵列实现了输入量程的自动转换；使用共阴极数码管显示被测电压。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机、电压检测、模数转换、
1绪论 1
1.1前言 1
1.2数字电压表的介绍 1
1.2.1数字电压表的发展概况 1
1.2.2数字电压表在各领域中的应用 2
1.2.3数字电压表的优点 2
1.3数字电压表的基本结构 2
2硬件系统各模块具体设计及实现 3
2.1单片机的选择 3
2.2 A/D转换器的选择 5
2.2.1ADC0809的引脚结构 6
2.2.3ADC0809的功能介绍 7
2.3复位电路和时钟电路 7
2.3.1 复位电路设计 7
2.3.2 时钟电路设计 8
2.4显示器的选择 8
3系统软件流程图 9
3.1主程序流程图 10
3.2A/D转换流程图 10
4仿真 11
4.1 显示结果 11
4.2误差分析 13
5设计总结 14
参考文献 15
附录 16
1.1前言
数字电压表,Digital Voltmeter,简称DVM，它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量,直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低,不能满足数字化时代的需求,采用单片机的数字电压表,由精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便,还可与PC进行实时通信。目前,由各种单片A/D转换器构成的数字电压表,已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域,显示出强大的生命力。与此同时,由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表,也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。
1.2数字电压表的介绍
1.2.1数字电压表的发展概况
数字电压表出现在50年代初，60年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM。它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。这种电子测量的仪表之所以出现，一方是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制实验研究的领域，提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求，即为了实时控制及数据处理的要求；另一方面，也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的进步，为数字化仪表的出现提供了条件。所以，数字化测量仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的；同时，为革新电子测量中的烦琐和陈旧方式也催促了它的飞速发展，如今，它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。 如今，数字电压表已绝大部分取代了传统的模拟指针式电压表。因为传统的模拟指针式电压表功能单一、精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。而采用单片机的数字电压表由于测量精度高、速度快，读数时也非常方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。 数字电压表最初是伺服步进电子管比较式，其优点是准确度比较高，但是采样速度慢，重量达几十公斤，体积大。继之出现了斜波式电压表，它的速度方面稍有提高，但是准确度低，稳定性差，再后来出现了比较式仪表改进逐次渐进式结构，他不仅保持了比较式准确度高的优点，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺点是抗干扰能力差，很容易受到外界各种因素的影响。随后，在斜波式的基础上双引申出阶梯波式，它的唯一的进步是成本降低了，可是准确度、速度以及抗干扰能力都未能提高。而现在，数字电压表的发展已经是非常的成熟，就原理来讲，它从原来的一、二种已发展到多种，在功能上讲，则从测单一参数发展到能测多种参数；从制作元件来看，发展到了集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度高达1μV；读数每秒几万次，而相对以前，它的价格也降低了很多。 所以，这种类型的数字电压表无论在功能和实际上，都具有传统数字电压表无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。
1.2.2数字电压表在各领域中的应用
在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量。其中，电压量的测量最为经常。随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。另外，由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式电压表就是基于这种需求而发展起来的，目前数字电压表已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。是一种必不可少的电子测量仪表。
1.2.3数字电压表的优点
（1）显示清晰直观，读数准确；
（2）准确度高；
（3）分辨度高；
（4）测量范围宽；
（5）扩展能力强；
（6）测量速度快；
（7）输入阻抗高；
（8）集成度高，微功耗；
（9）抗干扰能力强。
1.3数字电压表的基本结构
数字电压表的基本功能是能够测量电压，基本组成框图见图1-1。
各部分的功能：
8位 A/D 转换器0809：将输入的模拟信号转换成数字信号。
基准电源：提供精密电压，供 A/D 转换器作参考电压。
显示器：四位数字显示，将单片机输出的数值显示。
单片机89C51:接受键盘输入，实现档位切换和量程转换，启动A/D 转换器，把测量值送到显示器。
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