基于单片机的单相电压电流表设计

本科毕业设计（论文）

题目基于单片机的单相电压电流

表设计

********

学生姓名*** 学

号

教学院系电气信息学院

专业年级自动化2008级

副教授

指导教师*** 职

称

单位电气信息学院

辅导教师职

称

单位

完成日期2012年 6 月10日

Southwest Petroleum University

Graduation Thesis

Microcontroller-based single-phase voltmeter ammeter design

Grade: 2008

Name: ***

Specialty: Automation

Instructor: ***

School of Electronics Engineering and Information

2012-6

摘要

本文讲述了单相电压电流表的设计过程。该单相电压电流表以51系列单片机为中央处理器，可同时检测电网交流电压和用电电流，并将测量值显示在数码管上。设计主要研究了四个方面的内容：交流信号采样与处理、模数转换、单片机应用与编程、数码管驱动与显示。由于基于单片机的数字电压表或电流表具有抗干扰性能好、精度高、可扩展性强、集成方便、还可与上位PC机进行实时通信，解决了传统指针式模拟电压电流表功能单一、精度低、不能满足现代数字化工厂生产要求等问题，因而具有现实的研究意义。

关键词：单片机；电压表；电流表；数据采集；模数转换；数码管

Abstract

This article described the design process of the single-phase voltmeter and ammeter. This single-phase voltmeter and ammeter used 51 series microcontroller as its central processor. It could be used to detect the grid AC voltage and electric current, and the measured value was displayed in the digital tube. This article studied of four aspects: the AC signal sampling and processing, analog to digital converter, microcontroller applications and programming, digital tube drive and display. The microcontroller-based digital voltmeter and ammeter had a good anti-jamming performance, high precision, strong scalability, easy integration, and easy to communicate with the host PC in real time. It solved the problem that traditional pointer analog voltage ammeter was function shortage, low accuracy and failure to meet the requirements of modern digital factory production needs. So, it had a practical significance.

Keywords:microcontroller; voltmeter; ammeter; data acquisition; analog to digital conversion; digital tube

II

目录

摘要 ................................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................... II 目录 ............................................................................................................................. III 1 绪论 (1)

1.1 设计背景与意义 (1)

1.1.1 设计背景 (1)

1.2 电流电压表研究现状和特点 (1)

1.3 数字电压电流表的发展趋势 (3)

1.4 研究内容 (3)

2 方案设计 (4)

2.1 功能要求 (4)

2.2 系统框图构建 (4)

2.3 方案选型与论证 (4)

2.3.1 电压电流采集模块 (4)

2.3.2 信号处理模块 (5)

2.3.3 模/数转换模块 (5)

2.3.4 单片机控制模块 (7)

2.3.5 显示模块 (7)

3 硬件电路设计与元件选型 (9)

3.1 电压电流采集模块 (9)

3.1.1 电压采样 (9)

3.1.2 电流采样 (9)

3.2 信号处理模块 (10)

3.2.1 信号处理模块电路功能分析 (10)

3.2.2 信号处理模块电路设计 (10)

3.3 模/数转换模块 (12)

3.3.1 模/数转换模块功能分析 (12)

3.3.2 数/模转换模块电路设计 (15)

3.4 单片机控制模块 (16)

3.4.1 单片机控制模块功能分析 (16)

3.4.2 单片机模块电路设计 (19)

3.5 显示模块 (20)

3.5.1 显示模块功能分析 (20)

3.5.2 显示模块电路设计 (22)

4 硬件制作 (23)

4.1 焊接注意事项 (23)

4.2 芯片的焊接 (23)

4.3 特殊元器件的焊接 (24)

4.3.1 三极管 (24)

4.3.2 四位一体数码管 (24)

5 软件设计 (25)

5.1 A/D转换子程序设计 (25)

5.1.1 A/D转换程序流程图 (25)

5.1.2 A/D转换C语言程序如下： (26)

5.2 数码管显示程序设计 (27)

5.2.1 数码管显示程序流程图： (27)

5.2.2 显示子程序C语言代码 (27)

5.3 主程序设计 (28)

5.3.1 主程序设计 (28)

5.3.2 主程序代码 (29)

6 系统调试 (30)

6.1 采样模块、信号处理模块调试 (30)

6.2 单片机系统调试 (30)

6.3 软件调试 (31)

7 总结与展望 (33)

7.1 全文总结 (33)

7.2 设计展望 (34)

8谢辞 (35)

参考文献 (36)

IV

附录一 (37)

基于单片机的单相电压电流表设计

1 绪论

1.1 设计背景与意义

1.1.1 设计背景

当今社会，电能是最为广泛应用的能量形式，各种用电设备已经能为人们的各种需要而服务。人们的生活也因此而变得越来越方便舒适。随着各种各样基于电能的用电设备向人们的日常生活中渗透，为保证用电设备正常工作而为人们服务，人们对用电设备的工作状态的了解和控制要求也越来起高。这些工作状态包括电网电压、设备的工作电流、环境温度、湿度、压力等等，其中电网电压和工作电流是设备长期稳定可靠工作的前提，因而对电压电流的测量显得尤为重要。

交流电和直流电是电能的两种应用形式，二者各自拥有自己的特性和优势。在当今的技术条件下，以交流电的方式传输电能比用直流电的方式传输更容易实现，而且交流传输比直流传输产生的电能损耗小得多，故各国发电站发出的电能都是以交流方式传输到用户，这使得交流电与人们的生活紧密联系，不论是学习、工作还是娱乐都离不开交流电。电网电压在使用中会因为各种突变引起电压电流突变。有时大的电压变化可能损坏用电设备，特别是在工厂出现这种情况将会造成巨大的经济损失。因此能够实时地精确地显示电网电压和用电电流的数字电压电流表（Digital Voltmeter 简称DVM），能够方便上位机进行集中监控，是数字化时代智能生产迫切需要的电气设备。

交流数字电压电流表采用数字化测量技术，把连续的模拟量（交流输入电压和电流）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，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，应用前景广阔。新型数字电压表以其高准确度、高可靠性、高分辨率、高性价比等优良特性倍受人们的青睐。

1.2 电流电压表研究现状和特点

电压电流测量是电子测量的一个重要内容。测量仪器总的可分为两大类：即模拟式和数字式的。模拟式的电压电流表是指针式的。用磁电式电流表作为指示器，并在电流表表盘上以电压或电流刻度。它主要由电阻R和表头串联组成，测量部件表头的

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设计是利用载流线圈在磁场中受力矩作用的原理。数字式电压电流表首先将模拟量通过模/数（A/D）变换器变成数字量，然后用电子计数器计数，并以十进制数字显示被测电压值。

