干电池的电压检测Word格式文档下载.docx

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职称

课题名称

课题工作内容

“电压检测”的硬件电路主要由单片机控制电路、数码管显示电路、模数转换电路组成，主要实现：

1、电压检测：

通过AD检测电路，检测干电池电压信号，将模拟量转换为数字量输入单片机；

2、显示输出：

通过译码显示电路，将测得的电压值经译码后通过数码管显示。

3、复位设置：

能够手动和上电复位。

指标要求

1、电压测量：

测量电压精度为V，测量范围为0~2.5V。

2、显示位数：

能够显示3位数值，1位整数和2位小数。

进程安排

第一天：

下达任务、理解课题要求、收集和消化相关资料；

第二天：

方案论证和制定，元器件采购；

第三～四天：

硬件制作、调试第五～八天：

软件设计、调试第九天：

根据设计内容，撰写设计报告第十天：

作品演示、答辩考核

主要参考文献

《单片机应用系统设计技术》张齐著电子工业出版社《单片机原理及应用技术》范力旻电子工业出版社《例说8051》谢亮、陈敌北、张义和人民邮电出版社《单片机C语言应用100例》王东锋王会良电子工业出版社《51系列单片机设计实例》楼然苗李光飞北航出版社

地点

秋白楼

起止日期

2012.12.31-1.11

摘要

在日常维修、教学和科研中，电压表是不可缺少的。

本课题目的就是以单片机为基础设计出一种结构简单、工作可靠、灵活性好的数字电压表。

本文首先介绍了数字电压表的发展现状及课题的目的和意义。

然后，对基于单片机的数字电压表的硬件系统、软件系统的设计原理及具体实现方案作以详细介绍，其中，在硬件部分，较为详细的讨论了硬件的选择、设计原理、使用方法和功能，同时，对各部分接口电路作以介绍；

在软件部分，介绍了软件所使用的编程语言和编程思路。

最后，对电路调试和实物制作做了进一步分析和总结。

本文设计的数字电压表，其硬件电路所用元件较少、成本低、调节简单；

软件采用C语言编程，其灵活性高，可读性强。

经过理论研究、原理设计和整机调试，实验结果表明，该方案可行。

关键词：

单片机，电压表，A/D转换器

Abstract

Inroutinemaintenance,teachingandresearch,voltagemeterisindispensable.Adirectcurrentdigitalvoltagemeterhasbeendesigned,whichisbasedonMCU,andhasasimplestructure,reliable,flexible.

Firstly，thispaperintroducedthedevelopmentofthebaseonMCUdigitalvoltagemeterandthepurposeandsignificanceoftopic.Thenindetailsthispaperdescribedthedesignprincipleofhardwareandsoftwaresystems.Andindetailsthehardwarepartpresentadiscussioninhardwareselection,designprinciples,instructionsandthefunction,furthermore,someoftheinterfacecircuithavebeenintroduced.Thesoftwarepartintroducedtheprogramminglanguageandprogrammingideasusedincodes.Finally,thecircuitdebuggingandtheanti-jammingsystemweredesignedtofurtheranalysisandsynthesis.

Thedigitalvoltagemeterdesignedhere,havelesscomponentsinthehardwarepart,lowercostandeasiertesting;

softwareusedCprogramminglanguagewhichishighflexibilityandstrongreadability.Aftertheoreticalresearch,principledesignanddebugging,theexperimentalresultssupposeitisfeasibleofchoosingthisprogram.

Keywords:

MicroControllerUnit,voltagemeter,A/DConverters

第一章绪论

1.1课题简介

数字电压表简称DVM，它是采用了数字化测量技术，把连续模拟量（直流输入电压）转换成不连续，离散的数字形式加以实现的仪表。

传统的指针式电压表功能单一，精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，具有精度高，抗干扰能力强，可扩展性强，集成方便，还可与PC进行实时通信等特点。

目前由各种单片机A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛的应用为电子及其电工的测量，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。

数字电压表的核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度。

本设计主要分为两部分：

硬件电路及软件程序。

而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、LED显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；

程序的设计使用C语言编程，利用Keil软件对其编译，详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍。

1.2课题研究的目的和意义

数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。

以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表（如：

温度计，湿度计，酸度计，重量，厚度仪等），几乎覆盖了电子电工测量，工业测量，自动化仪表等各个领域。

除此之外，数字电压还有着传统指针电压表无可比拟的优点：

读数直观、准确，显示范围宽、分辨力高，转入阻抗高，功耗小、抗干扰强等[1]。

因此，对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。

但是传统的数字电压表设计通常以大规模ASIC（专用集成电路）为核心器件，并辅以少量中规模集成电路及显示器件构成，可是这种设计方法灵活性差，系统功能固定，难以更新扩展，不能满足日益发展的电子工业要求[2]。

