1、第 1 页 共 47 页 新型单片式数字电压表 序 言 随着我国国民经济的快速增长，产业结构也随之不断调整。先进的科学技 术的出现为我国工业的快速发展提供了基础。近些年来，以计算机技术，通讯技 术、消费电子技术为主的电子信息技术的高速发展和国际互联网络（Internet） 的广泛应用已经改变了人们的生活方式,世界各国都在为发展以计算机技术，通 讯技术、消费电子技术为主要内容的信息产业制定宏伟的发展规划,以期望在 21 世纪的政治、经济和技术竞争中处于主动有利的地位。信息技术对其他各产业的 贡献越来越大,信息产业正逐渐成为其他产业的支柱。信息产业的发展程度、信 息流通、畅通与否已成为评价各个国家
2、的经济发展水平的一个重要标准。在人类 步入全球信息化社会的进程中，全球性电子信息技术正在发挥着巨大的作用。 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。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，有精度高、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， 由内部自带 AD 转换的单片机构成的数字电压表 1， 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
3、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。本章重点介绍带 A/D 转换器 的单片机构成的基于单片机的数字电压表的工作原理 11， STC系列单片机的应用， 此电路分三档测量，分别为 10V 档，100V 档，1000V 档 23，并且误差小于 3%， 具有液晶显示的功能，液晶选用 LCD1602。 第 2 页 共 47 页 第 1 章 总体电路设计 1.1 总体电路设计 1.1.1 方案论证 方案一：利用 FPGA 作为主要核心器件，模拟电压值经过档位切换到不同的 衰减电路后得到规定的数值 2，然后通过 A/D 转换器将其送入 FPGA
4、中进行数据 处理，只要通过改变内部的程序，就可以实现通道的利用。然后再把得到的数据 送入数码管 LED 或液晶 LCD 中进行显示 4。但是此方案费用需求大，不适合此时 采用。 方案二： 模拟电压值经过档位切换到不同的衰减电路后得到不同的电压值 3，经隔离干扰后送到 A/D 转换芯片中进行 A/D 转换，然后送到不带 AD 转换的 单片机中进行数据处理。 处理后的数据送到数码管 LED 或液晶 LCD 中进行显示 5。 方案三：模拟电压值经过档位切换到不同的分压电路衰减后 2，得到单片机 规定的电压输入值后送入带A/D转换功能的STC系列单片机中进行A/D转换并且 进行数据处理 11。处理后的
5、数据送到数码管 LED 或液晶 LCD 中进行显示。并且自 己制作下载器。可以成功的下载程序。 1.1.2 方案选择 经过比较以及思考，我选择了方案三，利用模拟电压值经过档位切换到不同 的分压电路衰减后，得到规定值送到带 A/D 转换器的 STC（STC12C5410AD）系列 单片机中进行 A/D 转换并且进行数据处理。 单片机选用的是带十位 AD 转换的 STC 系列单片机 12，经过单片机处理后的数据送到液晶 LCD（LCD1602）中进行显示。 自己制作 MAX232 下载器，把程序下载进入芯片中，进行调试，调试过程方便， 而且费用最低，最经济。 第 3 页 共 47 页 1.2 电路
6、总体框图 以单片机为核心,外围电路总体框图如下图 1-1 所示。 图 1-1 单片式数字电压表框图 第 4 页 共 47 页 第 2 章 主要器件介绍 2.1 STC 单片机介绍 2.1.1 STC12C5410AD 系列单片机介绍 STC12C5410AD 系列以及 STC12C2052AD 系列单片机是宏晶科技生产的单时 钟/机器周期 （1T） 的单片机， 是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代 8051 单片机， 指令代码完全兼容传统 8051，但速度快 812 倍，内部集成 MAX810 专用复位电 路。 4 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 转换， 针对电机控制， 强干扰场合。 STC12C2052AD 系列只有 2 路 PWM，8 路高速 8 位 A/D 转换 11。 1. 增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统 8051。 2. 工作电压： STC12C5410AD 系列工作电压： 5.5V3.8V （5V 单片机） /3.8V2.4V （3V 单片机） 。 STC12C20