模拟式电压电流表由于电路简单、价廉，特别是在测量高频电压时，其测量准确度不亚于数字电压电流表，故在目前，在电压电流测量中仍将占有重要的地位。数字式电压电流表在近年来已成为极其精确，灵活多用的电子仪器，并且价格正在逐渐下降。数字式电压电流表能很好地与其他数字仪器相交接，因此在电压测量系统中是非常重要的。目前数字电压电流表具有实时显示、显示范围宽、分辨率高、输入阻抗高、集成度高、功耗小、抗干扰能力强、可扩展能力强等特点。与模拟式电压电流表相比，数字电压电流表具有如下特点：

(1)显示清晰直观，读数准确

传统的模拟式仪表必须借助于指针和刻度盘进行读数，在读数过程中不可避免的会引入人为的测量误差。数字电压电流表则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳读现象，测量结果就是唯一的。

智能数字电压电流表均带微处理器和标准接口，可配合计算机和打印机进行数据处理或自动打印，构成完整的测试系统。测量结果的准确度由系统误差与随机误差综合决定。

(2)分辨率高，测量范围宽

分辨率是指所能显示的最小数字（零除外）与最大数字的百分比。多量程DVM 一般可测量0～1000V直流电压，配上高压探头还可测上万伏的高压。

(3)扩展能力强

在数字电压电流表的基础上，还可扩展成各种通用及专用数字仪表、数字多用表和智能仪表，以满足不同的需要。

(4)测量速度快

数字电压表在每秒钟内对被测电压的测量次数，叫测量速率，单位是“次/S”。它主要取决于A/D转换器的转换速率和硬件电路的快速性。

(5)输入阻抗高，集成度高，微功耗

数字电压表具有很高的输入阻抗，通常为10MΩ～10000MΩ，最高可达1TΩ。并且新型数字电压表普遍采用CMOS大规模集成电路，整机功耗很低。

(6)抗干扰能力强（1）

基于单片机的单相电压电流表设计

数字电压表串模抑制比、共模抑制比各别可达100dB、80～120dB。高档DVM还采用数字滤波、浮地保护等先进技术，进一步提高了抗干扰能力。

1.3 数字电压电流表的发展趋势

采用新技术、新工艺制成的新型数字仪表及高档智能仪器已大量问世，新型数字仪表的发展主要有四个方向：

(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、通用化、系列化的模块所构成，给电路设计和安装调试、维修带来极大方便。

(3)多重显示仪表

为彻底解决数字仪表不便于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的两大优点。

模拟条图大致分成三类：

①液晶（LCD）条图，呈断续的条状，这种显示器的分辨率高、微功耗，体积小，低压驱动，适于电池供电的小型化仪表。

②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，分辨率较高，缺点是驱动电压高，耗电较大。

③LED光柱，它是用多只发光二极管排列而成。这种显示器的亮度大，成本低，但象素尺寸较大，功耗高，驱动电路复杂。

(4)制作简单化

1.4 研究内容

本设计是针对交流电压和电流采集系统的研究，以单片机为核心，设计并制作0～300V交流电压、0～5A交流电流的采集的硬件系统。在制作的硬件平台上编写相关程序实现交流电压电流的数据采集和显示。系统的核心处理器采用51系列单片机，通过硬件电路和软件编程，控制模数转换器工作和数码管显示。设计主要研究了四个方面的内容：交流信号采样与处理、模/数转换、单片机应用与编程、数码管驱动与显示。

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2 方案设计

2.1 功能要求

数字电压电流表是能够将模拟量的电压电流待测信号转换成数字量，再采用合适的单片机进行电压电流采样值的计算，并将计算结果送给数码管，以显示被测交流电压电流值的大小。这个过程中需要完成硬件、软件系统设计，并使最终的数字电压电流表具备如下功能：

（1）电压值、电流值同步显示

（2）电压测量范围0～300V，误差2V

（3）电流测量范围0～5A，误差0.03A

2.2 系统框图构建

根据以上分析，可以构建出本设计的系统框图。本设计主要由五大模块组成：电压电流信号采集模块、信号处理模块、模/数转换模块、单片机控制模块和显示模块。按系统功能实现要求，控制模块采用单片机。系统总体框图如图2.1所示：

图2.1 系统总体框图

2.3 方案选型与论证

2.3.1 电压电流采集模块

方案一：电阻分压分流采样

通过将电阻串联或并联到待测电路中，待测电流流过电阻，从而采集到电压电流值。

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方案二：电压电流互感器采样

互感器(instrument transformer)是按比例变换电压或电流的设备。它能将输入的高电压或大电流待测信号按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。使用互感器能隔开高、低电压系统，从而保证人身和设备的安全。

方案一主要适用于小电压小电流信号的采样，其优点是接线简单，易于实现，但由于将电阻在原电路网络中的介入，功率损耗增大，且会对原信号产生干扰，故采样误差相对较大。方案二适用于高电压、大电流的采样，由于其采用变压器原理，功率损耗极低，而且很好地实现了电气隔离，采样过程对原信号无影响。考虑到二者都易于实现，但方案二对于电压大小为220V左右的交流电信号的采样过程优越性明显，故选择方案二来实现。

2.3.2 信号处理模块

首先，模/数转换器只能对0～5V的直流电压信号进行处理，因而需要对采样来的小信号交流电进行整流，通过多种处理，最终使处理电路的输出电压能被模/数转换芯片有效接收并进行转换。其次，整流出来的电压电流信号通常含有比较大的纹波，因此需要用电容和电阻设计平波电路。

通过以上分析，信号处理模块需要设计整流电路和平波电路。

2.3.3 模/数转换模块

方案一：采用双积分A/D转换技术

积分型A/D工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片A/D转换器大多采用积分型。

特点：精度高，抗干扰能力强。但高精度的双积分A/D芯片价格较贵，设计系统的成本相对较高。

方案二：采用比较型A/D转换器

比较型A/D转换器分为并行比较型和串行比较型。并行比较型A/D采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称Flash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转

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换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频A/D转换器等速度特别高的领域。

串行比较型A/D结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型A/D转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为 Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现A/D转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型A/D，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型A/D，现代的分级型A/D中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类A/D速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。

该方案的特点是：测量速度快(最高可达每秒100万次以上)，电路比较简单，但抗干扰能力差。

方案三：采用逐次比较型A/D转换器（ADC0809）

逐次比较型A/D（如ADC0808/ADC0809）由一个比较器、A/D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依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1，把数据送入A/D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1保留，如果转换的模拟量比输入的模拟量大，则1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2.2所示：

图2.2 逐次逼近式A/D转换器原理图

特点：价格便宜，容易购买，但精度较低。

由于ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器，带有8位模拟量输入通道，有通道地址译码锁存器，使用方便。采用ADC0809作为本设计的模/数转换芯片时，其能达到的电压转换精度为1.2V，电流转换精度为0.02A，符合本设计的性能指标要求，且

