论文总字数：20099字

摘 要

本设计是用一个51单片机为核心设计制作一个检测电压的数字电压表。将此电压表的量程范围设定在0~20V，所测量的电压值还能通过液晶1602显示器显示出来，本次设计设计出的电压表的最大分辨率为0.10测量精确度不超过0.1%。。本文主要介绍数字电压表的基本工作原理和电路的设计以及连接。单片机与A/D转换器的接口电路的设计和液晶1602显示电路的设计构成了本次设计的总电路。本次设计还可以通过按键模块设定电压过高阈值报警。

单片机与A/D转换器的接口电路的设计主要是通过单片机控制A/D转换芯片的采样和转换，将输入的模拟量，经转换器转换后输出数字量。再将转换得到的数字量利用液晶1602显示出来。

关键字：单片机；电压表；测量；AD转换；液晶显示器

Digital multi-meter based on single chip microcomputer

Abstract

This design is to use a 51 s as the single chip core design of the production of a detection voltage of the digital voltage meter. Set meter range the voltage in 0~20V, the measured voltage value but also through the 1602 liquid crystal display, maximum resolution for the design of the design of voltage meter for 0.10 measurement accuracy does not exceed 0.1%. This paper mainly introduces the basic working principle o meter and digital voltage the design of the circuit and the connection. The design of interface single chip microcomputer circuit of and A/D converter and t of LCD 1602 display circuit constitute the main circuit of this design. The design can also be set by the button module he design voltage is too high threshold alarm.

The design of the interface circuit between the single chip microcomputer and A/D converter is mainly controlled by the single-chip control the sampling and microcomputer to conversion of the A/D conversion chip, the analog quantity of the input, the output digital quantity. Will be converted to the number of the use of liquid crystal display 1602

Keywords: MCU; Ten thousand meters; measurement; AD conversion; liquid crystal display

目 录

摘 要 I

Abstract II

引　言 1

第一章 绪论 2

1.1选题背景 2

1.2设计意义 2

1.3 发展历史 2

第二章 方案设计与论证 3

2.1 电压表系统的类型 3

2.2电压表的性能指标 3

2.3设计任务与要求 3

2.3.1设计任务 3

2.3.2设计要求 3

2.4 主控系统 4

2.5电源模块 4

2.6报警模块 4

2.7键盘与显示模块 4

第三章 硬件设计 6

3.1总体设计 6

3.1.1 系统框图 6

3.2 AD转换电路 7

3.2.1 ADS1115的主要特性 7

3.2.2 ADS111应用 7

3.2.3 ADS1115电压采集电路原理图 8

3.3 LCD1602显示模块 8

3.3.1 1602显示模块的简介 8

3.3.2 LCD1602的指令说明及时序 9

3.3.3 LCD1602的RAM地址映射及标准字库表 11

3.4主控电路 11

3.4.1单片机最小系统简介 11

3.4.2单片机复位电路 14

3.4.3单片机晶振电路 14

3.4 按键模块 15

3.5控制电路与AD转换模块 18

第四章 软件设计 19

4.1软件设计的内容 19

4.1.1系统概述 19

4.1.2使用Keil的注意事项 19

4.2软件设计的流程图 19

4.3液晶1602显示子函数 20

第五章 安装与调试 23

5.1硬件的焊接 23

5.1.1绘制原理图 23

5.1.2准备元器件 24

5.1.3排布元器件 24

5.1.4焊接元器件 24

5.1.5硬件的焊接 24

5.2软件调试 24

第六章 结束语 26

致 谢 27

参考文献（References） 28

附 录 29

第一章 绪论

1.1选题背景

90年代末期，电子方面的技术取得了飞速的发展，得益于此，社会各行各业各个领域都充满了电子产品的影子，电子产品的飞速发展极大地推进了社会生产力的发展并且进一步提高了社会信息化的进程，为了跟上社会信息化的脚步与时俱进电子产品也在飞快的更新换代。 20世纪50年代初的时候出现了最早的数字电压表，这时候开始电压表就不断地在进步发展到了60年代末期时,电压表逐渐兴盛起来，，它采用的技术并不是特别复杂即数字化测量技术，其原理就是把连续模拟量信号，也就是一个连续的电压信号转化为不连续数字量，再将这个数字量信号加以处通过显示器显示出来。之所以会出现这样的的测量仪表，在系统的自动控制领域中广泛的使用电子计算机方面的技术，为了满足及时控制数据处理的各种需求提出了将被控量转化为数码的概念；另一方面，电子计算机的喷井式的发展，也因为这样使得人们对于脉冲电路技术的需求也与日俱增，这些客观方面的原因都为数字化仪表的出现打下了坚实基础。所以可以说电子计算机的发展和数字化的进步都是相辅相成的；为了简化测量过程中各种复杂无用的步骤也推动数字化仪表的出现，现在它又已成为向智能化仪表发展过程中起承上启下的作用[1]。

1.2设计意义

如今，传统的模拟式指针式电压表已淡出了群众的视线，随着时代的进步科技的发展绝大部分已被数字电压表所取代。相比于数字电压表传统的模拟指针式电压表的短处还是太明显了，功能单一，精度也明显偏低，读数的时候也极易出错。而单片机的数字电压表与他相比在测量方面不仅克服了精度低，速度慢的一些短处，在抗干扰能力，可扩展性能方面也得到了极大地增强，读数是也极其方便。也正因这些原因使得在工业自动化仪表自动测试系统这些智能化的测量领域，让数字电压表展现出强大作用。

1.3发展历史

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