论文总字数：14085字

摘 要

随着科技的不断发展，不论是在日常生活中还是在工业生产中，人们对数字电压表的精度、稳定性、速度都有着越来越高的要求。为此，本文运用单片机技术，设计了一款性能稳定、高精度的数字电压表。该电压表由单片机控制系统、A/D转换模块、显示模块组成，A/D转换模块实现对采样电压值数字化转换，转换后的电压值经单片机处理后通过LED显示器显示，该电压表可实现0到5V、精度为0.01V电压的测量。本文设计了单片机控制电路、A/D转换电路及显示电路，并在Proteus上进行软硬件仿真，仿真结果验证了软硬件设计的正确性，该电压表设计方案的实现，具有一定的实用性。

关键词：数字电压表，A/D转换，AT89C52，显示

Abstract：There are increasing high requirements for the accuracy, stability and speed of the digital voltmeter in both our daily life and industrial production with the ever-changing development of science and technology, for which, this thesis apply the technology of single-chip microcomputer to design a digital voltmeter of stable quality and high accuracy. This digital voltmeter is made up of the single-chip microcomputer controlled system, A/D transformational module and the displaying module. The A/D transformational module realizes the digital transformation of the sampling voltage value. The transformed sampling voltage value will be displayed by the LED screen after the processing of the single-chip microcomputer. This voltmeter can realize the measurement of the voltage between 0 to 5V, with the accuracy of 0.02V. This paper designs the control circuit for the single-chip microcomputer, A/D transformational circuit and display circuit. The result of the simulation of software and hardware on Proteus proves the correctness of the design of them. The realization of the design of this voltmeter has practicality to some degree.

Keywords：digital voltmeter, A/D converter, AT89C52, displaying module

目录

1 绪论 4

1.1课题背景 4

1.2设计的目的和意义 5

2 总体方设计案 6

2.1设计原理及要求 6

2.1.1数字电压表的实现原理 6

2.1.2数字电压表的设计要求 6

2.2设计方案 7

3 硬件电路设计 7

3.1主控芯片的选择 7

3.2 A/D转换模块ADC0808 8

3.2.1 ADC0808主要特性 8

3.2.2逐次逼近转换原理 10

3.2.3 ADC0808的内部结构及工作流程 10

3.3 LED数码显示设计 11

3.3.1 LED的基本结构 11

3.3.2 LED显示器的选择 11

3.3.3 LED显示器与单片机接口设计 12

3.4 锁存器74LS373的硬件设计 13

3.5 总体电路设计 14

4 系统软件设计 14

4.1主程序设计 14

4.2 子程序设计 15

4.2.1 A/D转换子程序 15

4.2.2中断显示子程序 16

5 系统仿真 18

5.1软件调试 18

5.1.1关于Proteus7 18

5.1.2仿真调试 18

5.2 仿真结果及误差分析 18

5.2.1仿真结果 18

5.2.2误差分析 20

结 论 21

参考文献 22

致谢 23

附 录1（程序清单） 24

附 录2（系统总图） 26

1 绪论

1.1课题背景

目前微处理器芯片的集成程度越来越高，这得益于微电子技术的不断发展。微小的单片机，已经可以同时把存储器、CPU、定时器／计数器电路等芯片集成在一款很小的芯片上。通过这样的智能化芯片结合现代检测技术，制作现代化的智能化仪表不是一件困难的事情，比如制作数字电压表，并且数字电压表也是很多自动化仪表的基础。

最古老的数字电压表产生于几十年前，它利用伺服步进比较式原理实现模数转换，进而实现电压的数字化显示。但是由于其体积巨大，速度慢，从而没有得到广泛的应用，只能放在实验室里，但是其优点就是准确度相当高。接着，一款在斜波式的基础上制造的新的双引伸出阶梯波式数字电压表诞生了。虽然在很大程度上成本降低了，但是准确度也受到了很大的折损，其准确率也很低，几乎比模拟电压表还要差。不仅如此，其采样速度以及抗干扰能力也都很弱，与传统的模拟电压表相比，斜波式电压表的准确度也比较低，并且稳定性也较差。可见，前期数字电压表的发展很缓慢而且没有市场应用前景，几乎解决不了任何的实际问题。斜坡式采样在速度方面稍有提高，随着数字技术的不断的发展，之后又产生了好多种数字电压表，但是都由于种种原因，而不能被市场所接受。比如体积较大，重量较重，携带不方便，测量精度差强人意。后来随着电子元器件的发展，数字电压表的体积和重量都在很大程度上减少了，但是测量精度一直没有得到提高，并且抗干扰能力也很差，这让数字电压表的应用环境变得很窄。即使精度达到了要求，稳定性又很差，在电力行业错误的电压值可能会导致很大的灾祸，而且损失可能无法估量。所以之前的数字电压表始终难以达到人们的使用要求。

而现如今，已经完全不同了，新的电子技术的突飞猛进，使得数字电压表的各种参数都得到了很大的提高。在种类上，由最初的一两种，发展成为数十种，在精度上都要比之前的精度高的多，其抗干扰能力也逐渐提高，到如今已经几乎可以不考虑数字电压表的外界干扰了。还有其快速性，随着单片机微控制器的发展，数字电压表的控制器已经达到8位，这对简单的数字电压检测是绰绰有余的，8位的处理速度使得数字电压的测量几乎没有任何延迟，用户可以实时地测量得到他想要看到的数字电压值。现如今的数字电压表的体积小到手表那么大，这完全归功于高度集成的数字芯片和数字传感器，比如本文将要操作的AT89C52单片机。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：14085字