多功能电压表的设计
摘 要本课题主要对多功能电压表进行了软硬件方面的综合设计，而且通过可靠的测试数据对设计结果进行了验证，通过不懈的努力最后成功设计出一种多功能电压表控制系统，实现了低电压以及温度参数的高精度检测并且能够将模拟量转换成数字信号等性能。本设计在硬件电路系统上采用的是必要电路设计法，即将整体电路分为参数显示电路、DS18B20温度传感器电路和等子电路进行分别设计，通过该化复杂为简单的形式保证了每个模块的正常工作。在软件程序设计方面，通过设计C语言程序把多功能电压表系统必须实现的功效进行指令语句编写，把目标代码烧写到单片机而且上电进行工作后的结果符合系统的设计目标。通过对系统的工作平稳性能进行测试知道，无论是在环境剧烈变动还是恒定的环境中，多功能电压表控制系统都能完成正常的运行，大量的测试数据反映这个多功能电压表系统的效果已经超出市面上很多相关产品的整体性能。
目录
一、 引言 1
（一） 多功能电压表的发展背景 1
（二） 多功能电压表的发展现状 2
（三） 主要内容 2
二、 多功能电压表的方案设计 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 多功能电压表的主控电路设计 5
1. AT89C51单片机芯片简介 5
2. 最小系统电路设计 5
（二） LCD1602液晶屏显示电路设计 6
1. LCD1602屏幕简介 6
2. 电压等参数显示设计 6
（三） DS18B20温度传感器电路设计 7
1. DS18B20温度传感器简介 7
2. 温度检测电路设计 7
（四） ADC0832模数转换器电路设计 8
1. ADC0832转换芯片简介 8
2. A/D电路设计 8
（五） 按键电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 多功能电压表的主程序流程设计 10
（二） 液晶显示流程设计 11
（三） 温度传感器流程设计 12
（四） 电压检测流程设计 12
五、 实物安装 15
总结与展望 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
多功能电压表的发展背景
2017年正直人工智能向人工智慧的转变时期，在多功能电压表系统的效果方面，新老产品处于交替时期，很多选用落后芯片构建的产品把被无情的淘汰，取而代之的则是采用最新技术的设计的崭新产品。就以当前作为领跑者的10nm制程工艺技术来说，现如今工厂能够通过这个技术在一片指甲盖大小的硅片上植入上亿颗晶体管，不仅如此，相对成本亦比以前更加低，假如将这些技术在不久的将来应用到多功能电压表控制系统的配置中，那么这无疑将给多功能电压表系统的功效注入新的活力。多功能电压表控制系统现如今正在以迅猛的速度进入电子产品市场，特别是以高端单片机实现的产品最具有市场竞争潜力，虽然当前市面上的相关产品种类繁多，但这些现存产品仍然不能符合人们对于多功能电压表系统日益增加的功效和指标期望，随着经济水平和科学技术的不断前进，用户已经逐渐不能满足现有产品所能实现的指标，当前无论是工控领域还是人们的普通生活，对数据的处理都已经进入了大数据时代，这对于系统的运算处理能力提出了更为高的要求。
图1 万用表
加入世贸组织以后各国间的科学技术交流和商品贸易变得更频繁，贸易保护主义受到了前所未有的冲击，含有先进技术作为铺垫的外国商品不断流入我国市场，这这其中就包含了融入先进技术的多功能电压表系统产品，因为我国在电子信息技术方面起步较为晚，所以相比国外在这方面已经取得的成果来说，稍显劣势。本课题将要设计的是一种通过AT89C51当作控制器的多功能电压表系统，通过了对现如今市面上类似产品的广泛调研和对比，可以发现这些产品的目标近似大同小异，绝大多数全是选用8位单片机或16位单片机实现的，可想而知在性能方面不会很显著的，本文将结合这些产品所表现出的每一个优点和缺点，进行分别对待，构建出一款性价比远高于它们的系统。