数字电压表设计毕业设计.docx

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数字电压表设计毕业设计

河南理工大学

毕业设计（论文）任务书

专业班级学生姓名

一、题目

二、起止日期年月日至年月日

三、主要任务与要求

指导教师职称

学院领导签字（盖章）

年月日

河南理工大学

毕业设计（论文）评阅人评语

题目

评阅人职称

工作单位

年月日

河南理工大学

毕业设计（论文）评定书

题目

指导教师职称

年月日

河南理工大学

毕业设计（论文）答辩许可证

答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料：

1、设计（论文）说明共页

2、图纸共张

3、指导教师意见共页

4、评阅人意见共页

经审查，专业班同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。

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指导教师签字（盖章）

年月日

根据审查，准予参加答辩。

答辩委员会主席（组长）签字（盖章）

年月日

河南理工大学

毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议

学院专业班

同学的毕业设计（论文）于年月日进行了答辩。

根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。

聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

一、毕业设计（论文）的总评语

二、毕业设计（论文）的总评成绩：

三、答辩组组长签名：

答辩组成员签名：

答辩委员会主席：

签字（盖章）

年月日

摘要

数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（交直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。

本章重点介绍单片A/D转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已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，示出强大的生命力理。

本设计是基于AT89C51单片机的一种电压测量电路,该电路A/D转换采用ADC0804。

测量范围为直流或交流电压有效值0～200V，并在四位LED数码管上显示。

测量最小分辨率为0.019V，本课题主要由A/D转换电路、数据处理及显示控制等三个模块组成。

控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0804。

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关键词：

DVM,A/D转换,AT89C51,ADC0804

Abstract

Digitalvoltmeter（DigitalVoltmeter）referredtoasDVM,itistheuseofdigitalmeasuringtechnology,thecontinuousanalog（DCinputvoltage）intoanoncontinuous,discretedigitalformandtheinstrumentdisplay.Atthesametime,extendedfromDVMvariousgeneralandspecialdigitalinstrumentationandbecome,toimprovepowerandnonpowermeasurementtechnologytoanewlevel.ThischapterfocusesonthemonolithicA/Dconverterandcomposedbythembasedonsinglechipmicrocomputerdigitalvoltagemeterworksatpresent,digitalvoltagemeteriscomposedofvariousmonolithicA/Dconverter,whichhasbeenwidelyusedinelectronicandelectricalmeasurement,industrialautomationinstrument,automatictestsystemofintelligentmeasurementfield,showingstrongvitalityofscience.ThedesignisavoltagemeasuringcircuitbasedonAT89C51singlechipmicrocomputer,thecircuitofA/DconversionusingADC0804.ThemeasuringrangeofACorDCvoltageeffectivevaluewas0～200V,andinthefourLEDdigitaltubedisplay.Measuringtheminimumresolutionof0.019V,thisthesismainlyconsistsofA/Dconversioncircuit,dataanddisplayofthreemodulescontrolandprocessing.ControlsystemadoptsAT89C51single-chip,A/DconversionusingADC0804.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

Keywords:

DVM,A/Dconversion,AT89C51,ADC0804彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

1绪论

1.1数字电压表的发展综述

数字电压表简称DVM,是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续的、离散的数字形式并加以显示的仪表。

与传统的模拟式仪表比较，具有显示清晰直观，读数准确，测量范围宽，扩展功能强等优点。

适用于数学实验演示及测控设备仪表等多种场合。

数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，这有别于传统的以指针加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。

目前数字万用表的内部核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字万用表的准确度，本文A/D转换器采用ADC0804对输入模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号。

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模拟式电压表具有电路简单、成本低、测量方便等特点，但测量精度较差，特别是受表头精度的限制，即使采用0.5级的高灵敏度表头，读测时的分辨率也只能达到半格。

再者，模拟式电压表的输入阻抗不高，测高内阻源时精度明显下降。

而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（DigitalVoltmeter，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。

目前，DVM多组成多功能式的，因此又称数字多用表（DigitalMultimeter，DMM）。

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DVM是将模拟电压变换为数字显示的测量仪器，这就要求将模拟量变成数字量。

这实质上是个量化过程，即将连续的无穷多个模拟量用有限个数字表示的过程，完成这种变换的核心部件是A/D转换器，最后用LED数码管显示，困此，DVM的基本组成是A/D转换器和LED数码管。

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DVM最基本功能是测直流电压，考虑到仪器的多功能化，可将交流电压变成直流电压。

DVM对直流电压直接测量时的测量精度最高，交流电压在变换成直流电压时，受功能选择变换器精度的限制，测量精度有所下降。

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1.2国内外研究现状

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。

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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。

所以数字电压表无论在功能和实际上，都具有传统电压表无法比拟的特点，这使得他的开发和应用具有良好的前景。

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1.3课题的任务及意义

1.3.1课题的任务

（1）通过毕业设计进一步掌握单片机应用系统设计方法和调试过程；

（2）掌握交直流电压表的设计方法；

（3）掌握单片机的接口技术及ADC0804芯片的特性、控制方法；

（4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计的方法和调试技术；

（5）进一步熟练应用相关软件。

1.3.2课题的意义

随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作着必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。

本设计利用单片机技术结合A/D转换芯片构建一个数字电压表。

它量程宽，精度高，显示位数多，分辨率高，易与实现测量自动化，在现代测量中占据了巨大的地位。

设计的实现能够用于改进或维修学校部分实验室损坏的数字电压表，因而本设计具有非常实际的意义。

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1.4毕业设计内容

1.4.1毕业设计主要工作

本设计以单片机为电路的核心部件，采用软件编程和硬件相结合的方式设计了一种量程可以切换且具有高清晰度显示的数字式交流电压表，其硬件电路简单，主要用软件编程的方式检测输入信号的大小来实现数字电压表的量程切换功能，在硬件电路上，通过量程选择电路和输入衰减电路来选择档位，输入的模拟电压通过A/D转换模块将其转换成数字电压，然后送到单片机中进行处理，处理后的数据送到LED中显示，同时通过串行通讯与上位机通信。

具体来讲主要完成如下工作：

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1.确定此课题的研究意义与可行性。

2.查阅相关资料，了解数字电压表的原理，确定数字电压表具体应用和实施。

3.复习电路、模电、数电、单片机等相关知识，为后面硬件部分的建模打好基础，熟悉所用到的软件。

4.收集与毕业设计研究方向相关的外文资料，并将其翻译成中文。

5.对收集来的相关资料进行整理，融入自己的理解与观点，写出资料综述。

6.写出开题报告，进一步明确任务，确定研究方向。

7.动手设计原理图，进行硬件和软件的设计。

8.仿真，程序下载与调试。

9.理清思路，总结试验，写报告。

1.4.2毕业设计论文构架

第一章简要介绍了该选题的背景、意义、研究现状及设计思路；

第二章介绍了整体设计思路；

第三章对硬件电路各个模块进行详细介绍；

第四章详细介绍了电路中用到的各个芯片；

第五章介绍了软件设计部分，包括程序流程图等。

2系统设计

本设计以单片机为电路的核心部件，采用软件编程和硬件相结合的方式设计了