基于单片机的电压表的设计

本科毕业设计论文题目系别专业班级学生姓名指导教师2012年6月摘要I摘要数字电压表的产生给人们带来了许多方便，解决了传统测量复杂、不准确、不直观等许多不利的因素。它具有测量简单、读数准确，显示方便的特点。数字电压表是把连续的模拟量（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。数字电压表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电压表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。本设计采用了混合信号处理器C8051F020为开发平台，数字电压表由测量电路、数据处理、显示控制等组成。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行其它模拟量的测量，具有远程通讯等扩展功能。关键词：单片机；C8051F020；A/D转换；数据处理；液晶显示西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）IIABSTRACTIIIABSTRACTThebirthofdigitalvoltagemeterbreakthetraditionalmodelofelectronicmeasuringinstrumentsandpatterns.Itshowstheclearandintuitive,accuratereadings,usinganadvanceddigitaldisplaytechnology,greatlyreducedduetohumanfactorsofthemeasurementerrorcausedbytheincident.Digitalvoltagemeterisarowofanalog(DCinputvoltage)intoanon-continuous,discretedigitalform,andtheinstrumentdisplay.Digitalvoltagemetertoelectronictechnology,computingtechnology,automationtechnologyandprecisionoftheresultsofelectricalmeasurementtechnologyclosertogetherandbecomeinstruments,metersandcompleteanindependentfieldofabranch,digitalvoltagemeterindicatesthatthefieldofelectronicdevicesarevolutionandalsopioneeredthemodernpioneerofelectronicmeasurementtechnology.Thedesignusesasingle-chipplatformforthedevelopment,controloftheDepartmentoftheuseofAT89C52single-chip,A/DconversionusingADC0809.Inadditiontotherealizationofthesystemtoensurethattherequiredfunctionality,butalsofacilitatethe8otherA/Dconvertermeasurement,distancemeasurementfunctionoftransmissionexpansion.SimpledigitalvoltagemeasuringcircuitismadeoftheA/Dconversion,dataprocessing,displaycontrol,etc.KEYWORDS:SCM;C8051F020;A/Dconversion;dataprocessing;LCD西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）IV目录V目录第1章前言.......................................................11.1设计的背景及意义.............................................11.2发展历史及研究现状...........................................11.3设计所做的工作...............................................21.4论文进度安排.................................................2第2章方案设计....................................................32.1方案选择.....................................................32.1.1单片机的选型...........................................32.1.2量程转换方案设计.......................................42.1.3显示部分方案设计.......................................42.2方案论证.....................................................4第3章硬件设计....................................................53.1输入电路设计.................................................53.1.1量程切换检测电路设计...................................53.1.2衰减电路：.............................................53.2单片机控制模块设计...........................................63.2.1单片机主控电路.........................................63.2.2芯片C8051F020介绍.....................................63.2.3时钟电路..............................................103.2.4复位电路..............................................113.3量程转换模块设计............................................113.3.1电路选择..............................................113.3.2工作原理及换算关系....................................123.4次逼近式A/D转换模块设计....................................123.4.1模数转换器............................................123.4.2模数转换器............................................133.4.3A/D转换电路设计.......................................133.5显示模块设计................................................143.5.1LCD显示模块...........................................143.5.2LCD1602的引脚功能.....................................143.5.3LCD1602的显示操作.....................................15第4章系统软件设计...............................................214.1主程序设计..................................................214.2A/D转换程序.................................................22西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）VI4.3中断服务程序................................................22第5章系统仿真与调试.............................................235.1软件简介....................................................235.2仿真结果....................................................26第6章结论.......................................................29致谢.............................................................31参考文献...........................................................33前言1第1章前言1.1设计的背景及意义数字电压表作为数字技术的成功应用，发展相当快。数字电压表（DigitalVoltageMeter，DVM），以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。特别是以A／D转换器为代表的集成电路为支柱，使DVM向着多功能化、小型化、智能化方向发展。DVM应用单片机控制，组成智能仪表；与计算机接口，组成自动测试系统。在当今的数字时代，从大到空间雷达，地球卫星定位系统，移动通信，计算机，医用断层扫描设备，小到家用计算机，数码影像设备，数字录音笔，数码微波炉等设备中，数字技术与数字电路组成的数字系统已经成为这些现代电子系统的重要组成部分。数字电压表正进入一个蓬勃发展的新时期，一方面它开拓了电子测量领域的先河，另一方面它本身正朝着高准确度、智能化、低成本的方向发展。目前，数字电压表作为数字化仪表的基础与核心，已被广泛用于电子和电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由电压表扩展而成的各种通用及专用仪表（含数字万用表），也将电量及非电量测量技术提高到崭新水平。1.2发展历史及研究现状数字电压表在1952年由美国NLS公司首次创造，它刚开始是4位，50多年来，数字电压表有了不断的进步和提高。数字电压表是从电位差计的自动化过程中研制成功的。刚开始是4位数码显示，然后是5位，6位显示，而现在发展到7位，8位数码显示；从最初的一两种类型发展到原理不同的几十种类型；从最早的采用继电器，电子管发展到全晶体管，集成电路，微处理器化；传统的电压表功能单一、精度比较低，不能满足时代的需求，采用单片机的数字电压表精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可以与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D转化器构成的数字电压表，以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表仪器，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。数字电压表的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步处理，传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表，既可以完成数据的传递，又可以借助PC对测量数据的处理。西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文