当前ARM内核技术的持续前进使非常多主控处理器都采用了这类CPU作为芯片内部核心部分，例如意法半导体企业的STM32系列、ARM7和ARM9等，CORTEXM3、M6等中高端ARM内核在这些微处理器中表现出了完美的演绎，将控制和数据处理两方面的性能进行了全面的展现，现如今市场上就有一部分多功能电压表系统是选用这些ARM内核当作主控的产品，这些产品所表现出的整体优点是数据处理能力强，运行频率高与此同时控制能力强，然而不足亦非常明显，由于这些ARM内核基本上都具备32位以上的数据运算能力，而当前特别少的多功能电压表控制系统具备这个功效，从而在价格方面比其他产品要高出很多。本次毕业设计的研究重点是如何通过一片AT89C51来实现出一种高性能的多功能电压表控制系统，这将是对我的一个艰难挑战，把对我的综合能力进行全面考验。
多功能电压表的发展现状
国内外的许多相关企业和高校研究小组都正在投入丰富精力对多功能电压表控制系统进行设计，通过他们的大力研究以及对多功能电压表控制系统的持续推广，当前高性能的多功能电压表控制系统已完成了普及并且成本实现了大幅度下降，当今近似全部系统都在采用主控处理器等微处理器芯片作为主控核心。如今国内外都在做的一件事是如何压缩多功能电压表系统的总体功耗，这包含对系统内部主控运行频率、传感器选型和工作方式等关键部分的控制，对这些工作模块的功耗管理是目前国际上的研究中心，这是由于嵌入式多功能电压表控制系统将要解决的主要问题就是如何实现最低的功率消耗。当前国际上对多功能电压表控制系统的研发尽管实现了较大的收获，然而在系统运行过程中所产生的参数精度上还不是特别高，假如要完成高精度结果的输出，国际上相关研究小组还需要走很长一段路。
主要内容
本文通过对当前市面上多数多功能电压表产品进行了调查后制订了研究目标，由于效果比较高档的产品价格都相当昂贵，无法做到大规模的普及，由此提出应用价格低廉的AT89C51作为主控核心，结合其它价格低廉的LCD1602、DS18B20和ADC0832，实现一种比较高效果的多功能电压表控制系统，下列为本课题所要实现的指标功能。
1）设计复位电路和时钟电路，将这两者与51单片机进行连接构建AT89C51单片机最小系统电路，实现对模数转换器、温度传感器以及液晶屏等模块的驱动；
2）设计液晶屏电路，通过51单片机对液晶屏进行驱动，能够实现对多功能电压表系统运行过程中的电压值以及温度等参数进行显示；
3）设计ADC0832模数转换器电路，通过模数转换器实现对电压值的检测，并将电压值转换为数字信号，送入单片机进行处理和显示，直流电压的测量范围为0~5V；
目录
一、 引言 1
（一） 多功能电压表的发展背景 1
（二） 多功能电压表的发展现状 2
（三） 主要内容 2
二、 多功能电压表的方案设计 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 多功能电压表的主控电路设计 5
1. AT89C51单片机芯片简介 5
2. 最小系统电路设计 5
（二） LCD1602液晶屏显示电路设计 6
1. LCD1602屏幕简介 6
2. 电压等参数显示设计 6
（三） DS18B20温度传感器电路设计 7
1. DS18B20温度传感器简介 7
2. 温度检测电路设计 7
（四） ADC0832模数转换器电路设计 8
1. ADC0832转换芯片简介 8
2. A/D电路设计 8
（五） 按键电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 多功能电压表的主程序流程设计 10
（二） 液晶显示流程设计 11
（三） 温度传感器流程设计 12
（四） 电压检测流程设计 12
五、 实物安装 15
总结与展望 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
多功能电压表的发展背景