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能满足本设计的功能要求，因而模/数转换模块选用方案三——逐次逼近型A/D转换器（ADC0809）(2)。

2.3.4 单片机控制模块

单片机是整个系统的核心，是本设计指定的控制器。单片机的集成度高、体积小、可靠性好、控制功能强、工作电压低、功耗低、易扩展、价格低，对于本设计而言，单片机是较理想的控制器。

2.3.5 显示模块

方案一：采用LCD显示

LCD(Liquid Crystal Display)是利用液晶分子的物理结构和光学特性进行显示的一种技术。液晶分子是介于固体和液体之间的一种棒状结构的大分子物质，在自然形态，具有光学各向异性的特点，在电(磁)场作用下，呈各向同性特点。

整个LCD Panel 由上下玻璃基板和偏振片组成，在上下玻璃之间，按照螺旋结构将液晶分子有规律的进行涂层。液晶面板的电极是通过一种ITO的金属化合物蚀刻在上下玻璃基板上。液晶分子的排列为螺旋结构，对光线具有旋光性，上下偏振片的偏振角度相互垂直。在上下基板间的电压为0 时，自然光通过偏振片后，只有与偏振片方向相同的光线得以进入液晶分子的螺旋结构的涂层中，由于螺旋结构的旋光性，将入射光线的方向旋转90 度后照射另一端的偏振片上，由于上下偏振片的偏振角度相互垂直，这样入射光线通过另一端的偏振片完全的射出，光线完全进入观察者的眼中，看到的效果就为白色。而在上下基板间的电压为一交流电压时，液晶分子的螺旋结构在电(磁)场的作用下，变成了同向排列结构，对光线的方向没有作任何旋转，而上下偏振片的偏振角度相互垂直，这样入射光线就无法通过另一端的偏振片射出，光线无法进入观察者的眼中，看到的效果就为黑色。这样通过在上下玻璃基板电极间施加不同的交流电压，即可实现液晶显示的两种基本状态亮(On)和暗(Off)。

特点：显示内容丰富，采用数字接口，体积小、重量轻、功率消耗小，但编程复杂，价格较高。

方案二：采用LED显示

数码管（LED）是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；

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按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳极码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴极数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数极码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

特点：工作电压低，功耗低，单色性好，响应速度快，体积小，抗振性能和抗冲击性能好，编程容易，价格较便宜。

本设计对显示要求不高，只需要显示相应的数值，这两种方案都能做到，但考虑到LED数码管价格便宜，控制和编程简单，故显示模块采用方案二实现。

经过仔细分析与论证，系统各模块的最终方案确定如下：

(1)电压电流采集模块：采用电压电流互感器采样。

(2)信号处理模块：整流电路和平波电路。

(3)模/数转换模块：采用逐次逼近型A/D转换器（ADC0809）。

(4)控制模块：单片机。

(5)显示模块：采用LED数码管显示。

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3 硬件电路设计与元件选型

3.1 电压电流采集模块

3.1.1 电压采样

由于被测电压是电压较高的交流电，所以应该把它按比例的衰减成一个安全的同特性、不失真的交流小信号，这个过程在前面已经提到，采用电压互感器来实现。

这里选用“兵字”公司的电压互感器TV1013-1来实现。该器件的原理是电流型电压互感器，即次级输出的电流值大小与输入的电压成正比，所以次级电路不允许开路使用，使时在次级接入采样电阻，电阻两端的电压就是被测电压的一个采样值。电压互感器TV1013-1的外观图和串电阻法采样图如图3.1和图3.2所示（3）：

图3.1 电压互感器外观图

图3.2 电压互感器采样图

3.1.2 电流采样

由于被测量的流过用电器的交流电通常比较大，所以应该把它按比例的衰减成一个安全的同特性、不失真的交流小信号，这里采用“兵字”公司的TA1419-01型电流互感器来实现。它的电阻法采样如图3.3所示：

图3.3 电流互感器采样图

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TA1419-01型电流互感器中间有一个通孔，应用时将待测电线穿过此孔，它输出的小信号电流也是与输入电流成线性比例的，使用时在输出端串接电阻，即可采样到电压。

3.2 信号处理模块

3.2.1 信号处理模块电路功能分析

该模块主要是将电压电流采样模块采样到的交流电压信号，进行整流和平波处理，使其变成能被下一级模/数转换芯片可处理的0-5V直流信号。

3.2.2 信号处理模块电路设计

3.2.2.1 电压检测及处理

此模块用于采样被检测电压信号，最终的输出量作为ADC0809输入量进行模/数转换，因此需要把模拟量转换成数字量。采样来的小信号还需要进一步的处理，包括整流和平波，这在前面已经提到。终上所述，可以得到电压处理模块的框图如图3.4所示：

直流输出

ADC0809输入

图3.4 电压信号处理原理框图

基于单片机的单相电压电流表设计 3.2.2.2 电流检测及处理

此模块用于采样被检测电流信号，最终的输出量作为ADC0809输入量进行模/数转换，因而和电压模块一样都需要把模拟量转换成数字量。采样来的交流小信号还需要处理成直流信号，故要进行整流和平波，基本和电压采样电路一致。终上所述，可以得到电流处理模块的框图如图3.5所示：

直流输出 ADC0809输入

图3.5 电流信号处理原理框图

根据以上分析，本模块需要的关键元器件有电压互感器TV1013-1、电流互感器TA1419-01、运算放大器LF353、最大阻值500欧电位器等。电路设计如图3.6所示：

图3.6 电压处理电路设计图

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电流模块的电路图与电压图一致，只是一级放大反馈电阻的大小不一样，对于电压模块其电阻值为1兆欧；对于电流模块，其阻值为500千欧。故在此略去电流模块电路图。

3.3 模/数转换模块

3.3.1 模/数转换模块功能分析

信号处理模块输出的电压是模拟量，不能用于单片机处理，更不能直接用来驱动数码管显示，故需要采用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号。该模块的主要功能是将信号处理模块输出的0-5V的直流电压信号进行A/D转换，并将转换出来的结果送给单片机处理。本模块采用ADC0809作为核心处理芯片，为了能保证它可靠地工作，需要对它的各控制端的控制方法进行学习。

