毕业设计（论文）-电压有效值测量仪设计(47页).doc

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1、-毕业设计（论文）-电压有效值测量仪设计-第 33 页本科毕业设计论文 题 目 数显交流电压有效值测量仪设计 系 别 电气与信息工程系 专 业 测控技术与仪器 班 级 测控XXX班 学号 XXXXX 学生姓名 XXX 指导老师 XXX 2014年6月摘要本文设计数显交流电压有效值测量仪，要将交流电压有效值的模拟量转换为数字量显示在LED显示屏上，并要求可以显示被测电压的频率；被测信号的幅度范围：1V 2V。设计的硬件电路使用Proteus软件仿真实现，软件程序使用Keil软件C语言编写。 设计的数显交流电压有效值测量仪的控制系统采AT89C51单片机，信号处理器件使用A/D转换器ADC0832

2、、通用运放芯片和7414反相器，显示器件使用共阴极LED数码管，实现该测量仪的硬件电路。由信号发生器提供被测信号。A/D转换器ADC0832采集电压有效值信号实现模数转换，通用运放芯片和7414反相器将信号整形提供给单片机计算频率。电压有效值和频率的显示由开关控制；当开关开启式LED数码管显示电压有效值，当开关闭合时LED数码管显示被测电压频率值。 仿真结果的系统功能、指标达到了课题的预期要求。关键词：交流电压有效值，Proteus软件，单片机控制，频率测量ABSTRACTThis paper designed digital ac voltage RMS measuring instrume

3、nt, to convert ac voltage RMS analog to digital display on LED display, and demand can display the frequency of the voltage to be measured; The range of the measured signal range: 1 v 2 v.Design of hardware circuit using Proteus simulation software implementation, software program using C language t

4、o write Keil software.Design of the digital display ac voltage RMS measuring instrument of AT89C51 single chip microcomputer control system, A/D converter ADC0832, opamp op-amp chip and 7414 inverter for signal acquisition device, common cathode LED digital tube to display devices, realize the hardw

5、are of the digital voltmeter.By the signal generator provides the measured signal. A/D converter ADC0832 acquisition voltage RMS signal to realize analog-to-digital conversion, opamp op-amp chip and 7414 inverter will provide to the single-chip microcomputer to calculate frequency signal of plastic.

6、Voltage RMS and frequency of display is controlled by a switch; When the switch is open LED digital tube display voltage RMS, when the switch is closed LED digital tube display measured voltage frequency values.Simulation results of system function, indexes reach the expected requirements of subject

7、.KEY WORDS: Ac voltage RMS,Proteus software,Single-chip microcomputer control,Frequency measurement 目录摘要IABSTRACTIV1 绪论11.1 选题的目的意义11.2 国内外研究综述11.3 毕业设计（论文）所用的方法22 系统方案设计32.1 设计思路32.2 设计方案53 硬件电路设计73.1 时钟电路73.2 复位电路83.3 显示选择电路83.4 显示电路93.5 电压采集电路103.6 频率采集电路113.7 总设计原理图114 软件设计134.1 主程序流程图135 软件仿真15

8、5.1 调试与仿真155.1.1 仿真软件简介155.1.2 仿真步骤185.2 仿真与误差分析185.2.1 仿真186 结论21参考文献22附录1 程序C语言代码23附录2 外文翻译291 绪论1.1 选题的目的意义 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。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，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

9、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，显示出强大的生命力。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。 数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，这有别于传统的以指针加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。目前数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，本文A/D转换器采用ADC0832对输入模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号

10、。 随着微机测量与控制技术的发展，以单片机为核心的字电压表已占有很大的优势。 设计主要是研制直流输入数字电压表，以单片机AT89C51为核心部件，具有实时显示测量值的功能。单片机体积小、重量轻、价格便宜，电路外围器件少，大大地降低了成本。交流电压的有效值是为了简化计算而引入的。他实际是根据能量的等效计算出来的。定义是： 把直流电和交流电分别通过两个相同的电阻器件，如果在交流电的一个周期时间内它们产生的热量相等，那么就把此直流电的电压作为此交流电的有效值。 实际上，只要是周期量，都有有效值，从数学上来说，有效值就是给定时间间隔内的均方根值。于正弦交流电，有效值是最大值的的0.707倍。测量有效值

