基于-MSP430单片机的数字电压表的设计(0~300V)

设计一个单片机电压表涉及硬件和软件的结合。

以下是一个简单的步骤指南，帮助你设计一个基于单片机的电压表：选择单片机：如Arduino、STM32、PIC等。

对于初学者，Arduino是一个很好的选择，因为它简单易用且资源丰富。

硬件需求：单片机板（例如Arduino Uno）ADC（模拟-数字转换器）：如果你的单片机内置ADC，则无需额外购买。

电压分压器：用于将待测的高电压降低到单片机可以承受的范围内。

LCD或OLED显示屏：用于显示电压读数。

连接线、面包板和其他辅助材料。

设计分压电路：使用电阻分压器将输入电压降低到ADC的输入范围内。

例如，使用两个10kΩ的电阻可以得到输入电压的一半。

连接硬件：将分压器的输出连接到单片机的ADC输入。

将显示屏连接到单片机的相应引脚。

编程：使用你选择的单片机的编程语言（如Arduino IDE、STM32CubeIDE等）编写程序。

程序功能：读取ADC的值。

使用公式将ADC值转换为实际电压值。

例如，如果你使用的是10位ADC，那么最大值为1023，代表最大电压（通常是5V或3.3V，取决于单片机）。

因此，实际电压= (ADC值/ 1023) * 最大电压。

将计算出的电压值显示在屏幕上。

测试：给单片机提供不同的已知电压源，并检查显示的电压是否与源电压匹配。

如果不匹配，可能需要校准或调整分压器的电阻值。

优化与扩展：根据需要，你可以添加其他功能，如数据存储、无线通信、报警功能等。

封装：一旦测试并确认工作正常，你可以将所有部件放入一个适当的外壳中，以便安全、方便地使用。

请注意，处理高电压时务必小心，确保遵循所有相关的安全指南和标准。

基于MSP430的高精度低功耗数字多功能表设计戚甫峰【摘要】为适应现代电子测试对仪表的要求,以MSP430单片机为控制核心,采用高效DC-DC电源转换芯片、低功耗高精度仪表放大器和真有效值转换芯片等,设计并实现了一种数字多功能表.能够精确测量交直流电压值、电阻、电容、晶体三极管的β值等.整个系统由一块9V电池供电,具有低功耗、高精度和便携等特点.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(022)004【总页数】4页(P155-157,165)【关键词】MSP430单片机;DC-DC;低功耗;高精度【作者】戚甫峰【作者单位】海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041【正文语种】中文【中图分类】TN710数字多功能表是电子系统中最常用的测量仪表，随着电子技术的发展，对测量仪表的性能提出了更高的要求：测量精度高、低功耗、数字化、便携。

通过精选元器件，基于低功耗和内置A/D的 MSP430单片机，构建了一种基本电参数测试系统，符合低碳环保的设计要求，是电子测量仪器设计的发展方向[1]。

1 方案设计1.1 元器件的选择1）控制器选用专门为低功耗设计的MSP430F149单片机，由于它在生产工艺上采用了高集成度的单片化设计，将许多外围模块集成到芯片上，采取低电压供电，大大降低了功耗。

同时在软件设计时采用省电模式，减少MCU工作时间，关闭单片机外围功能模块来降低功耗，采用低频时钟休眠模式。

ADC选用内置的12位A/D转换器，分辨率为U/4 096=1/4 096=0.25 mV，可实现高精度测量要求[2]。

2）信号调理OP07运算放大器是常用的低噪声高精度运算放大器，具有极低的输入失调电压，极低的温漂，非常低的输入噪声电压幅度，高的共模抑制比（-126 dB）及稳定性好等特点。

其输入失调电压为10 μV，输入失调电压温漂为0.2 μV/℃，电源电压范围宽，输入阻抗高。

INA128是低电压、低功耗、高精度通用型单通道仪表放大器，它的内部包含 3个运放组成的经典差分电路，使得体积更小，使用范围更广泛。

单片机课程设计---基于单片机的数字电压表设计《单片机原理及应用》课程设计报告学院：源与动力工程学院__ 班级：_____建电1001______ 学号：_____101605121______ 姓名：______刘兹平________ 时间：2012-12-17 ~ 2012-12-21目录任务书 (1)第一章方案设计 (2)第二章硬件系统设计 (3)第三章软件设计 (7)第四章系统调试 (10)小结 (11)附录1：原理图 (13)附录2：源程序 (14)任务书1、题目：基于单片机的数字电压表设计2、设计要求：（1）利用单片机及ADC0809构成一个电压采集系统，实现8通道循环采样，循环显示。

