電氣工程學院課程設計
題目：數字電壓表
學生姓名
學院電氣工程學院
指導老師彭世林
專業微機技術與原理
答辯日期
目錄摘要 1
第１章概述 2
1.1 研究背景 2
1.2 設計思想及基本功能 3
第２章總體方案設計 3
2.1 方案選取 3
2.2 系統框圖 3
第３章硬體電路設計 4
3.1 電源電路設計 4
3.1.1 7805概述4
3.1.2 電源電路4
3.2 晶振電路 4
3.3 復位電路 5
第４章系統軟體設計 12
4.1 主程式流程圖 ...12
第5章總結12
5.1 程式編譯12
5.2 **結果16
參考文獻
致謝在電路設計中我們時常會用到電壓表，過去大部分電壓表還是模擬的，雖然精度較高但模擬電壓表採用用指標式，裡面是磁電或電磁式結構，所以響應較慢。為適應許多高速訊號領域目前已廣泛使用數字電壓表。該系統採用at89c52微控制器作為控制核心，以adc0808為資料取樣系統，實現被測電壓的資料取樣；使用系列比較器檢測輸入電壓的範圍，並通過繼電器陣列實現了輸入量程的自動轉換；使用共陰極數碼管顯示被測電壓。
關鍵詞：at89c52微控制器、電壓檢測、adc0808模數轉換
1.1 研究背景
數字電壓表出現在上世紀50年代初，60年代末發張起來的電壓測量儀表，簡稱dvm，它採用的是數位化測量技術，把連續的模擬量，也就是連續的電壓值轉變為不連續的數字量，加以數字處理然後通過顯示器件顯示。這種電子儀表之所以出現，一方面是由於電子計算機的應用推廣到系統的自動控制訊號的實驗領域，提出了各種被觀測量或被控制量轉換成數字量的要求，即為了實時控制和資料處理的要求；另一方面，也是電子計算機的發展，帶動了脈衝數位電路技術的發展，為數位化儀表的出現提供了條件。所以，數位化測量儀表的產生與發展與電子計算機的發展是密切相關的；同時，為革新電子測量中的煩瑣與陳舊方式也促進了它的飛速發展。
如今，它又成為向智慧型化儀表發展的必要橋梁。
如今，數字電壓表已經絕大部分取代了傳統的模擬指標式電壓表，因為傳統的模擬指標式電壓表功能單一，精度低，讀數的時候非常不方便還經常出錯，而採用微控制器的數字電壓表由於測量精度高，速度快，讀數時也非常方便，抗干擾能力強，可擴充套件性強等優點已被廣泛應用與電子和電工測量，工業自動化儀表，自動測量系統等領域。顯示出強大的生命力。
數字電壓表最初是伺服步進電子管比較式，其優點是準確度比較高，但是取樣速度較慢，體積重達幾十公斤。繼之出現了諧波式電壓表，它的速度方面稍有提高但準確度低，穩定性差，再後來出現了比較式儀表改進逐次漸進式結構，它不僅保持了比較是準確度高的優點，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點就是抗干擾能力差，很容易受到外界因素的影響，隨後，在諧波式的基礎上雙引申出階梯波式，它的唯一進步就是成本降低了，可是準確度，速度及抗干擾能力都未提高。而數字電壓表的發展已經非常成熟，就原理來講，它從原來的一兩種已經發展到多種，在功能上講，它從測單一的引數發展到能測多種引數；從製作原件看，發展到積體電路，準確度已經有了很大的提高，精度已經達到1nv，讀數速度達到每秒幾目萬次，而相對以前**已經降低了很多。
前實現電壓數位化測量的方法仍然是模—數（a/d）轉換的方法。數字電壓表分類繁多，日常生活中一般根據原理的不同進行分類，大致分為：比較式，電壓—時間變換式，積分式等。
在電量的測量中，電壓，電流和頻率是最基本的三個被測量，其中電壓量的測量最經常。而且隨著電子技術的發展，更是需要經常測量高精度的電壓，所以數字電壓就成為必不可少的測量儀器。另外，數字測量儀器具有讀數準確方便，精度度高，誤差小，靈敏度高，解析度高，測量速度快等特點倍受使用者親睞，數字電壓表的設計就基於這種需求發展起來。
本設計將用ad轉換晶元adc0808對模擬訊號進行轉換，ad轉換晶元adc0808的基準電壓端，被測量電壓輸入端分別輸入基準電壓和被測電壓。ad轉換晶元adc0808將被測量電壓輸入端所採集到的模擬電壓訊號轉換成相應的數碼訊號。然後再通過對微控制器at89sc52進行軟體程式設計，使微控制器按規定的時序採集這些數碼訊號，通過一定的演算法計算算出被測量電壓值，最後驅動數碼管進行電壓顯示。
簡易數字電壓表可以測量範圍0至5伏範圍內的8路輸入電壓值，並在4位led數碼管上輪流顯示或選擇顯示。其測量最小解析度為0.02v。
本系統主要包括四大模組：資料採集模組、控制模組、顯示模組、a/d轉換模組。繪製電路原理圖與工作流程圖，並進行除錯，最終設計完成了該系統的硬體電路。
在軟體程式設計上，採用了組合語言進行程式設計，開發了顯示模組程式、通道切換程式、a/d轉換程式。
實現功能 1對被測電壓量的採集;
2通過a/d轉換器將模擬量轉換為數字量;
3通過89c51微控制器驅動數碼管顯示出電壓值.