11、能1.2 国内外研究综述 数字电压表出现在上世纪50年代初，60年代末发展起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后通过显示器件显示。这种电子仪表之所以出现，一方面是由于电子计算 机的应用推广到系统的自动控制信号的实验领域，提出了各种被观测量或被控制量转换成数字量的要求，即为了实时控制和数据处理的要求；另一方面，也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的发展，为数字化仪表的出现提供了条件。所以，数字化测量仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的。如今，数字电压表已经绝大部分取代了传统的模拟指针式电

12、压表，因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候非常不方便还经常出错，而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛应用与电子和电工测量，工业自动化仪表，自动测量系统等领域，显示出强大的生命力。数字电压表最初是伺服步进电子管比较式，其优点是准确度比较高，但是采样速度较慢，体积重达几十公斤。继之出现了谐波式电压表，它的速度方面稍有提高但准确度低，稳定性差，再后来出现了比较式仪表改进逐次渐进式结构，它不仅保持了比较值准确度高的优点，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺点就是抗干扰能力差，很容易受到外界因素的影响。随后，在谐波式的

13、基础上引申出阶梯波式，它的唯一进步就是成本降低了，可是准确度，速度及抗干扰能力都未提高。而数字电压表的发展已经非常成熟，就原理来讲，它从原来的一两种已经发展到多种，在功能上讲，它从测单一的参数发展到能测多种参数；从制作原件看，发展到集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度已经达到1nV，读数速度达到每秒几万次，而相对以前价格已经降低了很多。 例如国内上海乾丰电子仪器有限公司生产的PZ158A系列直流数字电压表，该型号电压表具有6位显示，可测量0.1V1000V直流电压。该表由于采用了微处理器和脉冲调宽模数转换技术，自动校零，数字模拟滤波等技术，从而赋予本表极其稳定的零位和良好的线性和抗干扰能力

14、，本表还带有RS232C接口，可方便地与计算机系统相连接，组成数据采集系统。采用八位VFD或LED显示，其中PZ158A/1为单量程（0.2V）VFD显示，读数清晰，光色柔和，适宜在科研、工业、国防等各种领域内使用。目前实现电压数字化测量的方法仍然是模数（A/D）转换的方法。数字电压表分类繁多，日常生活中一般根据原理的不同进行分类，大致分为：比较式，电压时间变换式，积分式等。1.3 毕业设计（论文）所用的方法 利用MCS-51系列来作为程序的载体，通过C语言来设计程序对所采集到的信息进行存储和处理； 通过模数转换器将模拟电压值转化为数字信号； 通过数码管来显示数据。2 系统方案设计2.1 设计

15、思路本系统的控制电路采用AT89C51芯片，AT89C51是一种带4K字节Flash存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，可与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。1）该芯片提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，该芯片可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一

16、个硬件复位。2）该芯片管脚说明： VCC:供电电压； GND：接地； P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在Flash编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高； P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在Flash编程和校验时，P

17、1口作为第八位地址接收； P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号； P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流

18、。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故；P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3.0 RXD（串行输入口）； P3.1 TXD（串行输出口）； P3.2 /INT0（外部中断0）； P3.3 /INT1（外部中断1）； P3.4 T0（记时器0外部输入）； P3.5 T1（记时器1外部输入）； P3.6 /WR（外部数据存储器写选用）； P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）； P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST/Vpd：RST即为RESET，Vpd为

19、备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平就可实现复位操作，使单片机恢复到初始状态。当Vcc发生故障、降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源Vpd为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失； ALE/PROG：当访问外部存储器时，ALE(地址锁存允许信号)以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口得低8位地址。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储

20、器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效； /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现； /EA/Vpp：/EA为访问外部程序存器控制信号，当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此

21、间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）； XTAL1：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器，当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端； XTAL2：接外部晶体的另一端。在单片机的内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端；对于CHMOS芯片，该引脚悬空不接。 电压是模拟量，而数码管显示需要的是数字量，故需要采用A/D转换模拟信号为数字信号供显示电路显示出来。本系统采用AD

22、C0832芯片，通过ADC0832采集电压数据，输入到单片机内，再输入到显示电路显示。ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V之间。芯片转换时间仅为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。频率采集使用整形器和反相器将交流信号转化为波形比较好的方波，输入到单片机内，再输入到显示电路显示。 显示电路采用四位8段LED数码管来显示数据。

