电路设计框图如图所示。时钟电路复位电路转换电路测量电压输入显示系统二〇〇年四月二十五日星期日图硬件电路设计转换模块现实世界的物理量都是模拟量，能把模拟量转化成数字量的器件称为模数转换器转换器，转换器是单片机数据采集系统的关键接口电路，按照各种芯片的转化原理可分为逐次逼近型，双重积分型等等。双积分式转换器具有抗干扰能力强转换精度高价格便宜等优点。与双积分相比，逐次逼近式转换的转换速度更快，而且精度更高，比如等，它们通常具有路模拟选通开关及地址译码锁存电路等，它们可以与单片机系统连接，将数字量送到单片机进行分析和显示。个位的逐次逼近型转换器只需要比较次，转换时间只取决于位数和时钟周期，逐次逼近型转换器转换速度快，因而在实际中广泛使用。逐次逼近型转换器原理逐次逼近型转换器是由个比较器转换器存储器及控制电路组成。它利用内部的寄存器从高位到低位次开始逐位试探比较。转换过程如下开始时，寄存器各位清零，转换时，先将最高位置，把数据送入转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则保留，如果转换的模拟量比输入的模拟量大，则不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的二进制数字量。其原理框图如图二〇〇年四月二十五日星期日所示顺序脉冲发生器主次逼近寄存器输入数字量输入电压电压比较器图逐次逼近式转换器原理图主要特性是单片型逐次逼近式转换器，带有使能控制端，与微机直接接口，片内带有锁存功能的路模拟多路开关，可以对路输入模拟电压信号分时进行转换，由于设计时考虑到若干种模数变换技术的长处，所以该芯片非常适应于过程控制，微控制器输入通道的接口电路，智能仪器和机床控制等领域。主要特性路位转换器，即分辨率位具有锁存控制的路模拟开关易与各种微控制器接口可锁存三态输出，输出与兼容转换时间转换精度单个电源供电模拟输入电压范围，无需外部零点和满度调整低功耗，约。的外部引脚特征芯片有条引脚，采用双列直插式封装，其引脚图如图所示。图引脚图下面说明各个引脚功能二〇〇年四月二十五日星期日条路模拟量输入线，用于输入和控制被转换的模拟电压。地址输入控制条地址锁存允许输入线，高电平有效，当为高电平时，为地址输入线，用于选择上那条模拟电压送给比较器进行转换。位地址输入线，用于选择路模拟输入中的路，其对应关系如表所示表通道选择表为启动脉冲输入法，该线上正脉冲由送来，宽度应大于，上升沿清零,下降沿启动工作。为转换结束输出线，该线上高电平表示转换已结束，数字量已锁入三态输出锁存器。数字量输出端，为高位。为输出允许端，高电平能使引脚上输出转换后的数字量。参考电压输入量，给电阻阶梯网络供给标准电压。为主电源输入端，为接地端，般与连接在起，与连接在起。地址码对应的输入通道二〇〇年四月二十五日星期日时钟输入端。的内部结构及工作流程由路模拟通道选择开关，地址锁存与译码器，比较器，位开关树型转换器，逐次逼近型寄存器，定时和控制电路和三态输出锁存器等组成，其内部结构如图所示。图的内部结构其中路模拟通道选择开关实现从路输入模拟量中选择路送给后面的比较器进行比较。地址锁存与译码器用于当信号有效时，锁存从根地址线上送来的位地址，译码后产生通道选择信号，从路模拟通道中选择当前模拟通道。比较器，位开关树型转换器，逐次逼近型寄存器，定时和控制电路组成位转换器，当信号有效时，就开始对当前通基于单片机的数字直流电压表硬件电路原理图如图所示。二〇〇年四月二十五日星期日图基于单片机的数字电压表仿真此电路的工作原理是模拟电压信号通过变阻器分压后由的通道进入由于使用的通道，所以均接低电平，经过模数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道传送给芯片的口，负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的段数码管的显示段码传送给四位，同时它还通过其四位口产生位选信号控制数码管的亮灭。此外，还控制的工作。其中，单片机通过定时器中断从输出方波，接到的,发正脉冲启动转换，检测转换是否完成，转换完成后，置高从口读取转换结果送给显示出来。数字直流电压表的硬件电路已经设计完成，就可以选取相应的芯片和元器件，利用软件绘制出硬件的原理，并仔细地检查修改，直至形成完善的硬件原理图。但要真正实现电路对电压的测量和显示的功能，还需要有相应的软件配合，才能达到设计要求。二〇〇年四月二十五日星期日程序设计程序设计总方案根据模块的划分原则，将该程序划分初始化模块，转换子程序和显示子程序，这三个程序模块构成了整个系统软件的主程序，如图所示。开始调用转换子程序调用显示子程序结束初始化图数字式直流电压表主程序框图系统子程序设计初始化程序所谓初始化，是对将要用到的系列单片机内部部件或扩展芯片进行初始工作状态设定，初始化子程序的主要工作是设置定时器的工作模式，初值预置，开中断和打开定时器等。转换子程序转换子程序用来控制对输入的模块电压信号的采集测量，并将对应的数值存入相应的内存单元，其转换流程图如图所示。二〇〇年四月二十五日星期日启动转换转换结束输出转换结果数值转换显示结束开始二〇〇年四月二十五日星期日图转换流程图显示子程序显示子程序采用动态扫描实现四位数码管的数值显示，在采用动态扫描显示方式时，要使得显示的比较均匀，又有足够的亮度，需要设置适当的扫描频率，当扫描频率在左右时，能够产生比较好的显示效果，般可以采用间隔对进行动态扫描次，每位的显示时间为。在本设计中，为了简化硬件设计，主要采用软件定时的方式，即用定时器溢出中断功能实现定时，通过软件延时程序来实现的延时。