（2）显示采用ZLG7290，显示精度到小数点后一位。

第1页共31页第一章方案设计1、总体设计方案本设计使用ADC0809对模拟信号进行转换，然后经过AT89C51转换后的结果来进行运算和处理，然后由数码管直接显示数字电压信号，其中分辨率为0.02v。

用电位器控制输入电压，经ADC0809模数转换，然后数据被单片机采集，并经过单片机利用相应的算法进行调整，最后利用串口将处理好的数据输出至数码管。

其中ADC0809通过IN0~IN7采集模拟电压信号送给单片机，单片机将采集来的信号通过一定的处理然后通过串口输出至共阳极的LED数码管显示采集到的电压值。

2、总体设计框图第2页共31页第二章硬件系统设计1、硬件系统设计思路8路数字电压表应用系统硬件电路由单片机、A/D转换器、数码管显示电路等组成。

ADC0809具有8路模拟量输入通道IN0---IN7,通过3位地址输入端C、B、A（引脚23--25）进行选择。

引脚22为地址锁存控制端ALE,当输入为高电平时，C、B、A引脚输入的地址锁存于ADC0809内部是锁存器中，经内部译码电路译码选中相应的模拟通道。

引脚6为启动转换控制端START，当输入一个2μs宽的高电平脉冲时，就启动ADC0809开始对输入通道的模拟量进行转换。

摘要单片机是一种集成电路芯片，随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

由于单片机具有简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点，已经在各个技术领域得到了迅猛发展。

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（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，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。

本设计重点介绍单片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理。

关键词：单片机，数字电压表， A/D 转换器，电压测量AbstractSCM is a kind of integrated circuit chips, along with the computer in the social sector penetration and MCU application is continuously to the deepening, and pushing the traditional control test on the new beneficial update. In real time detection and automatic control of the microcomputer application system, the microcontroller is often as a core component to use, only single chip microcomputer aspects knowledge is not enough, should according to the specific hardware structure, and the view of the specific application of the characteristics of the object software combination to be perfect. Because single chip has a simple practical, high reliability, good performance to price and the advantages of small size, had been in each technology has developed rapidly development.Digital voltmeter (hereinafter referred to as DVM), it is using digital measurement technique, the continuous analogue (dc input voltage) converted into digital form of discontinuous, discrete and to show appearance. The traditional pointer type voltmeter and low accuracy of single function, and can't meet the needs of the digital age, the digital voltmeter by single chip microcomputer, the high precision and strong anti-interference, extensibility, integration is convenient, still can and PC for real-time communication.At present, by all sorts of single piece of A/D converter in the composition of the digital voltmeter, has been widely used in the electronics and electrical measurement, industrial automation instrument, automatic test system, intelligent measurement field, shows A strong vitality. At the same time, the expansion of DVM into general and special digital instruments, the power and the power measurement technology to a new level.This design emphasis of single A/D converter and by they constitute of the digital voltmeter based on single chip microcomputer principle of work. Key words: SCM Digital voltmeter A/D converter V oltage measurement目录摘要 (i)Abstract (ii)1 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 单片机简介 (1)1.3 单片机的应用领域及发展趋势 (3)1.4 研究内容 (3)2 数字电压表 (4)2.1 数字电压表的特点 (4)2.2 数字仪表的发展趋势 (5)3 系统总体设计 (7)3.1 总体方案设计 (7)3.2 设计原理分析 (7)3.2.1 单片机AT89S51 (7)3.2.2 AT89S51的特点 (8)3.2.3 ADC0809工作原理 (8)3.3 硬件电路设计 (8)3.3.1 复位电路 (8)3.3.2 晶振电路 (9)3.3.3 测量、转换电路设计 (10)3.3.4 显示电路设计 (13)3.3.5 电源电路 (17)4 系统程序的设计 (18)4.1 主程序设计 (18)4.2 初始化程序 (18)4.3 显示子程序 (18)4.4 A/D转换测量子程序 (19)4.5 源程序 (20)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)1 绪论1.1 研究背景及意义数字电压表（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。

第1章课程设计的目的和意义1.1 课程设计的目的1.运用单片机的基础知识，依据课程设计内容，能够完成从硬件电路图设计，到PCB制版，再到软件编程以及系统调试实现系统功能，完成课程设计，加深对单片机基础知识的理解，并灵活运用，将各门知识综合应用。

2.能够上网查询器件资料，培养对新知识，新技术的独立的学习能力和应用能力。

3.能够独立完成一个小的系统设计，从硬件设计到软件设计，增强分析问题、解决问题的能力，为今后的毕业设计及科研工作奠定良好的基础。

1.2课程设计的意义单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。

本课题主要实现利用单片机对电压表进行控制。

第2章系统方案设计及确定2.1 系统方案的提出根据简易数字电压表设计的需要，为单片机和A/D转换器提供以下设计方案。

2.1.1 单片机方案方案一：AT89S51AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。

AT89S51具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

方案二：AT89C51AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k字节Flash可擦写存储器（PEROM）。

