代码收藏家 基于单片机设计的多量程数字电压表
**单片机设计介绍，基于单片机多量程数字电压表设计
文章目录
一 概要 二、功能设计 设计思路 三、 软件设计 原理图 五、 程序 六、 文章目录
一 概要
基于单片机多量程数字电压表设计是一个结合了电子技术、单片机控制和数字化测量技术的综合性项目。以下是对该设计的概要描述：
一、系统概述
该设计旨在利用单片机作为核心控制器，结合模数转换器（A/D转换器）和外围电路，实现一个多量程的数字电压表系统。系统能够测量不同量程的直流电压，并通过数码管或液晶显示屏显示测量结果。同时，系统还具备测量精度高、抗干扰能力强、可扩展性强等优点。
二、硬件设计
单片机控制器：选用具有高性能和稳定性的单片机型号，负责接收用户指令，控制电压测量过程，处理测量数据，并控制显示模块进行结果显示。
A/D转换器：将输入的模拟电压信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。A/D转换器应选择具有高精度、高分辨率和快速转换速度的特性，以满足系统的测量要求。
量程切换电路：设计不同量程的输入电路，通过开关或继电器实现量程的切换。量程切换电路应确保在不同量程下，输入信号能够正确传输到A/D转换器。
显示模块：采用数码管或液晶显示屏作为显示界面，用于实时显示测量结果。显示模块应具备高清晰度和良好的可读性，方便用户查看。
电源模块：为整个系统提供稳定可靠的电力供应，确保系统能够长时间稳定运行。
三、软件设计
初始化程序：系统上电后，进行必要的初始化操作，包括配置单片机的输入输出端口、初始化A/D转换器、设置量程等。
电压测量程序：根据用户选择的量程，控制A/D转换器进行电压信号的采集和转换。转换后的数字信号经过数据处理后，得到实际的电压值。
量程切换程序：根据用户指令或自动判断，实现不同量程之间的切换。切换过程中应确保数据的连续性和准确性。
显示程序：将测量结果通过显示模块进行实时显示。显示程序应确保显示内容的清晰度和可读性，同时提供友好的用户界面。
四、功能特点
多量程测量：系统支持多个量程的电压测量，满足不同应用场景的需求。
高精度测量：通过选用高精度的A/D转换器和优化数据处理算法，实现高精度的电压测量。
抗干扰能力强：系统采用有效的抗干扰措施，如滤波电路、数字滤波算法等，降低外界干扰对测量结果的影响。
易于扩展：系统提供了丰富的扩展接口和通信协议，方便与其他设备或系统进行集成和扩展。
五、应用前景
基于单片机多量程数字电压表设计具有广泛的应用前景。它可以用于实验室、工厂、学校等各种场合，作为电压测量工具或测试设备。同时，随着物联网和智能设备的快速发展，该设计还可以作为智能传感器或控制系统的测量模块，为各种应用场景提供准确可靠的电压测量解决方案。
综上所述，基于单片机多量程数字电压表设计是一个结合了硬件和软件设计的综合性项目。通过合理的设计和实施，可以实现一个功能丰富、性能稳定、易于使用的数字电压表系统，满足各种应用场景的电压测量需求。
二、功能设计
1、运放的使用一对小信号进行放大，放大倍数由虚短虚断分析
2、74HC4051的使用一编程实现信号无亮减通道选择，模拟通道切换
3、自动换挡的原理分析一AD转换的模以输入范围固定，当超过模拟量输入范围后数字量达到最大。
4、TLC2543的使用方法，类似SPI通信的接口，与ADC0832接口类似
5、单片机数学运算中的除法一对数据进行先放大再除，对数居进行放大时要注意数居类型的范围
6、数居类型的强制转换时，也要注意数据不能走样。
7、电阻链式电压表的工作原理，分压采样
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
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六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者：创新电子设计
