目 录
摘要.................................................2 第一章 引言.........................................3 第二章 设计原理及要求...............................4 第三章 硬件设计思路及原理图.........................4 3.1 系统总体设计框图................................4 3.2 AD转换电路.....................................5 3.3 AT89C51的功能介绍..............................6 第四章 软件仿真电路设计............................10 4.1 设计思路.......................................10 4.2 仿真电路设计图.................................10 4.3 设计过程.......................................11 4.4 LED数码管的控制显示............................12 第五章 系统软件程序的设计..........................13 5.1 主程序设计.....................................13 5.2 A/D转换子程序..................................13 5.3 中断显示程序...................................14 第六章 电压表的调试及性能分析......................15 6.1 调试与测试.....................................15 6.2 性能分析.......................................16 程序................................................17 总结................................................22
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Atmel89C52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。
关键词： 单片机、电压检测、模数转换
第一章 前言
电子电压表主要用于测量各种高、低频信号电压，它是电子测量中使用最广泛的仪器之一。根据测量结果的显示方式及测量原理不同，电压测量仪器可分为两大类：模拟式电压表(AVM）和数字式电压表（DVM）。模拟式电压表是指针式的，多用磁电式电流表作为指示器，并在表盘上刻以电压刻度。数字式电压表首先将模拟量经模数（A/D）转换器变成数字量，然后用电子计数器计数，并以十进制数字显示被测电压值。
众所周知，模拟电压表精度较高，曾经有很广阔的市场，现在依然有不少工程师依然在使用模拟电压表。的确模拟电压表在显示测量值方面精度校准，然而却也存在问题。模拟电压表采用用指针式，里面是磁电或电磁式结构，所以其响应速度较慢。
然而在高速发展的当今社会，高速信号处理的需求越来越多，由于模拟电压表响应速度较慢已经不适用与高速信号领域，取而代之的将是数字电压表。但数字电压表由于存在采样误差，精度不是很高。不过目前可以通过技术手段来缩小误差。使其精度达到与模拟电压表一样精确甚至更高。可见将来数字电压表必将取代模拟电压表。现在有越来越多的数字测量仪器的出现但原理皆与数字电压表殊途同归，因此研究数字电压表有着很大现实意义。
第二章设计原理及要求
本设计是利用单片机AT89C51设计一个数字电压表，测量0－5V之间的直流电压值，四位数码显示。 2.1数字电压表的实现原理
ADC0808是8位的A/D转换器。当输入电压为5.00V时，输出的数据值为255（0FFH），因此最大分辨率为0.0196（5/255）。ADC0808具有8路模拟量输入端口，通过3位地址输入端能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间依次轮流改变3位地址输入端的地址，就能依次对8 路输入电压进行测量。LED数码管显示采用软件译码动态显示。通过按键选择可对8路循环显示，也可单路显示，单路显示可通过按键选择显示的通道数。 2.2数字电压表的设计要求
可以测量0～5V范围内的直流电压值。在4位LED数码管上显示电压值，LED数码管显示电压值，显示范围为0.00V～5.00V。要求测量的最小分辨率为0.02V。
第三章硬件设计思路和原理图
3.1 系统总体设计框图
本系统采样Atmel89C51单片机作为控制核心，以ADC0808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，用共阴极数码管显示结果。
输入 电 压 电压检测 51单片机 显示电路 AD转换 3.2 AD转换电路
利用ADC0808作为AD数据采样器件, ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近。ADC0808的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 ADC0808各个管教功能：
IN0～IN7：8路模拟量输入端。 2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
模拟电压的测量与显示
