基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計

基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計系（院）：機(jī)電工程系學(xué)生姓名：李瑞專業(yè)班級：自動14D1學(xué)號：142232127指導(dǎo)教師：徐月蘭2017年4月18日

聲明本人所呈交的基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計，是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和查閱相關(guān)著作下獨(dú)立進(jìn)行分析研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名：李瑞 日期：2017.4.18【摘要】數(shù)字電壓表（DigitalVoltmeter）簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。從過往的那種較為傳統(tǒng)的指針式電壓表功能上來看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，其行使的主要功能是相對較為單一的，而且精度也不能夠很好的契合實際的生產(chǎn)需求，在當(dāng)前這樣的一個信息化，數(shù)字化，高速發(fā)展的時代背景之下，是不能夠很好的契合時代的需求的，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由于其較高的精準(zhǔn)度、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還能夠及時的實現(xiàn)與PC的較好的通信。本文首先對課題在實際的研究過程中，具體的研究背景做出了系統(tǒng)性的說明和闡釋、之后對當(dāng)前國內(nèi)外的綜合發(fā)展現(xiàn)狀和具體的發(fā)展背景做出了著力的剖析，然后介紹了單片機(jī)的相關(guān)知識及模數(shù)轉(zhuǎn)換器；進(jìn)一步設(shè)計了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，及軟件設(shè)計，對系統(tǒng)進(jìn)行了測試分析，最后總結(jié)全文。本文研究了一種基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表。首先對系統(tǒng)的主控制器AT89C51單片機(jī)及其最小系統(tǒng)進(jìn)行了簡單介紹，并對模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了說明；然后對系統(tǒng)硬件進(jìn)行了設(shè)計，包括整體電路圖、信號輸入模塊、信號衰減模塊、信號放大模塊、信號采樣模塊、信號處理模塊及數(shù)字顯示模塊；接著對系統(tǒng)軟件進(jìn)行了設(shè)計，包括主程序與A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計；最后對系統(tǒng)進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明，該數(shù)字電壓表符合實際應(yīng)用要求?！娟P(guān)鍵詞】：數(shù)字電壓表；Proteus仿真[Abstract]Thedevelopmentofscienceandtechnologyprovidesanewprincipleandnewtechnologyformeasuringinstrumentsandmeters,aswellasanewtypeofelementanddevice.Digitalvoltmeter(DigitalVoltmeter)referredtoasDVM,itistheuseofdigitalmeasuringtechnology,thecontinuousanalog(DCinputvoltage)intoanoncontinuous,discretedigitalformandtodisplayinstrument.Inthispaper,adigitalvoltmeterbasedonsinglechipmicrocomputerisstudied.Thesystem'smaincontrollerofAT89C51andtheminimumsystemwereintroduced,andtheADCaredescribed;thenthehardwaredesignofthesystem,includingthewholecircuit,signalinputmodule,signalattenuationmodule,signalamplificationmodule,signalsamplingmodule,signalprocessingmoduleandadigitaldisplaymodule;thenthedesignofsystemsoftware,includingthemainprogramdesignandA/Dconversionsubroutine;thefinaltestofthesystem,thetestresultsshowthatthedigitalvoltagemetermeetstherequirementsofpracticalapplication.