1、本科毕业论文简易数字电压表的设计与制作专 业： 电子信息科学与技术 指导教师： 学生姓名： 学生学号： 目录摘要 .IVAbstract .V第一章 绪论 .11.1 论文概述 .11.1.1 课题研究背景 .11.1.2 课题研究目的和意义 .11.2 课题目标及设计要求 .21.3 课题的基本内容 .21.4 论文 结构 .2第二章 数字电压表 .32.1 简介 .32.2 数字电压表的发展现状 .32.3 数字仪表的发展趋势 .4第三章 硬件功能及介绍 .53.1 SST89E516RD单片机 .53.1.1 主要性能 .53.1.2 引脚说明 .63.1.3 存储器结构 .83.1.4
2、 特殊功能寄存器 .83.1.5 定时器/计数器 .93.2 ADC0809的结构和工作原理 .93.2.1 ADC0809简介 .93.2.2 ADC0809内部逻辑结构和引脚说明 .10第四章 系统设 计 .124.1 两种数字电压表设计方案讨论 .124.1.1 由数字电路及芯片构建 .124.1.2 由单片机系统及 A/D转换芯片构建 .124.2 方案总体设计 .134.3 系统硬件电路设计 .134.3.1 AT89C52单片机系统和显示电路 .144.3.2 A/D转换电路 .144.4 系统软件的设计 .154.4.1 初始化部分 .154.4.2 A/D转换部分 .154.4
3、.3 显示部分 .154.5 方案可行性 .16第五章 系统仿真 .175.1 单片机仿真软件 Proteus.175.1.1 Proteus主要功能 .175.1.2 Proteus特点 .175.1.3 Proteus的用途及其在本系统中的作用 .175.2 程序调试软件 Keil C51.185.3 系统仿真结果 .18第六章 调试与分析 .196.1 系统的调试 .196.1.1 硬件调试 .196.1.2 软件调试 .196.1.3 基于 Proteus与 Keil联机的软硬件联合仿真调试 .196.2 性能分析 .20第七章 总结 .21参考文献 .22附录 A.23附 录 B.2
4、7致谢 .28简易数字电压表的设计与制作摘要数字电压表抗干扰能力强，测量速度快，测量准确度高，在现代检测技术中日益成熟。本文论述了基于 AT89C52 单片机数字电压表的设计原理和实现方法。该设计控制系统采用 SST89E516RD 单片机，A/D 转换器采用 ADC0809 为主要硬件实现数字电压表的硬件电路和软件设计。该系统的数字电压表电路简单，所用元器件少，成本低。灵活的设计可方便的进行 A/D 转换量的测量，可测电压范围 05V 模拟电压值，并在LED 数码管上显示，调试工作可实现自动化。最后并对系统进行性能分析和总结。关键词：数字电压表；单片机；A/D 转换；系统设计Simple D
5、igital Voltage Meter Design and ProductionAbstractDigital voltmeter with characteristics of anti-interference ability, high speed, high accuracy measurement，as the result, it becomes more and more sophisticated in modern detection techniques. This paper discusses the design principle and implementat
6、ion methods of AT89C52 microcontroller digital voltmeter. In this design control system, to achieve the digital voltage meter hardware and software design, the main hardware used SST89E516RD microcontroll and ADC0809 A/D converter.The voltmeter features in simple electrical circuit,lower use of meas
7、uring and low cost . The flexible design can be convenient for A/D converter which can measure the analog voltage numerical value at the range 0 to 5 volt, and the numerical value will be displayed on the LED digital tube, then the commissioning work can be automatic regulation.Finally the system wi
8、ll be analyzed and summaried by the design.Key words: Digital voltmeter,SC Microcomputer,A/D conversion,System design第一章 绪论1.1 论文概述1.1.1 课题研究背景近年来计算机技术及电子器件在现代检测技术中应用十分广泛，在此基础上发展起来的数字式仪器仪表无论是在测量的检测速度、精准度、运用功能方面还是在解决测量技术与控制技术问题的深度及广度方面都有迅速的发展。数字式仪表与传统仪表相比具有以下几个主要特征 1： 多功能、高性能。 具有数据处理能力，减轻了测试人员的劳动强度。
9、具有较完善的可程控能力。 可以用键盘来选择功能、量程和数据处理程序。 可通过各种显示器将结果显示。数字式仪表具有以上特点，因此在各领域运用中比较普遍。采用单片机为核心元件的数字电压表电路简单，所用元器件少，可实现调节工作自动化。符合电子测量仪器数字化的趋势，本课题数字电压表的设计研究来自导师指定题目。1.1.2 课题研究目的和意义在电气测量中，电压是一个重要的参数。如何准确地测量模拟信号的电压值，一直是电测仪器研究的内容之一。同时测量要求的高精度，使得数字电压表已成为电压表设计的方向，很多电量或非电量经变化后都可用数字电压表完成。数字电压表被广泛地应用于科研和生产测试中，在当前电压测量系统中占