23、数码管显示方法有静态显示和动态显示两种。1）静态显示：即在同一时刻只显示一种字符，或者说被显示的字符在同一时刻是稳定不变的，其显示方法是将显示段码送至段码口，并把位控字送至位控口即可；2）动态显示：利用人眼的视觉残留效应，采用动态扫描显示的方法，逐个的循环点亮个位数码管，每位显示1ms左右，使人看起来就好像在同时显示不同的字符一样。在进行动态扫描时，往往事先并不知道应显示什么内容，这样也就无从选择被显示字符的显示段码。为此，一般采用查表的方法，由显示的字符通过查表得到其对应的显示段码。2.2 设计方案 本系统利用AT89C51单片机设计简易数字电压表测量12v的8路输入电压值，并在四位LED数

24、码管上轮流显示。 本设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为时钟电路、复位电路、数据采集电路、LED显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；软件程序的设计使用C语言编程，利用KEIL和PROTEUS 软件对其编译和仿真，详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍。系统设计方框图如图2-1所示：图2-1 系统设计方框图在系统设计方框图中时钟电路给单片机提供外部时钟，复位电路提供上电复位，显示选择电路控制电压值和频率值的显示，数据显示显示单片机提供的电压值货频率值，电压采集将模拟电压值进行模数转换提供给单片机，频率采集将电压信号整形优化为方波信号提供给单

25、片机，单片机AT89C51控制系统 。3 硬件电路设计3.1 时钟电路XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频。本系统的时钟电路设计是采用的内部方式。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择，电容取30PF左右。晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感

26、，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容。时钟电路原理图如图3-1所示：图3-1 时钟电路图3.2 复位电路89C51单片机的复位是由外

27、部的复位电路来实现的。最简单的上电自动复位电路，是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。除上电复位外，有时还需要按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平方式复位是通过RST端经电阻和低电平接通而实现的。 电容选10uF左右，电阻选10K欧姆。复位电路原理图如图3-2所示：图3-2 复位电路图3.3 显示选择电路 使用两个二极管来表示电压和频率的选择显示。当开关开启时电压指示灯亮，显示屏显示电压值；当开关闭合时频率指示灯亮，显示屏显示频率值。显示选择电路如图3-3所示：图3-3 显示选择电路图3.4 显示电路本电路采

28、用LED数码管显示，由于单片数码管占用单片机口线较多，而本设计中需要四个数码管显示不同信息，因此采用数码管的动态扫描显示原理，利用人眼的视觉暂留特性，达到较好的显示效果，而且采用动态扫描法与单片机连接时，占用口线较少，方便进行程序编写和控制。本设计中采用proteus仿真元件库中的7SEG-MPX4-CC型数码管来显示，7SEG-MPX4-CC为八段四位共阴极数码管,其中ABCDEFG共八个引脚为字形码控制输入端,DP为小数点控制输入端一段用于显示小数点,1234共四个引脚为数码管字位码控制输入端。数码管的所有段码输入端均为高电平有效,位码输入端均为低电平有效，其中ABCDEFG脚在程序设计时

29、应输入数字字形码原码。上拉电阻RP1的公共端接高电平,其余端接控制线,以提供足够的输入电流,使数码管正常显示。数码管段选端连接单片机的P0口，同时连接上拉电阻以增强驱动能力；位选连接单片机的P2.0P2.3口。显示电路原理图如图3-4所示：图3-4 显示电路图3.5 电压采集电路电压采集使用ADC0832 A/D转换芯片，其最高分辨为256级，可以适应一般的模拟量转换要求。CH0输入电压信号。ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。/CS片选使能，低电平芯片使能。D1选择通道控制，D0转换数据输出，CLK芯片时钟输入。CS使能端置于低电平并且保持低电平直到

30、转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2 位数据用于选择通道功能。电压采集电路图如图3-5所示：图3-5 电压采集电路图3.6 频率采集电路 频率采集电路使用运放器将交流电压的正弦信号整形为方波信号，再使用反相器将方波信号优化，避免交流信号中的干扰。整流器电路仍旧处于放大器的范畴以内，利用运算放大器的线性放大作用，来提高整流信号的精度。反相器是可以将输入信号的相位反转180度，这种电路应用在模拟电路

