国家示范性高等职业院校柳州职业技术学院毕业设计（论文）题目：数字电压表的设计与实现姓名weihongji学号20090201028专业应用电子技术年级2009级指导教师黎艺华完成时间2011年11月18日柳州职业技术学院毕业设计（论文）任务书电子电气工程系（部）应用电子技术专业 2009应用电子技术（1）班学生 weihongji 学号 20090201028一、毕业设计（论文）题目：数字电压表的设计与实现二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期： 2011年11月1日起至2011年12月31日止三、毕业设计（论文）进行地点：柳州职业技术学院四、任务书的内容：目的：通过数字电压表的设计与制作，巩固数电的知识点，理论联系实际，掌握数字电压表原理、调试方法；掌握电子线路实际操作技能（焊接、测量、器件拆装、万用表等）；训练整体分析的能力，以及故障排除的能力。
具体目的是：掌握3位半数字电压表的设计、组装和调试方法；熟悉集成电路MC14433，MC1413，CD4511和MC1413的使用方法，并掌握其工作原理。
任务：⑴计指标①输入基本量程：0—±2VDC②精度：0.05%FS③测量速率>2次/秒④具有极性显示，溢出报警⑤显示器件可用LED数码管⑥具有较强的常模干扰抑制能力⑵设计要求①画出电路原理图（或仿真电路图）；②元器件及参数选择；③电路仿真与调试；④ PCB文件生成与打印输出。
⑶制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
⑷编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
设计（论文）要求：要求提供以下设计资料，汇报设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有设计心得体会并装订成册：1.摘要(所做的设计如有特别之处，一定要挑明)；2.原理框图3.元器件明细表及参数选择4.各功能块电路图5. PCB文件生成与打印输出6.操作原理简要说明7.调试的结果是否满足设计要求学生开始执行任务书日期 200 年月日指导教师签名：年月日学生送交毕业设计（论文）日期： 200 年月日教研室主任签名：年月日学生签名：年月日目录任务书 (3)前言 (5)第一章设计任务与要求 (9)1.1任务设计 (9)1.2设计要求 (9)1.3设计方案 (9)第二张相关设计元件说明 (10)2.1AT89C51单片机 (10)2.2 ADC0809数模转换芯片 (14)2.3 12864液晶显示屏 (18)第三章硬件系统的设计 (22)3.1硬件电路系统模块的设计 (22)3.2元器件清单 (25)第四章系统软件的设计 (25)4.1汇编语言与C语言的特点及选择 (25)4.2主程序设计 (26)4.3全部程序 (27)第五章调试及性能分析 (32)5.1硬件调试 (32)5.2软件调试 (33)5.3测试对比 (33)5.性能分析 (34)第六章总结 (34)致谢 (36)第七章主要参考文献 (36)附录 (37)前言数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
如今随着科学技术和相关电子行业的飞速发展数字电压表，人们对电压表等测量工具的要求也越来越高，传统的指针式电压表功能单一、精度低，读取数据的时候也非常不方便，很容易出错，已经不能满足数字化时代的需求，而采用单片机的数字电压表，由精度高、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。
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。
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。
到今天为止，数字电压表的发展已经是非常的成熟，就原理上来讲它从原来的一两种发展到今天的多种，在功能上来讲它从测单一参数发展到测多种参数；从制作元件需求来说已经发展到了集成电路；准确度应经有了很大的提高，功能越来越强大，价格也越来越低。
数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。
较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。
电压表的数字化测量，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字量，完成这种转换的电路叫模数转换器（A/D）。
数字电压表的核心部件就是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的数字电压表。
一般说来，A/D转换的方式可分为两类：积分式和逐次逼近式。
积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再将其数字化。
根据转化的中间量不同，它又分为U-T（电压-时间）式和U-F（电压-频率）式两种。
逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。
斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。
过去电压表经历了很多的转变过程，传统的指针式电压表功能单一、精确度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由于精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还与PC 进行实时通信。
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，有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新水平。
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式加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。
目前数字电压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电压表的准确度，本文A/D 转换器采用ADC0809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。
数字是电压表是由高阻抗电压表头与分压电路组成的。
数字式电压表的等效输入电阻通常在200M欧以上，满量程时所流经的电流与量程有关，通常在1PA至100微安之间。
数字电压表是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量工具有关数字电压表的书籍和应用已经非常普及了。
数字电压表的设计和开发，已经有很多类型和款式。
传统的数字电压表各有各的特点，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。
然后基于PC通信的数字电压表，既可以完成测量数据的传递，又可以借助PC做测量数据的处理。
所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际上，都具有传统数字电压表无法比拟的特点，这使得它的开发和引用具有良好的前景。
【内容摘要】在现代检测技术中，我们常需用高精度的数字电压表进行现场电压检测，然后将检测到的数据导入微计算机系统中，完成计算、存储、控制和显示等功能。
数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。
较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。
在这个设计中我们采用了以AT89C51单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC8090、12864液晶显示器为主体，构造了一款简易的数字电压表，该系统的数字电压表电路简单，所用到的元件较少，作品体积小，成本低，使用简单方便等。
【关键词】AT89C51单片机ADC8090数模转换器 12864液晶显示器数字电压表第一章设计任务与要求1.1设计任务我们选择单片机与A/D转换芯片结合的方法实现本设计。
使用的基本元器件是：AT89C51单片机，ADC0809模数转换芯片，12864液晶显示器，开关，按键，电容，电阻，晶振，标准电源等等。
1.2设计要求①输入基本量程：0—±2VDC②精度：0.05%FS③测量速率>2次/秒④通过按键可以显示5秒的平均电压的电压值1.3设计方案设计的基本框图如下：第二章相关设计元件说明在这个设计中我们使用的主要元器件是：AT89C51单片机，TLC2543模数转换芯片，1602液晶显示器，下面是这些元件的详细资料：2.1 AT89C51单片机2.1（1）管脚说明：VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8 TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P 1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P 2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：2.1（2）接口管脚备选功能介绍：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。