单片机课程设计说明书基于单片机的简易数字电压表的设计摘要本设计是基于52系列的单片机进行的数字电压表设计，所谓数字电压表就是能将测得的模拟量经过A/D转换转变为数字量，并在数码管上显示电压的读数，相比针式电压表有着测量数据准确明了，读数精度高的特点，类似数字式万用表，有着相当的实用性。

本次电压表设计主要由电压信号采样电路、A/D转换电路、数码管显示电路等电路组成。

关键词：数字电压表数码显示 A/D数模转换单片机1目录第一章设计内容和要求 (3)1.1 设计意义 (3)1.2 设计目的 (3)1.3设计的任务要求和实现功能…....…………………………………………… .3第二章系统总体结构 (4)2.1 系统的总体结构框图 (4)2.2 各框图要实现的功能及相互关系 (4)第三章硬件设计 (5). 3.1电源电路 (5)3.2电压信号采样电路 (5)3.3 AT89C52单片机 (5)3.4时钟模块 (6)3.5 ADC模数转换芯片 (7)3.6驱动模块....……………………………………………………………………. ..93.7显示模块 (9)3.8上拉电阻部分....…………………………………………………………….. …10.第四章软件设计 (12)4.1 系统软件流程图 (13)4.2 主程序 (13)4.3 转换和显示程序 (13)第五章系统调试 (15)5.1硬盘调试 (15)5.2 调试过程中的故障现象及误差分析 (15)5.3 软件调试问题及解决 (15)第六章设计小结 (16)参考文献 (17)附录一：元器件清单 (18)附录二：原理图 (19)附录三：程序清单 (20)附录四：实物图 (23)任务书 (24)第一章设计内容和要求1.1设计意义通过本课题的设计，掌握电子设计的一般步骤和方法，锻炼分析问题解决问题的能力，学会如何查找所需资料，同时复习以前所学知识并加深记忆，为毕业设计打好基础，也为以后工作作准备，通过对选题的分析设计，学习数字电压表的工作原理，组成和特性，掌握数字电压表的校准方法和使用方法。

基于单片机的数字电压表的设计杜松晏(广东省南方技师学院广东韶关512005)【摘要】科技日新月异，在仪器仪表行业中，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。

本文应用单片机设计数字电压表，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。

它精度高、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，解决了长期以来测量仪器中的误差的修正、线性处理等问题。

【关键词】单片机；数字电压表；A/D转换Designing of Single-chip Microcomputer based Digital VoltmeterDU S ong-yan(Southern Technician College,S haoguan Guangdong,512005)【Abstract】Science and technology change rapidly,In the instrumentation industry,The traditional voltage pointer table has single function,low precision,and can't meet the needs of the digital age.In this paper the application of single-chip microcomputer to design a digital voltmeter.It is the use of digital measuring technology.The continuous analog conversion into discrete,discrete digital form,and the instrument display.It has high precision,strong anti-interference ability,good expansibility,convenient integration,but also with the PC real-time communication.To solve the long measuring instrument of the error correction,linear processing problem.【Key words】The single-chip microcomputer;Digital voltmeter;A/D conversion0引言近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展，单片机将微处理器、存储器、定时/计数器、I/O接口电路等集成在一个芯片上，它具有较强的管理功能。