而应用微处理器（单片机）为核心单元的数字电压表，其灵活性高、系统功能扩展简单，性能稳定可靠。

在这些背景下，设计一种以单片机为基础、结构简单、工作可靠、灵活性好的数字电压表是很有意义的。

1.3国内外研究现状

数字电压表的发展从一九五二年美国NLS公司由四位电子管数字电压表精度千分之一到现在已经出现8位数字电压表。

参数可测量直流电压、交流电压、电流、阻抗等。

测量自动化程度不断提高，可以和计算机配合显示、计算结果、然后打印出来。

目前世界上美国FLUKE公司，在直流和低频交流电量的校准领域居国际先进水平。

例如该公司生产的“4700A”多功能校准器和“8505”危机数字多用电压表，可用8位显示，直流精度可达到±

5/10-6，读书分辨力为0.1μV。

带有A/D变换模式、数据输出接口形式IEEE-488。

具有比率测量软件校准和有交流电阻、电流选件。

还具有高精度电压校准器“5400A”、“5200A”、“5450A”等数字仪表，都是作为一级计量站和国家级计量站使用的标准仪表。

还有英国的“7055”数字电压表采用脉冲调制技术。

日本横河公司的“2501”型采用三次采样等等在不断的蓬勃发展[3]。

从发展过程来看：

数字电压表自1952年问世以来，已有50年多年的发展史，大致经历了五代产品。

第一代产品是20世纪50年代问世的电子管数字电压表，第二代产品属于20世纪60年代出现的晶体管数字电压表，第三带产品为20世纪70年代研制的中、小规模集成电路的数字电压表。

今年来，国内外相继推出有大规模集成电路（LSI）或超大规模集成电路（VLSI）构成的数字电压表、智能数字电压表，分别属于第四代、第五代产品。

它们不仅开创了电子测量的先河，更以高准确度、高可靠性、高分辨力、高性价比等优良特性而受到人民的青睐[2]。

传统电压表的设计思路主要分为：

用电流计和电阻构成的电压表；

用中小规模集成电路构成的电压表；

用大规模ASIC（专用集成电路）构成的电压表。

这几中电压表设计方式各有优势和缺点，分别适用于几种特定的应用环境，同时，也为很多新颖的电压表的设计所借鉴和依据[4]。

近入21世纪，随着信息技术一日千里的发展，电压表也必经历从单一测量向数据处理、自动控制等多功能过度的这一历程，特别是计算机技术的发展必将出现智能化技术。

因此，把电压表和计算机技术相结合的智能化电压表就将成为21世纪的新课题。

目前，数字化仪器与微处理器取得令人瞩目的进展，就其技术背景而言，一个内藏微处理器的仪表意味着计算机技术向仪器仪表的移植，它所具有的软件功能使仪器呈现出有某种延伸，强化的作用。

这相对于过去传统的、纯硬件的仪器来说是一种新的突破，其发展潜力十分巨大，这已为70年代以来仪表发展的历史所证实。

概括起来，具有微处理器的仪表具有以下特点：

①测量过程的软件控制对测量数据进行存储及运算的数据处理功能是仪表最突出的特点；

②在仪器的测量过程中综合了软件控制及数据处理功能，使一机多用或仪器的多功能化易于实现，成为这类仪器的又一特点；

③以其软件为主体的智能仪器不仅在使用方便、功能多样化等方面呈现很大的灵活性[5]。

第二章硬件设计

硬件设计其实就是对电子电路的设计。

电子电路通常可以分为两大类：

一类是模拟电子电路，还有一类是数字电子电路。

本系统中的电源设计为模拟电路设计，其他与单片机连接的集成电路均为数字电路设计。

2.1硬件结构图

本系统主要由稳压电源、A/D转换器、单片机、译码显示等一系列电路组成，主要完成电压显示（0～2.55V）。

其硬件结构图如图2-1。

图2-1硬件结构图

工作原理：

9V转5V的电源转换电路给各个元器件提供工作电压，检测电路检测到电压模拟量后经A/D转换后变成数字量送入单片机，然后由单片机送显。

2.2最小系统

2.2.1单片机

本次设计使用的单片机芯片型号为：

STC89C52，管脚图见图2-2。

STC89C52的工作特性如下：

1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.

2.工作电压：

5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）

3.工作频率范围：

0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz

4.用户应用程序空间为8K字节

5.片上集成512字节RAM

6.通用I/O口（32个）复位后为：

，P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。

7.ISP（在系统可编