2017年正直人工智能向人工智慧的转变时期，在多功能电压表系统的效果方面，新老产品处于交替时期，很多选用落后芯片构建的产品把被无情的淘汰，取而代之的则是采用最新技术的设计的崭新产品。就以当前作为领跑者的10nm制程工艺技术来说，现如今工厂能够通过这个技术在一片指甲盖大小的硅片上植入上亿颗晶体管，不仅如此，相对成本亦比以前更加低，假如将这些技术在不久的将来应用到多功能电压表控制系统的配置中，那么这无疑将给多功能电压表系统的功效注入新的活力。多功能电压表控制系统现如今正在以迅猛的速度进入电子产品市场，特别是以高端单片机实现的产品最具有市场竞争潜力，虽然当前市面上的相关产品种类繁多，但这些现存产品仍然不能符合人们对于多功能电压表系统日益增加的功效和指标期望，随着经济水平和科学技术的不断前进，用户已经逐渐不能满足现有产品所能实现的指标，当前无论是工控领域还是人们的普通生活，对数据的处理都已经进入了大数据时代，这对于系统的运算处理能力提出了更为高的要求。
图1 万用表
加入世贸组织以后各国间的科学技术交流和商品贸易变得更频繁，贸易保护主义受到了前所未有的冲击，含有先进技术作为铺垫的外国商品不断流入我国市场，这这其中就包含了融入先进技术的多功能电压表系统产品，因为我国在电子信息技术方面起步较为晚，所以相比国外在这方面已经取得的成果来说，稍显劣势。本课题将要设计的是一种通过AT89C51当作控制器的多功能电压表系统，通过了对现如今市面上类似产品的广泛调研和对比，可以发现这些产品的目标近似大同小异，绝大多数全是选用8位单片机或16位单片机实现的，可想而知在性能方面不会很显著的，本文将结合这些产品所表现出的每一个优点和缺点，进行分别对待，构建出一款性价比远高于它们的系统。当前ARM内核技术的持续前进使非常多主控处理器都采用了这类CPU作为芯片内部核心部分，例如意法半导体企业的STM32系列、ARM7和ARM9等，CORTEXM3、M6等中高端ARM内核在这些微处理器中表现出了完美的演绎，将控制和数据处理两方面的性能进行了全面的展现，现如今市场上就有一部分多功能电压表系统是选用这些ARM内核当作主控的产品，这些产品所表现出的整体优点是数据处理能力强，运行频率高与此同时控制能力强，然而不足亦非常明显，由于这些ARM内核基本上都具备32位以上的数据运算能力，而当前特别少的多功能电压表控制系统具备这个功效，从而在价格方面比其他产品要高出很多。本次毕业设计的研究重点是如何通过一片AT89C51来实现出一种高性能的多功能电压表控制系统，这将是对我的一个艰难挑战，把对我的综合能力进行全面考验。
多功能电压表的发展现状
国内外的许多相关企业和高校研究小组都正在投入丰富精力对多功能电压表控制系统进行设计，通过他们的大力研究以及对多功能电压表控制系统的持续推广，当前高性能的多功能电压表控制系统已完成了普及并且成本实现了大幅度下降，当今近似全部系统都在采用主控处理器等微处理器芯片作为主控核心。如今国内外都在做的一件事是如何压缩多功能电压表系统的总体功耗，这包含对系统内部主控运行频率、传感器选型和工作方式等关键部分的控制，对这些工作模块的功耗管理是目前国际上的研究中心，这是由于嵌入式多功能电压表控制系统将要解决的主要问题就是如何实现最低的功率消耗。当前国际上对多功能电压表控制系统的研发尽管实现了较大的收获，然而在系统运行过程中所产生的参数精度上还不是特别高，假如要完成高精度结果的输出，国际上相关研究小组还需要走很长一段路。
主要内容
本文通过对当前市面上多数多功能电压表产品进行了调查后制订了研究目标，由于效果比较高档的产品价格都相当昂贵，无法做到大规模的普及，由此提出应用价格低廉的AT89C51作为主控核心，结合其它价格低廉的LCD1602、DS18B20和ADC0832，实现一种比较高效果的多功能电压表控制系统，下列为本课题所要实现的指标功能。
1）设计复位电路和时钟电路，将这两者与51单片机进行连接构建AT89C51单片机最小系统电路，实现对模数转换器、温度传感器以及液晶屏等模块的驱动；
2）设计液晶屏电路，通过51单片机对液晶屏进行驱动，能够实现对多功能电压表系统运行过程中的电压值以及温度等参数进行显示；
3）设计ADC0832模数转换器电路，通过模数转换器实现对电压值的检测，并将电压值转换为数字信号，送入单片机进行处理和显示，直流电压的测量范围为0~5V；
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