[Keywords]:Digitalvoltmeter;Proteussimulation目錄TOC\o"1-3"\u引言 ]。其中，IN0-IN7模擬量輸入通道。ADDA、ADDB、ADDC為地址輸入線，用于選通IN0-IN7上的一路模擬量進(jìn)入轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。ATART為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng)START為上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清0；START為下跳沿時，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束，否者，表明正在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，OE為輸出允許信號。其用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)呈高電阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。初始化時START和OE要全為低電平。CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供。其引腳圖會在與單片機(jī)的連接中出現(xiàn)，就不在這里描述了。圖2.3所示為ADC0809與單片機(jī)的接口電路。ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，其引腳圖如圖2.2所示。圖2.2ADC0808引腳圖下面說明各個引腳功能:IN0-IN7（8條）：8路模擬量輸入線，用于輸入和控制被轉(zhuǎn)換的模擬電壓。地址輸入控制（4條）：ALE:地址鎖存允許輸入線，高電平有效，當(dāng)ALE為高電平時，為地址輸入線，用于選擇IN0-IN7上那一條模擬電壓送給比較器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADDA,ADDB,ADDC:3位地址輸入線，用于選擇8路模擬輸入中的一路。2.2.2ADC0808工作流程ADC0808的工作流程為：（1）輸入3位地址，并使ALE=1,將地址存入地址鎖存器中，經(jīng)地址譯碼器從8路模擬通道中選通1路模擬量送給比較器。（2）送START一高脈沖，START的上升沿使逐次寄存器復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換，并使EOC信號為低電平。2.3LED顯示系統(tǒng)設(shè)計2.3.1LED顯示器的選擇在新的時代發(fā)展以來，我國的信息技術(shù)以及信息設(shè)備都是得到了較大程度的發(fā)展，電壓表也從過往的那種較為單一的數(shù)據(jù)處理方式、自動控制等實現(xiàn)了多功能的發(fā)展和多功能的過度過程，尤其是當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，最終也勢必導(dǎo)致我國的智能化技術(shù)的大力發(fā)展?；诋?dāng)前這樣的一種時代背景和具體的發(fā)展形勢上來看，實現(xiàn)計算機(jī)技術(shù)以及信息化技術(shù)與電壓表的有效的結(jié)合，進(jìn)而實現(xiàn)智能化的控制和發(fā)展，也一定是當(dāng)前電壓表在具體的發(fā)展過程中的重要的主流發(fā)展方向。從當(dāng)前的實際發(fā)展形勢上來看，數(shù)字化儀器與微處理器當(dāng)前，不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上，都是取得了較大的進(jìn)步和系統(tǒng)性的發(fā)展，從其當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展方向和具體的技術(shù)發(fā)展背景上來看，一個內(nèi)藏微處理器的儀表也代表著我國的電壓表能夠較好的實現(xiàn)儀器儀表的有效的結(jié)合，在其具體的相關(guān)功能實施和發(fā)展的過程中，較之于過往，也是得到了較大程度的發(fā)展和系統(tǒng)性的予以延伸，功能的多樣化的發(fā)展，使得其內(nèi)部的相關(guān)結(jié)構(gòu)也是更加的優(yōu)化的態(tài)勢。