ADC0809的主要特性：

（1）它是具有8路模拟量输入、8位数字量输出功能的A/D转换器。

（2）转换时间为100μs。

（3）模拟输入电压范围为0-5V，不需零点和满刻度校准。

（4）低功耗，约15mW。

ADC0809的内部逻辑结构如图3.7。

图3.7 ADC0809逻辑结构图

由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量

判断电流表电压表测量对象及电路的连接方式专题

判断电流表、电压表的测量对象及电路的连接方式专题技能一、判断电路中的电表是电流表或电压表的一种方法 下列各图中，电路连接没有错误，电表均有正常示数，请判定甲、乙各是电流表还是电压表 分析：我们知道，在正常使用情况下，电流表是串联在电路中，而电压表是并联在电路中的，若将电流表所在处换成一段导线，则原电路肯定不会出现短路；但若将电压表所在处换成一段空导线，则原电路必出现短路，因此，欲判定哪个电表，只要将该表所在处换成空导线，暂时用纸遮盖住其余表所在支路，通过看删减后的电路是否出现短路，便可使问题迎刃而解。 其遵循的规律是：删减后，能使电路出现短路的，则所要判定的那个电表便是电压表；不能使电路出现短路的，则所要判定的那个电表是电流表。 下面我们用上述方法判定图1所示电路中的电表，先判定甲表。将原电路删减为图1（a）所示（实际上，不必重新画图，只要将乙表所在支路遮盖住，把甲表的圆圈换成空导线即可。下同）。由图可知，此时R1与R2并联，电路没有出现短路，因此甲表是电流表；再判定乙表，将原电路删减为图1（b）所示，由图可以看出，R2被其下方导线短路，因此乙表是电压表。 教学实践表明，运用此种方法判定电表，所依据的的原理简单易懂，操作简便、快速。本文篇首中另外两图中的电表各为何表？请同学们按照上述方法自己判定。 （答案：图2中甲为电流表，乙为电压表；图3中甲为电压表，乙为电流表） 技能二、含有电表时判断用电器的连接方式的技巧：通常是把电压表先看成开路，可以从电路中先去掉；把电流表看作是一根导线。同时也把被短路的用电器去掉。

技能三、判断电压表的测量对象时，通常可以用“移线法”，即移动电压表的两个接线柱，观察它最终是并在哪个用电器两端，那么测的就是那个用电器两端的电压。但移线的条件是：只有是导线或相当于导线（如电流表、闭合的开关）的才能够移动，而用电器、电压表、电源、电阻等就不能够移动。 巩固练习 如图1所示：现有两只灯泡它们既可以串联也可以并联，那么在串联时三个圆圈中该填入何种电表符号，在并联时，又该填入什么电表符号？ （1）串联时，A是，B是，C是。 （2）并联时，A是，B是，C是。 2、如图2所示的电路中，把圆圈所代表的电表填入其电路符号。 3 （1 （2 （3 （4）电压表测量V1测两端的电压。 （5）电压表测量V2测两端的电压。

单片机课程设计-数字电压表

目录 1 引言 (1) 2设计原理及要求 (2) 2.1数字电压表的实现原理 (2) 2.2数字电压表的设计要求 (2) 3软件仿真电路设计 (3) 3.1设计思路 (3) 3.2仿真电路图 (3) 3.3设计过程 (3) 3.4 AT89C51的功能介绍 (4) 3.4.1简单概述 (4) 3.4.2主要功能特性 (5) 3.4.3 AT89C51的引脚介绍 (5) 3.5 ADC0808的引脚及功能介绍 (7) 3.5.1芯片概述 (7) 3.5.2 引脚简介 (7) 3.5.3 ADC0808的转换原理 (7) 3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (8) 3.6.1芯片概述 (8) 3.6.2引脚介绍 (8) 3.7 LED数码管的控制显示 (8) 3.7.1 LED数码管的模型 (8) 3.7.2 LED数码管的接口简介 (9) 4系统软件程序的设计 (10) 4.1 主程序 (10) 4.2 A/D转换子程序 (10) 4.3 中断显示程序 (12) 5电压表的调试及性能分析 (13) 5.1 调试与测试 (13) 5.2 性能分析 (13) 6电路仿真图 (14) 7总结 (15) 参考文献 (16)

附录1 源程序 (17) 附录2 仿真原理电路 (23)

1 引言 随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器／计数电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。 数字电压表（DigitalVoltmeter）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。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。本章重点介绍单片机A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原目前，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，示出强大的生命力理。 本设计AT89C51单片机的一种电压测量电路,该电路采用ADC0808一种基于A/D转换电路，测量围直流0～5V 的4路输入电压值，并在四位LED数码管上显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019V，测量误差约为正负0.02V。

单片机课程设计完整版样本

课程设计( 论文) 课程名称单片机 题目名称简易密码锁的设计学院高等技术学院 专业班级高1 1 0 9 学号3869 学生姓名刘欢 指导教师胡立强 11月28 日 目录

一，任务目的 (3) 二，任务要求 (3) 三，电路与元器件 (4) 四，程序设计 (5) 五，程序运行测试 (6) 六，任务小结 (7) 七，心得体会 (8) 八，参考文献 (9) 1.任务目的

经过对具有四个按键输入和一个数码管显示的简易密码锁的设计与制作, 让读者理解C语言中数组的基本概念和应用技术, 并初步了解单片机与键盘和LED数码管的接口电路设计及编程控制方法。 2.任务要求 在一些智能门控管理系统, 需要输入正确的密码才能开锁。基于单片机控制的密码锁硬件电路包括三部分: 按键、数码显示和电控开锁驱动电路, 三者的对应关系如图表3.16所示。 表3.16 简易密码锁状态 简易密码锁的基本功能如下: 4个按键, 分别代表数字0,1,2,3: 密码在程序中事先设定, 为0-3之间的一个数字; 上电复位后, 密码锁初始状态为关闭, 密码管显示符号”—”; 当按下数字键后, 若与事先设定的密码相同, 则数码管显示字符”P”, 打开锁, 3秒后恢复锁定状态, 等待下一次密码的输入, 否则显示字符”E”持续3秒, 保持锁定状态并等待下次输入。 3.电路与元器件 根据任务要求, 用一位LED数码管作为显示器件, 显示密码锁的状态信息, 数码管采用静态连接方式; 4个按键连接到P0口的低四位

P0.0-P0.3引脚, 设P0.0连接数字”0”按键、P0.1连接数字”1”按键, 依次类推; 锁的开、关电路用P3.0控制的一个发光二极管代替, 发光二极管点亮表示锁打开, 熄灭表示锁定。根据以上分析, 采用如图3.21所示的连接电路。 图3.21 简易密码锁电路 简易密码锁电路所需元器件清单如表3.17所示。 元器件名称参数数量元器件名 称 参数数量 插座DIP40 1 电阻103 1 单片机AT89SC51 1 电解电容22UF 1

电路及电流表电压表应用典型练习题(含答案)