10、有非常重要的位置。因此具有研究价值。加之本校在专业学科实训阶段系统的学习基于单片机 SST89E516RD 最小系统的开发。掌握单片机开发软件 Keil C51Vision3 和熟悉电子产品在软硬件方面的研发流程及电路板设计平台 Proteus。有一定的基础，因此研究类似课题容易上手。结合所掌握的 C 语言程序设计、Protues 原理图的设计及仿真应用、数字电路等知识。让知识能综合的利用到毕业设计中，提高实际操作能力。1.2 课题目标及设计要求本设计中数字电压表可以测量 05V 的输入模拟电压值，并且通过 4位 LED 数码管显示。测量最小分辨率为 0.019V，测量误差约为 0.02V。主
11、要内容包括：方案总体设计、系统硬件电路设计、系统软件流程图设计及 C51 语言程序编写、电气原理图设计、系统的调试及性能分析。1.3 课题的基本内容在数字电压表的设计中，A/D 转换器采用 ADC0809 为主要硬件对输入信号进行模拟转换，控制系统采用 SST89E516RD 单片机模拟仿真 AT89C52 单片机对转换结果进行运算和处理，测量电压范围 05V，最后驱动显示装置 LED 数码管显示数字电压信号，最终实现数字电压表的硬件与软件设计。1.4 论文结构本文通过基于单片机的数字电压表的仿真与实现第一章：绪论（本章阐述了课题研究背景，课题研究目的和意义，课题目标及设计要求，课题的基本内容
12、。 ）第二章：数字电压表（本章简单介绍了数字电压表的基本概念，数字电压表的发展现状，数字仪表的发展趋势。 ）第三章：硬件功能及介绍（本章主要介绍 SST89E516RD 单片机，ADC0809 的结构和工作原理。 ）第四章：系统设计（本章主要介绍了两种数字电压表设计方案讨论，方案总体设计，系统硬件电路设计，系统软件的设计，方案可行性讨论。）第五章：系统仿真（本章主要介绍单片机仿真软件 Proteus 及程序调试软件 Keil C51，系统仿真结果。 ）第六章：调试与分析第七章：总结第二章 数字电压表2.1 简介数字电压表（Digital Voltmeter）简称 DVM，它是采用数字化测量技术
13、，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续，离散的数字形式加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一，精度底，不能满足数字化时代的需求，避免了读数的视差和视觉疲劳。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，还可与 PC进行实时通讯 2。数字电压表是诸多数字化仪表的核心和基础。以数字电压表为核心，可以拓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、厚度计等） ，几乎涵盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各领域。2.2 数字电压表的发展现状最近十几年，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，数字电路和数字化测量技术
14、也有了巨大的进步，从而促使了数字电压表的日新月异，并不断出现新的类型。数字电压表自 1952年问世以来，大致经历了五代产品。第一代是数字管数字电压表，第二代属于晶体管数字电压表，第三代是中小规模集成电路的 DVM。由大规模集成电路或超大规模集成电路构成的数字电压表、智能数字电压表，分别属于第四代、第五代产品 3。经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电子管的形式发展到了现在的全固态化、集成化，另一方面，精度也从 0.1%提高到现在的 0.01%-0.005%，而且从实验中用的高价的所谓样品开始已发展到了现在厂矿企业所用的廉价型，进而出现了能够用于安装板上作指示仪表的安装型。近年来，国内许多厂
15、家通过积极引进，吸收国外先进技术，努力赶超先进水平，现已能够大批量生产多种高、精、尖的数字电压表以及相应的标准源、检验仪。新型单片数字电压表以其高准确度、高可靠性、高分辨力、高性价比等优良特性备受人们的青睐。2.3 数字仪表的发展趋势采用新技术、新工艺，由 LSI（大规模集成电路）和 VLSI(超大规模集成电路)构成的新型数字仪表及高档智能仪器仪表的大量问世，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，新型数字仪表的发展主要有五个方向 4：1.广泛采用新技术，不断开发新产品2.向模块化发展新一代数字仪表正朝着标准模块化的方向发展。预计在不久的将来，许多数字仪表将由标准化、通用
16、化、系统化的模块所构成，给电路设计和安装调试、维修带来极大的方便。3.多重显示仪表为彻底解决数字仪表不方便观察连续变化量的技术难题， “数字模拟条图”双显示仪表已成为国际流行款式，它兼有数字仪表准确度高、模拟式仪表便于观察被测量的变化过程及变化趋势两大优点。模拟条图大致可分为三类：液晶（LCD）条图，呈断续的条状，这种显示器的分辨力高、微功耗，体积小，低压驱动，适于电池供电的小型化仪表。等离子体（ PDP）光柱显示器，其优点是自身发光，亮度高，显示清晰，观察距离远，分辨力较高，缺点是驱动电压高，耗电较大。LED 光柱，它是用多只发光二极管排列而成。这种显示器的亮度高，成本低，但像素尺寸较大，功耗高，驱动电路复杂。4.安全性仪器仪表在设计和使用中的安全性，对于生产厂家和广大用户都是至关重要的问题。一方面厂家必须为仪表设计安全保护电路，并使之符合国际标准；另一方面用户必须安全操作，时刻注意仪表上的各种安全警示指示。仪表的保护电路在于最大限度的减少或防止因误操作而造成的危害。5.简单操作化仪器仪表的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化，简单易操作。