當(dāng)前這樣的一種技術(shù)模式較之于過往，不管是從哪個層面上來看，都是取得了較大的發(fā)展和系統(tǒng)性的突破，從其當(dāng)前的實際發(fā)展前景和發(fā)展勢頭上來看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，其當(dāng)前的發(fā)展優(yōu)勢也是表現(xiàn)的較為明顯的，這樣的一種發(fā)展進(jìn)度已經(jīng)被無數(shù)的事實情況較好的管理和系統(tǒng)性的予以了證實。從客觀的層面上來看，微處理器的儀表是具備下述的相關(guān)特征的：①測量過程的軟件控制實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲以及相關(guān)的控制功能，是當(dāng)前的電壓表在具體的實施和使用的過程中，一個又一重要的特點(diǎn)；②在具體的測量事宜實施和執(zhí)行的過程中，對于其具體的軟件功能以及數(shù)據(jù)處理功能，實現(xiàn)了較好的實施和有效的管理控制，進(jìn)而使得整個儀器的功能更加的簡便易行，這也是這類儀器，在具體的實施和執(zhí)行的過程中，又一重要的發(fā)展特點(diǎn)；③以其軟件為主體的智能儀器在使用的便捷性、功能多樣化等諸多的相關(guān)方面實現(xiàn)了較大程度的實施和系統(tǒng)性的發(fā)展，整個過程也是更加的靈活便捷。圖2.37SEG-MPX4-CC-BLUE引腳2.3.2LED譯碼方式本設(shè)計系統(tǒng)中為了簡化硬件線路設(shè)計，LED譯碼采用軟件編程來實現(xiàn)。由于本設(shè)計采用的是共陰極LED，其對應(yīng)的字符和字段碼如下表2.2所示。表3.2共陰極字段碼表顯示字符共陰極字段碼03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FH2.4雙D正沿觸發(fā)器74LS74引腳如圖2.4所示。圖2.474LS74引腳2.5總體電路設(shè)計整個電路是以單片機(jī)控制為核心，通過信號衰減，放大，采樣處理，顯示出來。經(jīng)過以上的設(shè)計過程，可設(shè)計出基于單片機(jī)的簡易數(shù)字直流電壓表硬件電路原理圖如圖2.5所示。圖2.5簡易數(shù)字電壓表電路圖三、系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1程序設(shè)計總方案根據(jù)模塊的劃分原則，將該程序劃分初始化模塊，A/D轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序。三個程序模塊構(gòu)成了整個系統(tǒng)軟件的主程序，如圖3.1所示。圖3.1數(shù)字式直流電壓表主程序框圖3.2系統(tǒng)子程序設(shè)計3.2.1初始化程序所謂初始化，是對將要用到的51單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作狀態(tài)設(shè)定，初始化子程序的主要工作是設(shè)置定時器的工作模式，初值預(yù)置，開中斷和打開定時器等。3.2.2A/D轉(zhuǎn)換子程序其轉(zhuǎn)換流程圖如圖3.2所示。圖3.2A/D轉(zhuǎn)換流程圖3.2.3顯示子程序程序流程圖如圖3.3所示。圖3.3顯示子程序流程圖四、仿真調(diào)試與系統(tǒng)性能分析4.1軟件調(diào)試Proteus軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。他在具體的實施過程中，一方面是具有較為強(qiáng)大的具體的仿真功能的完成和建立的，還能夠較好的實現(xiàn)對其周邊的相關(guān)的元器件的配置和良好的管理。他是當(dāng)前使用的最為廣泛和普及的單片機(jī)系統(tǒng)，而且相關(guān)的設(shè)備，在這樣的一個過程中，發(fā)揮出來的綜合作用，也是尤為重大的。盡管從當(dāng)前我國實際的發(fā)展趨勢上來看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，他在我國，還是處于最初級的起步發(fā)展的階段，但是已經(jīng)受到了越來越多的人的關(guān)注和認(rèn)可，越來越多的人，在實現(xiàn)對這樣的一種系統(tǒng)的使用和具體的管理過程中，也是獲得了很多的良好的實施成效和客觀性的發(fā)展成效的建立。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，最終實現(xiàn)了整個系統(tǒng)性的設(shè)計過程，不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上，都得到了大力的發(fā)展和系統(tǒng)性的予以設(shè)計的態(tài)勢的高效的運(yùn)營和具體的實施態(tài)勢的執(zhí)行，這一點(diǎn)是尤為重要的，也是當(dāng)前迫切的需要關(guān)注和重點(diǎn)的予以解決的問題。