电路、电流表、电压表经典练习题（含答案） 编辑整理：王老师 一、选择题 1．用电压表测灯L 1的电压，正确的电路图是（ ） 2．下图是直接用电压表测电灯L 2两端电压的电路图，其中正确的是（ ） 3．在如图所示的四个电路中，根据电压表的读数，能测得灯L 2两端的电压的电路图有（ ） A ．只有（1） B ．（1）和（2） C ．（1）（3）和（4） D ．（1）（2）（3）和（4） 4、在如图所示的电路中：（1）当接通开关S 后，电压表的示数表示（）． (2）当断开开关S 后，电压表的示数表示（ ）．A ．1L 两端电压 B ．2L 两端电压 C ．电源电压D ．1L 和2L 两端电压 第4题图 第5题图 5．要测量小灯泡1L 两端的电压，以下四个电路图中正确的是（ ）． 6．如图，当开关S 闭合时，电压表所测的电压是（ ）．A ．灯2L 的电压 B ．灯1L 的电压 C ．电源的电压 D ．灯1L 和2L 的电压 第6题图 第7题图 第8题图 第9题图 7．如下图所示，当开关断开时，因为电路中没有电流，但电压表示数不为零的是（ ）． 8．在某电路中，两只灯泡两端的电压相等，由此可知，两灯泡的连接方式是 A ．一定是串联的 B ．一定是并联的 C ．串联、并联都有可能 D ．无法判断 9．仔细观察下面电路图，若开关S 由断开到闭合，电压表的示数变化情况为（ ） A ．不变 B ．增大 C ．减小 D ．无法确定 10．在两个灯泡串联的电路中，用三只电压表分别测各部分的电压，如图示电路.已知V 1、V 2、V 3 三个电压表测出的值分别是U 1、U 2、U 3，则它们的大小关系正确的是（ ）： A ．U 1=U 2 B ．U 1=U 2=U 3 C ．U 1+U 2=U 3 D ．U 1+U 2＞U 3

单片机课程设计数字电压表

单片机课程设计 ——电压表的设计 学院：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术 班级：2011150 学号：201115002 姓名：王冬冬 同组同学：凡俊兴 201115001

目录 1 引言 (1) 2设计原理及要求 (2) 2.1数字电压表的实现原理 (2) 2.2数字电压表的设计要求 (2) 3软件仿真电路设计 (2) 3.1设计思路 (2) 3.2仿真电路图 (3) 3.3设计过程 (3) 3.4 AT89C51的功能介绍 (4) 3.4.1简单概述 (4) 3.4.2主要功能特性 (5) 3.4.3 AT89C51的引脚介绍 (5) 3.5 ADC0809的引脚及功能介绍 (7) 3.5.1芯片概述 (7) 3.5.2 引脚简介 (8) 3.5.3 ADC0809的转换原理 (8) 3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (8) 3.6.1芯片概述 (8) 3.6.2引脚介绍 (9) 3.7 LED数码管的控制显示 (9) 3.7.1 LED数码管的模型 (9)

LED数码管模型如图3-6所示。 (9) 3.7.2 LED数码管的接口简介 (9) 4系统软件程序的设计 (9) 4.1 主程序 (10) 4.2 A/D转换子程序 (11) 4.3 中断显示程序 (12) 5使用说明与调试结果 (13) 6总结 (13) 参考文献 (14) 附录1 源程序 (15) 附录2原理电路 (19)

1 引言 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一种必不可少的测量仪器。数字电压表简称DVM，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[1]。 传统的指针式刻度电压表功能单一，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PC实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础[2]。以数字电压表为核心，可以扩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。目前，由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。 最近的几十年来，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也有了巨大的进步，从而促使了数字电压表的快速发展，并不断出现新的类型[4]。数字电压表从1952年问世以来，经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化（IC 化），另一方面，精度也从0.01%-0.005%。 目前，数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，因而，以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面[3]。 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容，本系统主要包括三大模块：转换模块、数据处理模块及显示模块。其中，A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理，最后驱动输出装置LED显示数字电压信号

单片机课程设计报告电子密码锁完整版

单片机课程设计报告电 子密码锁 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

山东交通学院 单片机原理与应用课程设计院（部）：轨道交通学院 班级：自动化121 学生姓名： 学号： 指导教师： 时间：— 课程设计任务书 题目电子密码锁设计 系 (部) 轨道交通学院 专业班级自动化121 学生姓名 学号 06 月 01 日至 06 月 12 日共 2 周 指导教师(签字) 系主任(签字) 年月日

目录 3.总体设计 (2)

4 密码比较模块 (6) (6) (8) (9) 附录 (10)

摘要 设计运用了ATMEL公司的AT89S52芯片系统，将微处理器、总线、蜂鸣器、矩阵键盘、存储器和I/O口等硬件集中一块电路板上，通过读取键盘输入的数据（密码）并储存到ATMEL912 24C08存储器中，然后判断之后键盘输入的数据与已存储的数据是否相同来决定打开密码箱或锁键盘或报警。在keil4软件中编程，系统可实现6位密码的处理，并通过控制步进电机控制密码箱门的电子锁，同时还可以修改改密码。利用单片机系统制作的密码箱安全性能更高，更易操作且体积小。 关键词：单片机、密码锁、修改密码 1.设计要求 本实验将实现六位数的电子密码锁。要求使用4X4 行列式键盘作为输入，并用LCD 实时显示。具体要求如下：1. 开机时LCD显示“welcome to use”，初始化密码为“123456”，密码可以更改。 2. 按下“10”，开始则显示“Enter Please:”。3. 随时可以输入数值，并在LCD上实时显示‘*’。当键入数值时，为了保密按从左到右依次显示‘*’，可键入值为0~9。 4. 按下“13”键，则表示确定键按下，进行密码对比。如相符则在LCD第一行显示“Open the door!”，同时指示灯亮起并且步进电机旋转一定的角度；如不符，则LCD第一行显示“Wrong password!”，并且蜂鸣器同时提示一下。如果密码连续三次错误则蜂鸣器连续响5下，并且持续5秒不能进行任何操作 5.在开锁状态下按下“12”键，进入修改密码状态，LCD同时提示“Enter new code!”。为删除按键，出入之后可以进行删除。按键为关闭按键，只有在打开状态下才可以关闭，按下之后LCD显示“Close the door!”。 2.功能概述 此设计分为四个功能模块。 第一模块：按键输入模块，用于密码的输入以及其他的密码操作按键。 第二模块：LCD模块，是与使用者交流的界面，用于显示各种状态下的内容。 第三模块：步进电机模块，用于控制密码锁的打开与关闭。 第四模块：24C08模块，用于储存输入的密码并读出来。 3.总体设计 本次设计作品的主要构成部分包括80C51单片机、LCD1602、24C08、矩阵按键、LED 等、蜂鸣器。如图1总体仿真图，图2实物图。 图1 总体电路图 图2 密码锁实物图 4.硬件设计 矩阵按键设计 如图3所示矩阵按键由P1口控制，了加强密码的保密性，采用一个4×4的矩阵式键盘可以任意设置用户密码（1-16位长度），从而提高了密码的保密性，同时也能减少与单片机接口时所占用的I/O口线的数目，节省了单片机的宝贵资源，在按键比较多的时候，通常采用这种方法。 每一行与每一列的交叉处不相同，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N根行线与M根列线，即可组成具有N × M 个按键的矩阵键盘。 在这种行列式矩阵键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确

