基于單片機的數字電壓表仿真設計開題報告論文題目基于單片機的數字電壓表仿真設計年級自動1102專業自動化學生姓名葉融學號111401215（1）設計（論文）依據及研究意義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，它采用的是數字化測量技術，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，加以數字處理然后通過顯示器件顯示。這種電子儀表之所以出現，一方面是由于電子計算機的應用推廣到系統的自動控制信號的實驗領域，提出了各種被觀測量或被控制量轉換成數字量的要求，即為了實時控制和數據處理的要求；另一方面，也是電子計算機的發展，帶動了脈沖數字電路技術的發展，為數字化儀表的出現提供了條件。所以，數字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，它又成為向智能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針式電壓表，因為傳統的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數的時候非常不方便還經常出錯，而采用單片機的數字電壓表由于測量精度高，速度快，讀數時也非常方便，抗干擾能力強，可擴展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，但是采樣速度較慢，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，再后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，隨后，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，它從測單一的參數發展到能測多種參數；從制作原件看，發展到集成電路，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萬次，而相對以前價格已經降低了很多。目前實現電壓數字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，分辨率高，測量速度快等特點倍受用戶親睞，數字電壓表的設計就基于這種需求發展起來。數字電壓表是諸多數字化儀表的核心與基礎，電壓表的數字化是將連續的模擬量如直流電壓轉換成不連續的離散的數字形式并加以顯示，這有別于傳統的以指針加刻度盤進行讀數的方法，避免了讀數的視差和視覺疲勞。目前數字萬用表的內部核心部件是A／D轉換器，轉換器的精度很大程度上影響著數字萬用表的準確度，本次A/D轉換器采用ADC0808對輸入模擬信號進行轉換，控制核心AT89C51對轉換的結果進行運算和處理，最后驅動輸出裝置顯示數字電壓信號。（2）總體方案設計、論證；本課題所設計的數字電壓表主要包括兩部分：硬件電路及軟件程序。而硬件電路采用ATMEL公司的AT89C51作為主處理器，系統主要由信號采集、A/D轉換、數據處理輸出、驅動顯示等幾個功能模塊組成。各部分電路的設計及原理將會在CKeil軟件對其編譯和仿真，詳細的設計算法將會在程序設計部分詳細介紹。系統框圖如下：數碼管顯示環節A/D轉換單元數據處理單元數碼管顯示環節A/D轉換單元數據處理單元AT89C51被測電壓被測電壓被測直流電壓由A/D轉換單元采集后被量化，再由單片機對A/D轉換的結果進行標度變換，得到被測電壓的數值，通過單片機SOI串行數據接口把數值輸出驅動數碼管顯示（3）硬件電路設計；硬件電路設計主要包括：89C51單片機系統，A/D轉換電路，顯示電路。測量最大電壓為5V，顯示最大值為5．00V。數字電壓表硬件電路原理圖。A／D轉換由集成電路0808完成。0808具有8路模擬信號輸入端口，地址線(23～25腳)可決定對哪一路模擬信號進行A／D轉換。22腳為地址鎖存控制，當輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存。6腳為測試控制，當輸入一個2μS寬高電平脈沖時，就開始A／D轉換。7腳為A／D轉換結束標志，當A／D轉換結束時，7腳輸出高電平。9腳為A／D轉換數據輸出允許控制，當OE腳為高電平時，A／D轉換數據從該端口輸出。10腳為0809的時鐘輸入端，利用數字信號發生器產生500kHz時鐘信號（4）軟件設計；開始開始開始開始啟動測試初始化啟動測試初始化讀取高八位A\D轉換子程序讀取高八位A\D轉換子程序 左移4位左移4位顯示子程序顯示子程序讀取低四位讀取低四位返回返回主程序A\D轉換子程序（5）設計（論文）研究方法及步驟（進度安排）：3月1日－4月1日：查閱相關資料，對基于單片機的電壓計設計有整體認識；4月1日－4月15日：掌握相關仿真軟件的使用，了解所用芯片功能、主要特性以及工作原理；4月16日－4月25日：完成各模塊設計；4月26日－5月5日：完成軟件設計；5月5日－5月21日：進一步完善頻率計設計的軟件設計和功能模塊，并撰寫論文；6月：畢業答辯。參考資料：(1)胡漢才.單片機原理及系統設計.清華大學出版社.2002(2)張永楓.單片機應用實訓教程.西安電子科技大學出版社.2005(3)孫軍,李國忠.基于89C51單片機的數字電壓表設計.制造業自動化.2005(4)張靖武.單