本次課題用到時該軟件版本是ProtelDXP2004.Altium公司作為EDA領(lǐng)域里，獨(dú)占鰲頭的公司，在原來Protel99SE的基礎(chǔ)上，通過最為先進(jìn)的軟件實施技術(shù)和具體的軟件管理方法的執(zhí)行，率先推出了一款基于Windows2000和WindowsXP操作系統(tǒng)的EDA設(shè)計軟件ProtelDXP。ProtelDXP在原來的版本之上，不管是從硬件的層面上，還是從軟件的層面上，都是增加了一系列的新的功能的實施和系統(tǒng)性的完善。新的可定制設(shè)計環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動以及彈出面板，強(qiáng)大的過濾和對象定位功能并且實現(xiàn)其綜合的用戶界面的大幅度的提升和系統(tǒng)性的增強(qiáng)的態(tài)勢的執(zhí)行和完成。ProtelDXP是第一個將所有設(shè)計工具集于一身的板級設(shè)計系統(tǒng)，電子設(shè)計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成的一系列的數(shù)據(jù)模式的完成和系統(tǒng)性的實施，都是可以按照自己的主觀意愿來予以較好的執(zhí)行和系統(tǒng)性的管理的。ProtelDXP運(yùn)行是在其實際的瀏覽器實施和完善的基礎(chǔ)之上，并且對當(dāng)前的先進(jìn)的特點(diǎn)予以完善和執(zhí)行的前提之下，能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計過程。通過設(shè)計輸入仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣硬季€、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)融合，ProtelDXP在整個解決方案的實施和執(zhí)行的過程中，能夠維持一種系統(tǒng)性的管理和較好的設(shè)計的態(tài)勢的執(zhí)行，并且這樣的一種綜合的發(fā)展特征，也是需要重點(diǎn)的予以研究和較好的管理的。與較早的版本——Protel99相比，ProtelDXP2004不僅是在外觀上，較之于從前，得到了大幅度的提升和系統(tǒng)性的加強(qiáng)，同時在實現(xiàn)電路設(shè)計的同步化的發(fā)展和系統(tǒng)性的執(zhí)行，產(chǎn)生的綜合效益也是尤為重大的，同時整合了VHDL和FPGA設(shè)計系統(tǒng)，進(jìn)而最終使得其綜合的性能，較之于從前，得到了大幅度的提升和系統(tǒng)性的加強(qiáng)的態(tài)勢的完善和有效的執(zhí)行。1)整合式的元件與元件庫在ProtelDXP2004中采用整合式的元件,在一個元件里連結(jié)了元件符號(Symbol)、元件包裝(Footprint)、SPICE元件模型(電路仿真所使用的)、SI元件模型(電路板信號分析所使用的)。2)版本控制可直接由Protel設(shè)計管理器轉(zhuǎn)換到其他設(shè)計系統(tǒng)，這樣設(shè)計者可方便地將ProtelDXP2004中的設(shè)計與其他軟件共享。如可以輸入和輸出DXP、DWG格式文件，實現(xiàn)和AutoCAD等軟件的數(shù)據(jù)交換，也可以輸出格式為Hyperlynx的文件，進(jìn)而在實際的信號管理和系統(tǒng)的仿真執(zhí)行的過程中，最終呈現(xiàn)出來的綜合效果實現(xiàn)較大的發(fā)展。3)多重組態(tài)的設(shè)計ProtelDXP2004支持單一設(shè)計多重組態(tài)。對于同一個設(shè)計文件可指定要使用其中的某些元件或不使用其中的某些元件，最終實現(xiàn)了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)的呈現(xiàn)和系統(tǒng)性的執(zhí)行的態(tài)勢的完善和較好的加強(qiáng)。4)重復(fù)式設(shè)計ProtelDXP2004實現(xiàn)了重復(fù)式設(shè)計的模式的實施和完成，類似重復(fù)層次式電路設(shè)計，只要設(shè)計其中一部分電路圖，就可以在實際的電路圖實施和管理的過程中，維持一種多次的發(fā)展和多次使用的模式的執(zhí)行和管理，較之于其他的電路圖，這樣的一種電路圖在系統(tǒng)性的執(zhí)行和具體的管理過程中，也是存在著諸多的具有較為優(yōu)勢性的發(fā)展性能存在的。