电流表和电压表电路图连接

电路连接（电流表、电压表）专项训练 ?根据电路图，用铅笔代替连接实物图，导线不能交 叉。 二?根据所给出的实物图，在右边虚线框中画出电路图。 (4)S L 1 L2 L 1 V1 L2 V2 d i A15 S (5)A1 V1 (6) 111 L 1 L2 V2 S A1 V1 S A (4)

三?电路设计与计算。（必要的文字说明和计算过程） 1根据要求设计电路，画出电路图，并根据电路图连接实物图。有三个开关，S、S、S,两只灯泡，两只安培表，一只电压表。要求：闭合S i、S2,灯泡都不亮；闭合S、S3，L2亮；闭合S2、S3，亮；A l测量L i电流；A测量L i、 L2总电流；。电压表测量L2电压。 2?如图所示：图中有一处连接错误，请将它指出来。 若连接正确，S闭合，S i断开时，电压表V的示数为6V, A示数为0.5A，求电源电压和示数。再 闭合S i, A s示数增大0.3A，则经过灯泡L i的电流是多少？ 3. ______________________________________ 如图，电压表 V i、V2、V s的示数分别为5V、2 V、8V, 电流表的示数为0.4A。贝 U L i两端的电压为 _____________________________ V,L2两端的 电压为V, L 3两端的电压为 ________ V,电源电压为_____ V。 通过L i、L2、L3的电流分别是________ A、___A、____ A。 i、如图是电流表测量电流的实物连接图，画出电路图，标出电流表的正、负接线柱。 L i S2 S i

3、用所给的元件，根据要求连接实物图①L、L2并联②A测量L支路电流，A测量L2支路电流，A测量干路电流, 4、某同学用电流表测量电流时连接了如下图的电路： ①该图是测量L2中的电流，其中电流表的连线有什么错误？正、负接线柱接反了 ②若要测量通过L i中电流，只允许变动原图中的一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在原图中用虚线标出。 ③在②的基础上，若测量通过L i、L2的电流之和，也只许变动一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在图中用虚线标出。（估计各支路电流在0.4安左右）S做总开关。 S A2 A1 A3

串并联电路电压表、电流表

串并联电路、电压表、电流表 【学习目标】 1．掌握串、并联电路的特点，并能熟练地识别电路中元件之间的连接关系，能够运用串并联的规律理解计算电表的改装。 2．识别电路中各元件的连接关系，画出简明的等效电路图，以及电流表、电压表、电容等对电路的影响。 【要点梳理】 要点一、串联电路的特点和性质 1．基本特点 （1）在串联电路中，各处的电流相等，即 123n I I I I I =====L ． （2）串联电路的总电压等于各部分电压之和，即 123n U U U U U =++++L . （3）串联电路的等效总电阻为各电阻值之和，即 123n R R R R R =++++L ． 2．性质 （1）串联电路的电压分配关系：各个电阻两端 的电压跟它们的阻值成正比，即 或 123123=U :U :U R :R :R . 其中： 1 11232 2123 3 3123 =++=++= ++R U U , R R R R U U ,R R R R U U. R R R （2）串联电路的功率分配关系：各个电阻消耗的功 率跟它们的阻值成正比，即 或： 123123=P :P :P R :R :R 要点诠释： n 个相同的电阻R 串联后的总电阻 =R nR 总. 串联电路的总电阻大于其中任一部分电路电阻。 串联电路的每个电阻R 都分担了一部分电压，串联电路的这种作用叫作分压作用，起分压作用的电阻叫作分压电阻。 要点二、并联电路的特点和性质 1．基本特点 （1）并联电路中各支路的电压相等，即 123n U U U U U =====L ． （2）并联电路的总电流等于各支路电流之和，即 123n I I I I I =++++L ． （3）并联电路的等效总电阻R 与各支路的电阻 123,n R R R R L 、、的关系是： 12311111 n R R R R R =++++L ．

单片机课程设计报告——数字电压表[1]剖析

数字电压表 单片机课程设计报告 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2011 年3 月29 日

数字电压表电路设计报告 一、题目及设计要求 采用51系列单片机和ADC设计一个数字电压表，输入为0～5V线性模拟信号，输出通过LED显示，要求显示两位小数。 二、主要技术指标 1、数字芯片A/D转换技术 2、单片机控制的数码管显示技术 3、单片机的数据处理技术 三、方案论证及选择 主要设计方框图如下： 1、主控芯片 方案1：选用专用转化芯片INC7107实现电压的测量和实现，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是京都比较低，内部电压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉。 方案2：选用单片机AT89C51和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵；优点是转换京都高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。 基于课程设计的要求和实验室能提供的芯片，我选用了：方案2。 2、显示部分 方案1：选用4个单体的共阴极数码管。优点是价格比较便宜；缺点是焊接时比较麻烦，容易出错。 方案2：选用一个四联的共阴极数码管，外加四个三极管驱动。这个电路几乎没有缺点；优点是便于控制，价格低廉，焊接简单。 基于课程设计的要求和实验室所能提供的仪器，我选用了：方案2。

四、电路设计原理 模拟电压经过档位切换到不同的分压电路筛减后，经隔离干扰送到A/D 转换器进行A/D 转换。然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到LED 中显示。同时通过串行通讯与上位通信。硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为A/D 转换电路、LED 显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用汇编语言编程，利用Keil 和PROTEUS 软件对其编译和仿真。 一般I/O 接口芯片的驱动能力是很有限的，在LED 显示器接口电路中，输出口所能提供的驱动电流一般是不够的尤其是设计中需要用到多位LED ，此时就需要增加LED 驱动电路。驱动电路有多种，常用的是TTL 或MOS 集成电路驱动器，在本设计中采用了74LS244驱动电路。 本实验采用AT89C51单片机芯片配合ADC0808模/数转换芯片构成一个简易的数字电压表，原理电路如图1所示。该电路通过ADC0808芯片采样输入口IN0输入的0～5 V 的模拟量电压，经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道 D0～D7传送给AT89C51芯片的P0口。AT89C51负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示段码，并通过其P1口传送给数码管。同时它还通过其三位I/O 口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3产生位选信号，控制数码管的亮灭。另外，AT89C51还控制着ADC0808的工作。其ALE 管脚为ADC0808提供了1MHz 工作的时钟脉冲；P2.4控制ADC0808的地址锁存端 (ALE)；P2.1控制ADC0808的启动端(START)；P2.3控制ADC0808的输出允许端(OE)；P2.0控制ADC0808的转换结束信号(EOC)。 电路原理图如下所示，三个地址位ADDA,ADDB,ADDC 均接高电平+5V 电压，因而所需测量的外部电压可由ADC0808的IN7端口输入。由于ADC0808

