简易数字电压表的设计

摘 要

随着时代的进步及单片机技术的发展，单片机广泛的应用与测量技术中。以往的测量技术与之相比，只能将被测量通过指针式指示仪表显示测量数值，但是指针式仪表读数不方便，且不易于实现计算机控制。指针式的测量不够精确，随着长时间的使用可能会造成欧姆调零以及机械调零的磨损，这都会对数据的测量造成很多困难，而采用数字式电压表来测量就可以避免这种情况的发生，而且操作更加方便。本文中数字电压表的控制系统采用AT89S52单片机实现模拟电压信号的检测与显示，A/D转换器采用ADC0809为主要硬件，实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，调节工作可实现自动化,还可以方便地进行8路A/D转换的测量，远程测量结果传送等功能。数字电压表可以测量0~5V的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路显示。设计结果能实现相应的功能。

关键词：转换器; 单片机; 数码管; 数字电压表

目 录

1. 引言 ............................................................... 1

1.1 设计背景 ....................................................... 1 1.2 设计目的 ....................................................... 2 1.3 作品要求及功能 ................................................. 2 2. 总体设计 ........................................................... 3

2.1 各模块方案选择与论证 ........................................... 3 2.2 总体设计框图 ................................................... 3 3. 系统硬件电路设计 ................................................... 5

3.1 单片机芯片选择AT89S52介绍 ..................................... 5 3.1.1 主要特性 .................................................. 5 3.1.2 引脚说明 .................................................. 6 3.1.3 振荡器特性 ................................................ 8 3.1.4 芯片擦除 .................................................. 8 3.2 A/D转换模块设计 ............................................... 9 3.2.1 ADC0809A/D功能描述 ....................................... 9 3.2.2 ADC0809A/D工作原理 ...................................... 10 3.2.3 ADC0809应用说明 ......................................... 10 3.3 电压显示电路 .................................................. 10 3.4 时钟电路设计 .................................................. 11 3.5 复位电路设计 .................................................. 12 4. 系统程序设计 ...................................................... 13

4.1 软件总体框架设计 .............................................. 13 4.2 模/数转换测量子程序 ........................................... 13 4.3 LED显示子程序 ................................................. 14 5. 制作与调试 ........................................................ 16

5.1 硬件电路的布线与焊接 .......................................... 16 5.2 调试 .......................................................... 16 5.2.1 系统硬件调试 ............................................. 16 5.2.2 系统软件调试 ............................................. 16 5.2.3 调试心得 ................................................. 17 5.2.4 测试数据 ................................................. 17

6. 结论 .............................................................. 19

参考文献 .............................................................. 20 谢 辞 ................................................ 错误！未定义书签。 附 件 ................................................................. 22

附件1 实物图 ..................................................... 22 附件2 系统原理图 ................................................. 23 附件3 系统PCB图 ................................................. 24 附件4 元器件清单表 ............................................... 25 附件5 简易数字电压表的源程序 ..................................... 26

1. 引言

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。数字电压表自从一九五二年问世以来，随着电子技术的飞跃发展，特别是目前，作为测量仪表、模拟指示仪表的数字化以及自动测量的系统，而得到了很大的发展。数字电压表是从电位差计的自动化这种想法研制出来的，因此即便是最初的数字电压表，其精度也要比模拟式仪表高，而其成本比电位差计也高。以后，DVM的发展就着眼在高精度和低成本两个方面。单片机可单独的完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以用软件控制来实现，并能够实现智能化[1]。

1.1设计背景

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，一方面是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制信实验研究的领域，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需要；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繁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，读数时也非常的方便，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[2]。

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