這項功能也支持電路板設(shè)計，包括由電路板反標(biāo)注到電路圖。5)新的文件管理模式ProtelDXP2004提供三種文件管理模式。能夠?qū)⒈姸嗟臄?shù)據(jù)存儲在單一的文件中，使之得到較大的發(fā)展和系統(tǒng)性的執(zhí)行，即Protel99SE的ddb，也可以存為Windows文件，即一般的分離文件，而不需要數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(ODBC)，就可以存取該文件，此外新增了一個混合模式，也就是在數(shù)據(jù)庫外存為獨(dú)立的Windows文件。6)多屏幕顯示模式對于同一個文件，設(shè)計者可打開多個窗口能夠在不同的屏幕中進(jìn)行實時的管理和系統(tǒng)的顯示。7)設(shè)計整合ProtelDXP2004強(qiáng)化了Schematic和PCB板的雙向同步設(shè)計功能。8)超強(qiáng)的比較功能ProtelDXP2004在比較功能的實施和執(zhí)行上，較之于從前，得到了大力的提升和系統(tǒng)性的加強(qiáng)，在兩個相同格式的文件進(jìn)行實時比較的過程中，能夠得到不同的版本之間的較大的差異性的發(fā)展特征的實施和執(zhí)行，也可以對不同格式的文件進(jìn)行比較，例如電路板文件與網(wǎng)絡(luò)報表文件等。9)強(qiáng)化的變更設(shè)計功能在ProtelDXP2004中，將相關(guān)的文件進(jìn)行系統(tǒng)的管理和實時的比較之后，所產(chǎn)生的報表文件能夠在實際的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)變更的過程中，發(fā)揮出尤為重要的作用，進(jìn)而最終實現(xiàn)其實際的管理和最終的設(shè)計成效維持一種較大的同步發(fā)展的特征的執(zhí)行。10)可定義電路板設(shè)計規(guī)則在實現(xiàn)原理圖的實施和系統(tǒng)性的設(shè)計過程中，定義電路板設(shè)計規(guī)則在具體的實施過程中，是一種較為實際的發(fā)展態(tài)勢的執(zhí)行和系統(tǒng)性的管理的。雖在先前版本的Schematic中就就對電路板的實際功能予以了較好的完成和系統(tǒng)性的管理，但是論其實際發(fā)揮出來的綜合來看的話，是存在著較大的不足之處的。而在ProtelDXP中，對于這樣的一項功能的實施和執(zhí)行，也是加大了關(guān)注和重視力度的，讓用戶能在畫電路圖時就能夠?qū)ζ渚唧w的設(shè)計規(guī)則，不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上，都能夠有一個系統(tǒng)的認(rèn)識和可觀的了解。11)強(qiáng)化設(shè)計驗證在ProtelDXP2004中強(qiáng)化了設(shè)計驗證的功能，讓電路圖與電路板之間，在轉(zhuǎn)換的過程中，維持一種更加精確的轉(zhuǎn)換態(tài)勢的實施和執(zhí)行，同時對交互參考的操作，在具體執(zhí)行的過程中，其綜合的難度也呈現(xiàn)出大幅度的降低的態(tài)勢。12)設(shè)計者可定義元件與參數(shù)ProtelDXP2004提供了無限制的設(shè)計者定義元件及元件引腳參數(shù)，所定義的參數(shù)能存入元件及原理圖里。13)尺寸線工具ProtelDXP2004提供了一組超強(qiáng)的畫尺寸線工具，在具體移動的過程中，會對其具體的尺寸予以較大程度的完善和系統(tǒng)性的修改，這對于PCB中一些層的定義，是大有裨益的，也是需要重點(diǎn)的關(guān)注和加強(qiáng)的問題。14)改善加強(qiáng)板層分割功能ProtelDXP2004提供了加強(qiáng)的板層分割功能，對于板層的分割自動以不同顏色來表示，進(jìn)而使得設(shè)計者在具體的管理和系統(tǒng)性的實施過程中，不管是從管理上，還是從實際的辨識度的執(zhí)行上，都能夠得到較大的方便。15)加強(qiáng)焊點(diǎn)堆棧的定義ProtelDXP2004板增強(qiáng)了焊點(diǎn)堆棧的定義與管理，設(shè)計者可以存儲所定義的焊點(diǎn)堆棧以供日后再使用。16)改良焊點(diǎn)連接線ProtelDXP2004提供自動修剪焊點(diǎn)連接線的功能，在后續(xù)的布線過程中，整個執(zhí)行過程，實施的過程中，更加的方便以及快捷。17)波形資料的輸出與輸入在ProtelDXP2004中可將仿真波形上各種資料輸出為電子表格格式，進(jìn)而使得其他的程序在具體的使用過程中，其綜合的使用難度會得到較大程度的降低，也可以輸入其他程序所產(chǎn)生的波形資料。18)加強(qiáng)繪圖功能ProtelDXP2004增強(qiáng)了波形窗口的繪圖功能，例如放置標(biāo)題欄、標(biāo)記畫線等，同時Windows的編輯功能在此也可以應(yīng)用。