单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》

单片机原理及应用课程设计报告设计题目： 学院： 专业： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 年月日 目录

设计题目：PWM直流电机调速系统 本文设计的PWM直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。 关键词：直流电机调速；定时中断；电动机；波形；LED显示器；51单片机 1 设计要求及主要技术指标： 基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM调速控制装置。 设计要求 （1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。 （2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。 （3）设计一个4个按键的键盘。 K1:“启动/停止”。 K2：“正转/反转”。 K3：“加速”。 K4:“减速”。 （4）手动控制。在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。在

手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。 （5）*测量并在LED显示器上显示电动机转速（rpm）. （6）实现数字PID调速功能。 主要技术指标 (1）参考L298说明书，在系统中扩展直流电动机控制驱动电路。 (2)使用定时器产生可控PWM波，定时时间建议为250us。 (3）编写键盘控制程序，实现转向控制，并通过调整PWM波占空比，实现调速； (4）参考Protuse仿真效果图：图（1） 图（1） 2 设计过程 本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上，运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间，以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性，使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。 本设计以控制驱动电路L298为核心，L298是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。可驱动2个电机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。 本设计以AT89C52单片机为核心，如下图（2），AT89C52是一个低电压，高性能 8位，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（），器件采用的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 图（2） 对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性：闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差（额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比）要小得多;当要求的静差率相同时, 闭环调速系统的调速范

单片机课程设计报告数字电压表

University of South China 单片机课程设计报告 设计课题：基于单片机的数字电压表设计专业班级：电卓103班 学生姓名：李文帅 指导教师：朱卫华 设计时间：2012年1月10日

内容摘要 电压表是测量仪器中不可缺少的设备，目前广泛应用的是采用专用集成电路实现的数字电压表。本系统以8051单片机为核心，以逐次逼近式A/D转换器ADC0809、数码管显示器为主体，设计了一款简易的数字电压表，能够测量0～5V的直流电压，最小分辨率为0.02V。 该设计大体分为以下几个部分，同时，各部分选择使用的主要元器件确定如下： 1、单片机部分。使用常见的8051单片机，同时根据需要设计单片机电路。 2、测量部分。该部分是实验的重点，要求将外部采集的模拟信号转换成数字信号，通过单片机的处理显示在显示器上，该部分决定了数字电压表的精度等主要技术指标。根据需要本设计采用逐次逼近型A∕D转换器ADC0809进行模数转换。 3、数码管显示部分。其中一位为整数部分，其余位小数部分。 索引关键词：8051 模数转换数码管显示

Contents Abstract The voltmeter is indispensable in measuring instruments and equipment, is widely used digital voltmeter ASIC implementation. 8051, successive approximation type A / D converter ADC0809 digital tube display as the main design of a simple digital voltmeter capable of measuring 0 to 5V DC voltage, minimum resolution of 0.02V . The design is divided into several parts, each part of the main components selected for use are determined as follows: 1, microcontroller part. Using a common 8051, according to the need to design a microcontroller circuit. 2, the measurement section. This part is the focus of the experiment, require external acquisition of the analog signal is converted into a digital signal through the microcontroller of the processing and display on the display, the portion determines the main technical indicators such as the precision of the digital voltmeter. According to the needs of the design using successive approximation type A / D converter ADC0809 analog-to-digital conversion. 3, the digital display section. One for the integer part, the remaining bits of the fractional part. Index Keywords: 8051 Analog-to-digital Conversion digital display.

单片机课程设计——基于C51简易计算器

单片机十进制加法计算器设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算，并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用4×4矩阵键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C 语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus仿真。 引言 十进制加法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词：单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减乘除

目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阳极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单..................................

电流表和电压表电路图连接

电路连接（电流表、电压表）专项训练 一．根据电路图，用铅笔代替连接实物图，导线不能交叉。 二．根据所给出的实物图，在右边虚线框中画出电路图。 三．电路设计与计算。（ 必 要的文字说明和计算过程） 1．根据要求设计电路，画出电路图，并根据电路图连接实物图。有三个开关，S 1、S 2、S 3，两只灯泡，两只安培表，一只电压表。要求：闭合S 1、S 2，灯泡都不亮；闭合S 1、 S 3，L 2亮；闭合S 2、 S 3，亮；A 1测量L 1电流；A 2测量L 1、L 2总电流；。电压表测量L 2电压。 2．如图所示：图中有一处连接错误，请将它指出来。 若连接正确，S 闭合，S 1断开时，电压表V 的示数为6V ，A 2 示数 为0.5A ，求电源电压和A 3的示数。再闭合S 1，A 3示数增 大0.3A ，则经过灯泡L 1的电流是多少？ 3．如图，电压表V 1 、V 2、V 3的示数分别为5V 、2 V 、8V ， 电流表的示数为0.4A 。则L 1两端的电压为 ____V,L 2两端的 V1 L1 V2 L1 L2 V1 V2 S S A15 V1 A1 V2 V1 L1 L2 L1 L2 L1 L2 V1 S A1 S S L1 L2 V1 S A1 V2 （4 （5 （6 V A S A V L1 L2 V1 A1 V2 S A V L1 L2 （4） （5） L 1 V 2 L 2 S 3 A 1 A 2 S 2 S 1 L L L 1 V V V (

电压为____V, L 3两端的电压为_____V,电源电压为____V 。 通过L 1 、L 2、L 3的电流分别是____A 、___A 、____A 。 1、如图是电流表测量电流的实物连接图，画出电路图，标出电流表的正、负接线柱。 3、用所给的元件，根据要求连接实物图①L 1、L 2并联②A 1 测量L 1 支路电流，A 2测量L 2支路电流，A 3测量干路电流，（估计各支路电流在0.4安左右）S 做总开关。 4、某同学用电流表测量电流时连接了如下图的电路： ①该图是测量L 2中的电流，其中电流表的连线有什么错误？正、负接线柱接反了 ②若要测量通过L 1中电流，只允许变动原图中的一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在原图中用虚线标出。 ③在②的基础上，若测量通过L 1、L 2的电流之和，也只许变动一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在图中用虚线标出。 ＋ － S L L A A ＋ － L L A A A S L 1 S L 2 A 1 A 2 A 3 ＋ － L L