仿真软件调试软件调试的主要任务是排查，主要包括逻辑和功能，这些有些是显性的，而有些是隐形的，可以通过仿真开发系统发现逐步改正。软件可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件起仿真，用户甚至可以实时采用诸如二〇〇年四月二十五日星期日键盘终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。支持的微处理芯片包括系列系列系列系列及等等。可以完成单片机系统原理图电路绘制设计，更为显著点的特点是可以与工具软件结合进行编程仿真调试。本系统的调试主要以软件为主，其中，系统电路图的绘制和仿真我采用的是软件，而程序方面，采用的是汇编语言，用软件将程序写入单片机。显示结果及误差分析显示结果当输入电压值为时，显示结果如图所示。测量误差为。图二〇〇年四月二十五日星期日图当口输入电压值为时，显示结果如图。测量误差为。输入电压为时，的显示结果为，输入电压为时，的显示结果为，在多次试验中，电路中仪表的值总与屏显示的值有定的差值，因为在数模转换及屏限流电阻上的电压损耗，使到达最终的电压有略微降低是正常的，在误差范围之内。实物运行图系统通电后，两个电压数据交替循环显示，时间间隔为。二〇〇年四月二十五日星期日结束语经过这段时间的努力，课程设计基于单片机的数字电压表基本完成。但设计中的些细微之处不是很完善。在电路中用软件实现了仿真，在这过程中，使我对电路设计和单片机的使用等都有了新的认识。通过这次设计学会了和软件的使用方法，掌握了从系统的需要方案的设计功能模块的划分原理图的设计和电路图的仿真的设计流程，积累了不少经验。基于单片机的数字电压表使用性强结构简单成本低外接元件少。在实际应用工作应能好，测量电压准确，精度高。系统功能指标达到了课题的预期要求系统在硬件设计上充分考虑了可扩展性，经过定的改造，可以增加功能。本文设计主要实现了数字电压表测量路电压的功能，详细说明了从原理图的设计电路图的仿真再到软件的调试。通过本次设计，我对单片机这门课有了进步的了解。无论是在硬件连接方面还是在软件编程方面。本次设计采用了单片机芯片，与以往的单片机相比增加了许多新的功能，使其功能更为完善，应用领域也更为广泛。设计中还用到了模数转换芯片，以前在学单片机课程时只是对其理论知识有了初步的理解。通过这次设计，对它的工作原理有了更深的理解。在调试过程中遇到很多问题，最后和老师同学步个脚印解决了个又个问题。这次电路的设计和仿真，基本上达到了课程设计的功能要求。在以后的实践中，我将继续努力学习电路设计方面的理论知识，并理论联系实际，争取在电路设计方面能有所提升。二〇〇年四月二十五日星期日参考文献胡健单片机原理及接口技术北京机械工业出版社，年月于殿泓单片机原理与程序设计实验教程西安电子科技大学出版社，年月谢维成杨加国单片机原理与应用及程序设计实例电子工业出版社，年月姜志海,黄玉清等著单片机原理及应用北京电子工业出版社年月魏立峰单片机原理及应用技术北京大学出版社，年月附录语言程序数码管共阴极二〇〇年四月二十五日星期日延时长度加二〇〇年四月二十五日星期日二〇〇年四月二十五日星期日二〇〇年四月二十五日星期日基于单片机的数字电压表设计学院系机电工程系专业自动化指导老师廖晓波学生姓名陈德兵学号负责部分西南科技大学城市学院二〇〇年四月二十五日星期日摘要本文介绍了种基于单片机的数字电压表的设计。该设计主要由三个模块组成转换模块，数据处理模块及显示模块。转换主要由芯片来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片来完成，其负责把传送来的数字量经过定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示此外,它还控制着芯片工作。该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表经过软件仿真和调试，可以测量的路模拟直流输入电压值，并通过个四位体的段数码管显示出来。关键词数字电压表转换,二〇〇年四月二十五日星期日目录引言数字电压表的发展现状本课题研究的主要内容设计总体方案设计要求设计思路设计方案硬件电路设计转换模块逐次逼近型转换器原理主要特性的外部引脚特征的内部结构及工作流程单片机系统性能各引脚功能复位电路和时钟电路复位电路设计时钟电路设计显示系统设计基本结构显示器的选择译码方式显示器与单片机接口设计电压调节电路及声光报警电路电压调节电路声光报警电路二〇〇年四月二十五日星期日总体电路设计程序设计程序设计总方案系统子程序设计初始化程序转换子程序显示子程序仿真软件调试显示结果及误差分析参考文献附录二〇〇年四月二十五日星期日引言数字电压表的发展现状在电量的测量中，电压电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为种必不可少的测量仪器。数字电压表简称，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续离散的数字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便精度高误差小测量速度快等特而得到广泛应用。传统的指针式刻度电压表功能单，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表，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，从而精度高抗干扰能力强，可扩展性强集成方便，还可与实时通信。数字电压表是诸