19)不同波形的重疊設(shè)計者可以將不同的波形放置在一起，也可以同時使用多個不同的Y軸坐標(biāo)。20)直接在電路板里分析設(shè)計者可以直接在PCB編輯器里進(jìn)行信號分析，通過這樣的一種方式，在具體的信號分析和信號管理的過程中，最終能夠呈現(xiàn)出來的綜合成果也是較為優(yōu)質(zhì)的。21)強(qiáng)化模型整合在ProtelDXP2004中提供了高速整合的元件，元件包括信號分析的模型（SIModel），設(shè)計者不必再為元件問題而煩惱了。Proteus軟件可以對基于微控制器的設(shè)計連同所有的周圍電子器件一起仿真，用戶甚至可以實時采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計進(jìn)行交互仿真。4.2顯示結(jié)果及誤差分析4.2.1顯示結(jié)果（1）當(dāng)IN0口輸入電壓值為4.99V時，顯示結(jié)果如圖4.1所示，測量誤差為0V。圖4.1輸入電壓為4.99V時，LED的顯示結(jié)果（2）當(dāng)IN0輸入電壓值為2.50V時，顯示結(jié)果如圖4.2所示。測量誤差為0.02V。圖4.2輸入電壓為2.50V時，LED的顯示結(jié)果4.2.2誤差分析通過以上仿真測量結(jié)果可得到簡易數(shù)字電壓表與“標(biāo)準(zhǔn)”數(shù)字電壓表對比測試表，如下表4.1所示：表4.1簡易數(shù)字電壓表與“標(biāo)準(zhǔn)”數(shù)字電壓表對比測試表標(biāo)準(zhǔn)電壓值/V簡易電壓表測量值/V絕對誤差/V0.000.000.000.500.500.001.000.990.011.501.500.002.001.990.012.502.480.023.002.990.013.503.480.024.003.990.014.504.480.024.994.990.004.3系統(tǒng)性能分析具體體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）數(shù)字電壓表系統(tǒng)中對于外界被測電壓的變化反應(yīng)不夠靈敏，變化比較慢，主要是因為ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換速率不夠；（2）數(shù)字電壓表系統(tǒng)測量的外界電壓不夠準(zhǔn)確，跟用示波器或者高精度的電壓表測量的結(jié)果有偏差，主要是因為ADC芯片的位數(shù)不夠；（3）而且ADC的參考電壓不準(zhǔn)確也會造成測量結(jié)果的不準(zhǔn)確；（4）另外很重要的影響因素是因為AD芯片的測量輸入電壓最大為5v，而設(shè)計的是25v，量程擴(kuò)大了五倍，運(yùn)用的是電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，如果用精密電阻可以做到很高的精度，而設(shè)計中用的是5%誤差的碳膜電阻，溫度系數(shù)高，而且不穩(wěn)定，這是很重要的一個影響因素。針對上述問題，理論上可以用一下方法進(jìn)行改進(jìn)：（1）在換用高精度的ADC芯片能夠改善測量精度的問題，一般用12位AD既能滿足要求；（2）運(yùn)用高精度的金屬膜電阻構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò)，能夠最大限度提高精度；雖然時間緊迫，最終按照仿真成功的原理圖焊接實物，并調(diào)試，調(diào)試成功！結(jié)論通過這樣的一次畢業(yè)設(shè)計過程中的親自動手實踐的過程，我能夠?qū)W到很多平時在書本中學(xué)不到的較多的知識，不僅是增長了我的見識，更多的是擴(kuò)充了我的生活閱歷，客觀來講，主要可以總結(jié)為以下幾個方面：1、在這樣的一次畢業(yè)設(shè)計，動手操作實踐的過程中，我能夠?qū)⑵綍r在書本中學(xué)到的理論知識與實踐的工作能夠予以高效統(tǒng)一的結(jié)合起來，進(jìn)而實現(xiàn)知識與知識之間的融會貫通，最終將書本上學(xué)到的知識，充分的應(yīng)用到具體的實踐以及生活之中。除此之外，在具體的實踐過程中，我能夠更加清晰的認(rèn)識到自己能力以及知識上的較大程度的欠缺以及許多的亟待完成和大力的改進(jìn)的問題，對于理論知識的重要性以及動手實踐的重要性，不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上，都有了更好的認(rèn)識和更加深刻的理解，能夠掌握到的知識，不管是從廣度上，還是從深度上，較之于從前，也是呈現(xiàn)出了較大程度的提升和加強(qiáng)，進(jìn)而最終實現(xiàn)整個設(shè)計過程，更加系統(tǒng)高效的予以實施和大力的發(fā)展加強(qiáng)態(tài)勢的完成。