单片机课程设计 数字电压表设计

《单片机原理及应用》课程设计报告书 课题名称数字电压表设计 名姓 学号 专业

指导教师 机电与控制工程学院月年日 1 任务书 电压表是测量仪器中不可缺少的设备，目前广泛应用的是采用专用集成电路实现的数字电压表。本系统以8051单片机为核心，以逐次逼近式A/D转换器ADC0809、LED显示器为主体，设计了一款简易的数字电压表，能够测量0～5V的直流电压，最小分辨率为0.02V。 该设计大体分为以下几个部分，同时，各部分选择使用的主要元器件确定如下： 1、单片机部分。使用常见的8051单片机，同时根据需要设计单片机电路。 2、测量部分。该部分是实验的重点，要求将外部采集的模拟信号转换成数字信号，通过单片机的处理显示在显示器上，该部分决定了数字电压表的精度等主要技术指标。根据需要本设计采用逐次逼近型A∕D转换器ADC0809进行模数转换。 3、键盘显示部分。利用4×6矩阵键盘的一个按键控制量程的转换，3或4位LED显示。其中一位为整数部分，其余位小数部分。 关键词：8051 模数转换LED显示矩阵键盘 2 目录

1 绪论 (1) 2 方案设计与论证 (2) 3 单元电路设计与参数计算 (3) 4 总原理图及参考程序 (8) 5 结论 (14) 6 心得体会 (15) 参考文献16 (7) 3 1.绪论 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DVM。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。 在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。本设计以8051单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0809、LED 显示器为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够测量1路0～5V直流电压，最小分辨率0.02V。 4 2.方案设计与论证 基于单片机的多路数字电压表电路的基本组成如图3.1所示。

单片机课程设计电阻测量(完整版)

课程设计报告课程名称:单片机课程设计 设计题目：电阻测量 院系：通信与控制工程系 专业：通信工程 班级： 学生姓名: 学号: 08409212 起止日期: 指导教师: 教研室主任：

摘要 本设计电阻测量是利用A/D转换原理，将被测模拟量转换成数字量,并用数字方式显示测量结果的电子测量仪表。通常测量电阻都采用大规模的A/D转换集成电路，测量精度高，读数方便，在体积、重量、耗电、稳定性及可靠性等方面性能指标均明显优于指针式万用表。其中，A/D转换器将输入的模拟量转换成数字量，逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将A/D转换器中各组模拟开关接通或断开，保证A/D 转换正常进行。A/D转换结果通过计数译码电路变换成BCD码，最后驱动显示器显示相应的数值。本系统以单片机AT89C52为系统的控制核心,结合A/D转换芯片ADC0809设计一个电阻测量表，能够测量一定数值之间的电阻值，通过四位数码显示。具有读数据准确，测量方便的特点。 关键词：单片机(AT89C52)；电压；A/D转换；ADC0809

目录 设计要求 (1) 1、方案论证与对比 (1) 1.1方案一 (1) 1.2方案二 (1) 1.3方案对比与比较................................... 错误！未定义书签。 2、系统硬件电路的设计 (2) 2.1振荡电路模块 (2) 2.2A/D转换电路模块 (3) 2.2.1主要性能 (3) 2.2.2 ADC0809芯片的组成原理 (4) 2.2.3 ADC0809引脚功能 (4) 2.3主控芯片AT89C52模块 (5) 2.3.1主要功能特性 (6) 2.3.2 主要引脚功能 (6) 2.4显示控制电路的设计及原理 (8) 3、程序设计 (9) 3.1初始化程序 (9) 3.2主程序 (10) 3.3显示子程序 (10) 3.4A/D转换测量子程序 (11) 4、调试及性能分析 (11) 4.1调试与测试 (11) 4.2性能分析 (12) 5、元件清单 (13) 6、总结与思考及致谢............................... 错误！未定义书签。参考文献. (13)

初三物理电流表、电压表和电路练习题

电流表、电压表和电路练习 1、如图所示某同学测得电路中的电流，试分别指出在这个 电路中：总电流是：；通过灯L1的电流是： ；通 过灯L2的电流是：. 2、二个灯并联在电路中，其中一个灯比较亮，另一个比较 暗，则它们两端的电压（） A、相等 B、亮的灯两端电压高 C、暗的灯两端电压低 D、无法确定 3、下列电路中测灯L1两端的电压，正确的是（） 第3题图 4.如图所示某同学测电路中的电压，试分别指出在这个电路中：总电压是：； L1两端的电压是：；L2两端的电压是：。 5、试在右面电路中的圆圈中填入合适的电表（电流表 和电压表） 6、试设计一个电路，二个灯泡串联，用一个电流表测 量通过其中一个灯泡的电流，用电压表测它两端的电压。 并画出相应的电路图。 7、如图。请按甲电路图连好乙图中实物图. 8、根据下图实物接线图画出电路图. 第4题图第5题图 第1题图 第6题图

9、将图中的各元件连接起来，要求S做总开关，S1、S2各控制一盏灯. 10、按电路图甲连接图乙中各元件组成电路. 11、在“用电流表测电流”的实验中，某同学用下图的接法来测量灯泡 的电流： ①如图，电流表的连接有什么错误？ ②现要测量通过A灯的电流，但只允许变动原图中的一根导线中的一 个端点的接线位置，应如何改动？ ③在②问已改动的基础上，若要测量通过A、B两灯的电流之和（即 测量通过电源的总电流），而且又只允许再变动一根导线上的一个端点 的接线位置，应如何改变？ 12、电视机的荧光屏上经常粘有灰层，这是因为电视机工作时，屏幕上 带有，而且有了的性质。 13、在干燥的秋冬季节，晚上脱毛衣时会发现一些小火花，并伴有“啪啪”的响声，这是由于脱毛衣时因起电，发生的缘故。 14、用毛皮摩擦过的橡胶棒吸引轻小纸屑后，纸屑又很快飞开，这是因为（） A、纸屑不带电，所以不能被橡胶棒吸引而飞开 B、纸屑质量太小，不能带电 C、纸屑带的是正电荷，同种电荷互相排斥，所以飞开 D、纸屑带的是负电荷，同种电荷互相排斥，所以飞开 15、在橡胶、人体、玻璃、陶瓷、铜、铝中，属于是导体的是；属于绝缘体的是。 16、验电器的工作原理是，作用是。 17、在图所示的电路中，电压表V1的示数为2.5 V，电压表V2的示数为3.8 V，则电压表V的示数应为________V. 18、如图所示,是一位同学所连的电路，他要测量L1两端的电压.他的电路有几处错误？请在图上用铅笔线改过来，并画出电路图. 19、将下图中右图的蓄电池、开关、灯泡L1和L2串联起来，用电压表V1测L1的电压，用电压表V2测L1和L2串联后的总电压.在图中用铅笔线表示导线画出连接方法然后画出电路图. 17题图18题图19题图