摘要描述了一种简易的交流数字电压表的系统设计。

系统以MSP430F448为核心，该单片机内部集成了12位的A/D转换器，转换器带有内部参考源、采样保持、自动扫描特性，极大地简化了硬件设计。

因为单片机内部中断资源丰富，电压转换、定时等都采用中断触发，减少了系统响应时间，提高了软件执行效率。

此外该单片机的液晶驱动能力可达160段，可以直接将A/D转化数据显示在LCD上。

MSP430F44x系列是TI公司推出的一款超低功耗的16位单片机，其运算速度快而且体积小。

片内集成了8路12位A/D、串行通信接口、看门狗定时器、比较器、硬件乘法器等外围设备模块，从而降低了应用电路的复杂程度，提高了系统的可靠性。

该芯片可以工作于2.5 V和3.3 V两种电压下，并且可以处于休眠状态，此时的频率只有32768 Hz,功耗非常低，环境温度范围为-40~+125℃。

这些优点非常适合设计便携式，且要求长时间连续工作，环境温度变化宽的智能仪器仪表设备。

MSP430F44x系列单片机具有其他单片机无法比拟的优点，用其来实现交流电压的测量是一种很好的设计方案。

关键词：MSP430单片机；交流电压测量；模数转换；中断触发目录绪论 (3)1设计背景 (4)1.1本课题背景 (4)1.2设计内容 (4)2交流电压测量系统简介 (4)2.1设计方案 (5)2.2电压极性转换电路 (5)2.3电源电路 (6)2.4输出显示电路 (6)2.5晶振及复位电路 (7)2.6系统总硬件电路图 (8)3 系统软件设计 (9)3.1 概述 (9)3.2 系统程序设计模块 (9)3.3 调试及仿真 (14)结论 (16)参考文献 (17)绪论随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于MSP430单片机的交流电压测量系统，详细描述了利用单片机和简单模拟电路实现交流电压的测量过程，重点对模拟电路与单片机的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现交流电压的测量与显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，以MSP430单片机为主，模拟电路为辅，该系统结构简单，抗干扰能力强，有超低功耗等特点。

摘要单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)。

随着单片机技术的飞速发展，各种单片机蜂拥而至，单片机技术已成为一个国家现代化科技水平的重要标志。

单片机可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。

单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化。

现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。

本毕业设计的课题是“简易数字电压表的设计”。

主要考核我们对单片机技术，编程能力等方面的情况。

观察独立分析、设计单片机的能力，以及实际编程技能。

本课题主要解决A/D转换、数据处理及显示控制等三个模块。

控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。

关键字介绍：单片机，AT89C52，A/D转换，ADC0809，数据处理。

AbstractChip Processor is a kind of chip of integrated circuit, adopt to exceed large-scale technology have data handling ability( such as arithmetic manipulation, logic is operational , data deliver and suspend handling) tiny processor ( CPU ). Along with Chip Processor technology develop fast, various Chip Processor come in great numbers, Chip Processor technology has become a important sign of the national modern level of science and technology.Chip Processor can complete modern industrial control alone the intelligent control function that will beg, this is the feature of biggest Chip Processor. When Chip Processor control system can replace, using the control system that complex electronic line or digital circuit forms can software control come to realize, and can realize intelligence to melt. Now, Chip Processor control category is omnipresent , for instance communicate product, electric home appliances, intelligent instrument appearance, course control and the control equipment for special purpose and so on, the application field of Chip Processor is more and more extensive.Graduate the program of design is "the design of simple digital volmeter ". Check on our condition for the aspects such as Chip Processor technology and programming ability mainly. Observe actual programming ability as well as the ability of independent analysis and design Chip Processor.This program solves the data handling and conversion of A/D mainly and shows the 3 modulars such as control. Control system adopts AT89C52 only flat machine, the conversion of A/D adopts ADC0809.Keyword introduction: Chip Processor, AT89C52, A/D changes, ADC0809，Data handle.目录第一章绪论 (5)1．1 单片机简介 (5)1．2 单片机的应用领域 (6)1．3 单片机的发展趋势 (7)1．4 单片机应用系统的开发过程 (8)1.4.1 总体设计 (8)1.4.2 硬件电路设计 (9)1.4.3 软件设计 (9)第二章数字电压表 (9)2．1 数字电压表的特点 (9)2．2 数字仪表的发展趋势 (11)第三章系统设计 (12)3．1 功能要求及设计目标 (12)3．2 方案论证 (12)3．3 系统硬件电路设计 (13)3．4 系统程序的设计 (16)3.4.1 初始化程序 (16)3.4.2 主程序 (16)3.4.3 显示子程序 (17)3.4.4 模/数转换测量子程序 (17)3．5 性能分析 (18)第四章主要硬件功能及介绍 (19)4．1 ADC0809 (20)4.1.1 主要特性 (20)4.1.2 内部结构 (20)4.1.3 外部特性（引脚功能） (21)4．2 AT89C52 (22)4.2.1 主要性能 (22)4.2.2 引脚结构 (23)4.2.3 引脚功能说明 (24)4.2.4 特殊功能寄存器 (27)4.2.5 存储器结构 (28)4.2.6 定时器0和定时器1 (29)4.2.7 定时器2 (29)4.2.8 中断 (30)4.2.9 晶振特性 (31)4.2.10 空闲模式 (32)4.2.11 掉电模式 (33)4.2.12 程序储存器的加密 (33)4.2.13 Flash编程―并行模式 (34)4.2.14 编程方法 (34)第五章毕业设计总结 (35)附录 (37)附录一简易数字电压表的单片机控制源程序 (37)附录二参考文献 (46)附录三文献翻译 (47)第一章绪论1．1 单片机简介单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。