2、對單片機(jī)的工作機(jī)理和具體的運(yùn)營原理，也能夠有一個更加客觀的認(rèn)識和明確的理解。在具體的實踐和實際的設(shè)計過程中，我對于單片機(jī)的認(rèn)識，不再是像過往那樣，停留在較為膚淺的概念認(rèn)識和概念理解的層面上，更多的是對其具體的運(yùn)營機(jī)制和客觀的工作原理，有了更深的體會。并且，通過對單片機(jī)的工作原理的認(rèn)識和客觀的了解，自己也能夠親自動手，設(shè)計出一個相對較小的系統(tǒng)出來，進(jìn)而在實際的使用過程中，能夠發(fā)揮出來的綜合作用也是尤為重大的。3、使得我自己動手查找文獻(xiàn)資料的能力，實現(xiàn)了較大程度的提升和高效的加強(qiáng)。在整個系統(tǒng)性的管理和具體的設(shè)計事宜執(zhí)行的過程中，盡管是遇到了這樣或者是那樣的諸多的問題，但是通過自己的努力和自己不斷的實現(xiàn)對相關(guān)的文獻(xiàn)資料的查閱，在與老師以及同學(xué)的交流過程中，一步步的實現(xiàn)了這樣的一種問題的良好的解決和客觀的處理。從這樣的一個過程中，使得我的眼界不再是簡單的停留在書本的層面上，更多的是了解到了很多的書本之外的知識，進(jìn)而是我的見識以及眼界，實現(xiàn)了更大的開拓，更加的擅長于團(tuán)隊協(xié)作了，能夠更好的與他人進(jìn)行良好的交流和及時的互動，對別人的建議，更懂得去粗存精了，在這樣的一個過程中，更加的深刻的認(rèn)識到團(tuán)隊發(fā)展和團(tuán)隊管理的重要性了，因而，總的來講，通過這樣的一個過程中，更加的使得自身的綜合技能，得到了較大程度的進(jìn)步和系統(tǒng)性的予以提升。致謝在大家共同的幫助和努力下，我終于順利完成了畢業(yè)論文。本文可以說是大家共同努力的結(jié)晶和心血的凝聚，筆者只是該項成果的一個載體而已。在此，我只能用這蒼白的“謝謝”二字來向他們一一致敬。首先要感謝的是我的導(dǎo)師。本文從最初的選題到后來的選材、分析、定稿直至最后的反復(fù)修改和完善甚至打印都是在老師的一手指導(dǎo)下進(jìn)行的。同時，在學(xué)術(shù)研究之外，老師亦十分關(guān)心自己學(xué)生的思想和生活情況，他循循善誘的教導(dǎo)以及和藹可親的笑容通常使我體驗到豁然開朗的感覺。不管在學(xué)習(xí)、生活和工作上，我都得到了老師無私的關(guān)懷和幫助。在此，“感謝”真的顯得是那樣的力不從心。同時，還要感謝我的室友及同班同學(xué)，是他們的鼎力相助給了我不斷追求上進(jìn)的力量和勇氣，是他們思想的火花點(diǎn)燃了我持續(xù)奮斗的激情和信念。分別在即，向他們道聲“感謝!”各位評閱老師在百忙之中抽出寶貴時間對本文進(jìn)行詳細(xì)指導(dǎo)和評閱，筆者實在感激不盡。在此也要對這些辛勤工作的老師們表示衷心的感謝!最后，還要特別感謝我的家人及朋友，是他們無私的愛和默默的支持給了我今天的成績和榮譽(yù)，是她們在生活和精神上的支持，使我能夠順利完成學(xué)業(yè)。對他們的感激和愛將是我一生前進(jìn)的動力，謝謝你們!參考文獻(xiàn)[1]唐彬夏,許建明.基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計[J].電子世界,2013,01:132.[2]王瑾.基于Proteus的數(shù)字電壓表仿真設(shè)計[J].電子設(shè)計工程,2013,01:122-124+128.[3]劉瑞.基于單片機(jī)的數(shù)字直流電壓表的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2013,14:84.[4]王清清.單片機(jī)數(shù)字電壓表的設(shè)計[J].科技傳播,2013,21:203+206.[5]姜斌.基于單片機(jī)的交直流數(shù)字電壓表的設(shè)計[J].黑龍江科技信息,2014,05:50.[6]李成.基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計[J].晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2014,01:50-54.[7]杜江.單片機(jī)數(shù)字電壓表的設(shè)計淺述[J].電子制作,2014,08:79-80.[8]何小河.基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計[J].電子技術(shù)與軟件工程,2014,12:140.[9]李冰蕊,習(xí)聰玲,江文進(jìn).基于單片機(jī)數(shù)字電壓表的設(shè)計與制作[J].電腦編程技巧與維護(hù),2015,23:15+20.[10]范禮平.基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計與仿真[J].中國新通信,2015,24:149.