基于单片机8路数字电压表电压采集系统

**单片机设计介绍，基于单片机8路数字电压表电压采集系统

文章目录

前言
概要
功能设计
设计思路

软件设计
效果图

程序
设计程序
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前言

💗博主介绍：✌全网粉丝10W+,CSDN特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师，一名热衷于单片机技术探索与分享的博主、专注于精通51/STM32/MSP430/AVR等单片机设计主要对象是咱们电子相关专业的大学生，希望您们都共创辉煌！✌💗
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概要

基于单片机8路数字电压表电压采集设计概要主要包括以下几个关键部分：硬件设计、软件设计、功能实现以及系统测试与优化。以下是对这些部分的详细概述：

一、硬件设计
单片机选型：
选择合适的单片机作为核心控制器，如AT89C51、AT89S52等，这些单片机具有足够的处理能力和稳定性，能够满足多路电压采集的需求。
模数转换器(ADC)选择：
选用高性能的模数转换器，如ADC0808或ADC0809，这些转换器能够将模拟电压信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。ADC0809因其具有8路模拟输入端口，特别适合用于8路电压采集系统。
电压输入电路设计：
设计多路电压输入电路，支持同时采集8路电压信号。该电路需要确保稳定性和精确性，以满足不同应用场景的需求。
显示模块选择：
根据需求选择合适的显示模块，如LCD1602液晶显示屏或数码管等，用于实时显示采集的电压值。LCD1602因其能够显示较多的字符信息，且易于与单片机接口，是常用的显示模块之一。
其他电路设计：
包括电源电路、时钟电路、复位电路等外围电路的设计，确保单片机能够稳定工作，并提供足够的IO口和存储空间。
二、软件设计
编程语言选择：
通常选择C语言进行单片机程序设计，因为C语言编译与运行、调试方便，且可移植性高、可读性好，便于烧录与写入硬件系统。
单片机初始化：
编写单片机的初始化程序，包括IO口初始化、定时器初始化等，确保单片机能够正常工作并与外围电路进行通信。
ADC控制程序：
编写控制ADC的程序，包括通道选择、启动转换、读取转换结果等。通过单片机的IO口发送控制信号给ADC，实现电压信号的采集和转换。
数据处理与显示程序：
根据ADC转换的结果，计算对应的电压值，并通过显示模块实时显示采集的电压值。同时，实现不同通道之间的切换和显示更新。
三、功能实现
多路电压采集：
系统能够同时采集8路电压信号，支持多种量程和分辨率，以满足不同应用的需求。
实时显示：
通过显示模块实时显示采集的电压值，支持固定显示和循环显示模式，方便用户查看。
用户交互：
通过按键或其他输入设备，用户可以选择显示的通道、切换显示模式、调整采集参数等。
四、系统测试与优化
系统测试：
搭建完整的硬件电路，并烧录编写好的软件程序。对系统进行全面的测试，包括电压采集的准确性、实时性、稳定性等方面。
优化调整：
根据测试结果对系统进行优化调整，包括硬件电路的优化、软件算法的改进等，以提高系统的性能和可靠性。
五、设计工具与软件
电路设计工具：Altium Designer或Proteus等，用于设计硬件电路的原理图、PCB图等。
编程与调试软件：KEIL等，用于编写和调试单片机程序。
综上所述，基于单片机8路数字电压表电压采集设计是一个综合性项目，涉及硬件设计、软件编程、功能实现以及系统测试与优化等多个方面。通过合理的设计和实施，可以实现稳定、准确、实时的电压采集和显示功能，满足各种应用场景的需求。
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功能设计

基于单片机8路数字电压表电压采集设计，多路数字电压采集，包含protues仿真和c程序等资料。

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。

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。

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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效果图

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程序

KEIL5（也称为Keil µVision 5）是一款由Keil Software公司（现为ARM公司的一部分）开发的集成开发环境（IDE），专为嵌入式系统开发而设计。以下是关于KEIL5的详细介绍：

集成开发环境：KEIL5提供了一个完整的集成开发环境，包括代码编辑器、编译器、调试器和仿真器等组件，这些组件可以方便地进行配置和管理，为开发者提供高效的开发体验。
支持多种编程语言：KEIL5支持多种编程语言，如C、C++和汇编语言，满足不同开发者的需求。特别是其内置的Keil C编译器，针对ARM架构进行了优化，能够生成高效、紧凑的代码。
强大的调试功能：KEIL5提供了丰富的调试工具，包括源码级调试器、断点调试、变量监视等，帮助开发者快速定位和解决问题。此外，它还支持硬件调试器和仿真器，方便开发者进行实时调试。
支持多种硬件平台：KEIL5支持多种基于ARM架构的硬件平台，如STM32、NXP LPC、Freescale Kinetis等，使得开发者可以便捷地对这些硬件进行开发。
易于学习和使用：KEIL5提供了丰富的文档和示例代码，以及直观的界面设计，使得初学者也能快速上手。同时，它还支持版本控制系统（如Git和SVN），方便团队间的协作和代码版本管理。

KEIL5作为一款功能强大、易于使用的嵌入式软件开发工具，在嵌入式系统开发领域占据了重要的地位。它以其丰富的功能、高效的开发体验和广泛的应用领域，赢得了众多开发者的青睐。无论是初学者还是资深开发者，都可以通过KEIL5快速构建高质量的嵌入式系统。

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。

设计程序

#include <reg52.h>	         //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char  //无符号字符型 宏定义	变量范围0~255
#define uint  unsigned int	 //无符号整型 宏定义	变量范围0~65535
#include <intrins.h>

sbit K1=P1^0;
sbit K2=P1^1;

sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;

sbit beep = P1^7;   
sbit SH = P3^5;
sbit ST = P3^6;
sbit DS = P3^7;

uchar num_jin;
uchar num_chu;
uchar num_car;

#include "lcd1602.h"

/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
	uint i,j;
	for(i=0;i<q;i++)
		for(j=0;j<120;j++);
}

void write_74hc595(unsigned int num)
{
	int i;	
	ST = 0;
	for(i=0; i<16; i++)
	{
		SH = 0;
		if (num & 0x0001)
		{
			DS = 1;
		}
		else
		{
			DS = 0;
		}
		SH = 1;
		num >>= 1;
	}
	ST = 1;
}

unsigned int num_2_led(unsigned int num)
{
	int i;
	unsigned int ret=0;
	if (num > 16) 
	    return 0xFFFF;
	for(i=0;i<num;i++)
	{
		ret |= 1<<i;
	}
	return ret;
}

		

/***************主函数*****************/
void main()
{
    init_1602();
    write_string(1,0,"Jin:    Chu:");
    write_string(2,0,"Car:      P:");
	write_sfm2(1,4,num_jin); 
	write_sfm2(1,12,num_chu);  
	write_sfm2(2,4,num_car); 
	write_sfm2(2,12,16-num_car);  
	write_74hc595(0);
	while(1)
	{
		key();					
	}
}

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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