方案1： 選用微控制器at89c52和a/d轉換晶元adc0808實現電壓的轉換和控制，用四位數碼管顯示出最後的轉換電壓結果。缺點是**稍貴；優點是轉換精度高，且轉換的過程和控制、顯示部分可以控制。
方案2：選用專用轉化晶元inc7107實現電壓的測量和實現，用四位數碼管顯示出最後的轉換電壓結果。缺點是精度比較低，內部電壓轉換和控制部分不可控制。優點是**低廉。
基於課程設計的要求和已經買有at89c52晶元，我選用了：方案1。
將資料採集介面電路輸入電壓傳入adc0809數模轉換元件，經轉換後通過out1至out8與微控制器p0口連線，把轉換完的模擬訊號以數碼訊號的訊號的形式傳給微控制器，訊號經過微控制器處理從led數碼顯示管顯示。p3實現通道選擇，p2口接數碼管位選，,p1接數碼管，實現資料的動態顯示。
如下圖所示：
2.3軟硬體開發環境
硬體選擇：選擇at89c52作為微控制器晶元，選用8段led數碼管實現電壓顯示，利用adc0808作為數模轉換晶元，利用p0至p4的各個串列埠來進行不同裝置間的連線，計算機進行彙編，isis 7 professional**器等。
軟體開發環境：用protel99se軟體畫電路圖。
3.1.1 7805概述
7805是我們最常用到的穩壓晶元了，它的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入乙個直流穩壓電源,它的輸出電壓為5v。
7805引腳圖
其中1接整流器輸出的+電壓，2為公共地(也就是負極)，3就是我們需要的正5v輸出電壓了。
3.1.2 電源電路
基本引數：輸出電壓：4.
75-5.25v；靜態電流：4.
2-8ma；輸出噪音電壓：40uv；紋波抑制比：78db；輸出電阻：
17mω；輸出電壓溫度係數-1.1mv/°c；
電路中的晶振即石英晶體**器。由於石英晶體**器具有非常好的頻率穩定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體**器是用來產生基準頻率的。通過基準頻率來控制電路中的頻率的準確性。
同時，它還可以產生振盪電流，向微控制器發出時鐘訊號。
晶振電路用於產生微控制器工作所需的時鐘訊號，使用晶體**器時，c2,c3取值20~40pf，使用陶瓷**器時c2,c3取值30~50pf。在設計電路板時，晶振和電容應盡量靠近晶元，以減小分布電容，保證**器的穩定性。18引腳接xtal1，19引腳接xtal2，20引腳接地。
xtal1接外部晶體的乙個引腳，xtal2接外晶體的另一端。在微控制器內部，接至上述振盪器的反相放大器的輸出端。採用外部振盪器時，對hmos微控制器，該引腳接外部振。
在石英晶體的兩個管腳加交變電場時，它將會產生一定頻率的機械變形，而這種機械振動又會產生交變電場，上述物理現象稱為壓電效應。一般情況下，無論是機械振動的振幅，還是交變電場的振幅都非常小。但是，當交變電場的頻率為某一特定值時，振幅驟然增大，產生共振，稱之為壓電振盪。
這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。石英晶振起振後要能在xtal2線上輸出乙個3v左右的正弦波，以便使mcs-52片內的osc電路按石英晶振相同頻率自激振盪。通常，osc的輸出時鐘頻率fosc為0.
5mhz-16mhz，典型值為12mhz或者11.0592mhz。電容c1和c2可以幫助起振，典型值為30pf，調節它們可以達到微調fosc的目的。
數字電壓表課程設計實驗報告
自動化與電氣工程學院 電子技術課程設計報告 題目數字電壓表的製作 專業班級 學號學生姓名 指導教師 二 一三年七月 一 課程設計的目的與意義 1.課程設計的主要目的，是通過電子技術綜合設計，熟悉一般電子電路綜合設計過程 設計要求 完成的工作內容和具體的設計方法。2.同時了解雙積分式a d轉換器icl...
數字電壓表設計報告
湖南人文科技學院 課程設計報告 課程名稱 課程設計 設計題目 數字電壓表 系別 通訊與控制工程系 專業 自動化 班級 二班 學生姓名 蔡少毅彭永權孫喜豔 學號 09421301 09421320 09421339 起止日期 2009年6月8日 2009年6月19日 指導教師李朝鵬 教研室主任謝四蓮 ...
數字電壓表微控制器課程設計
微控制器技術及其應用 課程設計報告 題目 數字電壓表的設計 班級 11通訊本2班 學號 1011028432 姓名段苓苓 同組人員 鐘夢為梅韶田趙赫宇周洋 指導教師 劉少敏薛蓮 2014年06月26日 數字電壓表的設計 1 引言 1.1 設計意義 我們學習的是微控制器這門課程，這門課程最顯著的特點就...