[11]李航,李攀攀,韓利凱.基于單片機(jī)的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計[J].電子世界,2016,12:78.[12]車海波.基于STC89C52單片機(jī)的數(shù)字顯示電壓表仿真設(shè)計與應(yīng)用[J].智能城市,2016,08:160.附錄附錄1系統(tǒng)電路圖附錄2單片機(jī)控制源程序以下是數(shù)字電壓表的單片機(jī)控制源程序：#include<reg52.h>#include<intrins.h>//延時函數(shù)用#defineaddataP0//模擬電壓數(shù)據(jù)采集入口#defineDisdataP1//顯示數(shù)據(jù)段碼輸出口#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitSTART=P2^4;//啟動一次轉(zhuǎn)換位sbitALE=P2^3;//地址鎖存位sbitOE=P2^5;//0809輸出控制位sbitEOC=P3^7;//A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位sbitDISX=Disdata^0;//LED小數(shù)點(diǎn)控制位sbitk1=P3^5;//循環(huán)/單路選擇控制位sbitk2=P3^6;//顯示通道控制位sbitA=P2^0;sbitD=P2^1;sbitC=P2^2;ucharcodedis_7[11]={0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49,0x41,0x1F,0x01,0x09,0xFF};/*共陽8段LED數(shù)碼管段碼表0.1.2.3.4.5.6.7.8.9.不亮*/ucharcodescan_con[4]={0xf1,0xf2,0xF4,0xF8};//四位數(shù)碼管數(shù)值動態(tài)掃描顯示控制uchardataad_data[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//定義8個數(shù)據(jù)內(nèi)存單元uintdatadis[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//定義4個顯示數(shù)據(jù)單元和1個數(shù)據(jù)存儲單元/**********1ms延時子函數(shù)***********/delaylms(uintt)//t=1 { uinti,j; for(i=0;i<t;i++) for(j=0;j<100;j++) ; } /************顯示掃描子函數(shù)***************/scan() { uchark,n; inth; dis[3]=1; //通道初值為1 for(n=0;n<8;n++) //每次顯示8個數(shù)據(jù) {if(k2==0)break; dis[2]=ad_data[n]/51; dis[4]=ad_data[n]%51;//余數(shù)暫存 dis[4]=dis[4]*10;//計算十位 dis[1]=dis[4]/51; dis[4]=dis[4]%51; dis[4]=dis[4]*10;//計算百分位 dis[0]=dis[4]/51; for(h=0;h<100;h++) //每個通道顯示時間控制約為一秒 { if(k2==0)break;for(k=0;k<4;k++)//4位LED掃描控制 { if(k2==0)break;Disdata=dis_7[dis[k]]; if(k==2) { DISX=0; } P3=scan_con[k];//P3.0-P3.3控制四個數(shù)碼管的輸出 delaylms(3); P3=0xff; } } if(k2==1)dis[3]++;if(dis[3]>=8)dis[3]=0; } }/*************通道選擇函數(shù)*********************/tongdao() { uintm,i,n; dis[2]=ad_data[n]/51; dis[4]=ad_data[n]%51;//余數(shù)暫存 dis[4]=dis[4]*10;//計算十分位 dis[1]=dis[4]/51; dis[4]=dis[4]%51; dis[4]=dis[4]*10;//計算百分位 dis[0]=dis[4]/51; for(m=0;m<100;m++)//每個通道顯示時間控制約為一秒 {if(k2==0)break; for(i=0;i<4;i++)//4位LED掃描控制 { Disdata=dis_7[dis[i]]; if(i==2) { DISX=0; } P3=scan_con[i];//P3.0-P3.3控制四個數(shù)碼管的輸出 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