31、，比如说音频放大，时钟振荡电路等。在电子线路设计中，经常要用到反相器。频率采集电路图如图3-6所示：图3-6 频率采集电路图 3.7 总设计原理图图3-7 总设计原理图设计的数显交流电压有效值测量仪的控制系统采用AT89C51单片机，信号处理器件使用A/D转换器ADC0832、通用运放芯片和7414反相器，显示器件使用共阴极LED数码管，实现该测量仪的硬件电路。被测信号由信号发生器提供。4 软件设计4.1 主程序流程图主程序包含初始化部分、模式选择部分、测试频率部分，测试电压部分和数据显示部分。主程序流程图如图4-1：图4-1 主程序流程图初始化后程序判断开关K是否闭合，当开关闭合时选择测量频

32、率。测量频率时将T0口设定为计数器，将T1口设定为定时器，定时时间为1秒。定时器T1从开启到关闭的这1秒时间里，计数器T0统计进入计数器的脉冲个数，这一秒内的脉冲个数就是频率值，将频率值显示。当开关不闭合时选择测量电压有效值。默认电压初始值为0，定义一个临时变量，设定1秒刷新一次检测结果。1秒时间未到时，将A/D转换输入到单片机的结果放入临时变量里。1秒时间到时，将临时变量里的检测结果与电压初始值比较，如果检测结果大于电压初始值，则将检测结果带入电压初始值。如此多次检测，测出最大值。将测出的最大值乘以系数101/26，得到的结果为电压有效值，将电压有效值显示。5 软件仿真5.1 调试与仿真5.

33、1.1 仿真软件简介 Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件，Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等。设计者可以利用Proteus设计出各种模拟电路、数字系统、专用IC及各种芯片,并在仿真过程中给设计者以最大程度上的视觉感受,它为电子产

34、品的开发和电子系统工程提供了一种全新的手段和便捷的途径。Proteus强大的单片机硬件仿真能力使设计更加简便易行,节省资源。Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。Proteus 产品系列也包含了革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。1）Proteus软件功能特点：a原理布图； bPCB自动或人工布线； cSPICE电路仿真；d互动的电路仿真：用户甚至可以实时采用诸如RAM、ROM、键盘、

35、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件； e仿真处理器及其外围电路：可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。 2）proteus软件功能模块：a. 原理图编辑窗口（The Editing Window）：顾名思义，它是用来绘制原理图的。蓝色方框内为可编辑区，元件要放到它里面。注意，这个窗口是没有滚动条的，你可用预览窗口来改变原理图的可视范围。b预览窗口（The Overview W

36、indow）：它可显示两个内容，一个是：当你在元件列表中选择一个元件时，它会显示该元件的预览图；另一个是，当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时（即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后），它会显示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，绿色的方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容，因此，你可用鼠标在它上面点击来改变绿色的方框的位置，从而改变原理图的可视范围。c模型选择工具栏（Mode Selector Toolbar）：主要模型（Main Modes）：1* 选择元件（components）（默认选择的）2* 放置连接点3* 放置标签（用总线时会用到）4* 放置文本5

37、* 用于绘制总线6* 用于放置子电路7* 用于即时编辑元件参数 （先单击该图标再单击要修改的元件）配件（Gadgets）：1* 终端接口（terminals）：有VCC、地、输出、输入等接口2* 器件引脚：用于绘制各种引脚 3* 仿真图表（graph）：用于各种分析，如Noise Analysis 4* 录音机5* 信号发生器（generators）6* 电压探针：使用仿真图表时要用到7* 电流探针：使用仿真图表时要用到8* 虚拟仪表：有示波器等2D图形（2D Graphics）：1* 画各种直线2* 画各种方框3* 画各种圆4* 画各种圆弧5* 画各种多边形6* 画各种文本7* 画符号8*

38、画原点等d元件列表（The Object Selector）：用于挑选元件（components）、 终端接口（terminals）、 信号发生器（generators）、 仿真图表（graph）等。举例，当你选择“元件（components）”，单击“P”按钮会打开挑选元件对话框，选择了一个元件后（单击了“OK”后），该元件会在元件列表中显示，以后要用到该元件时，只需在元件列表中选择即可。e方向工具栏（Orientation Toolbar）：旋转： 旋转角度只能是90的整数倍。翻转： 完成水平翻转和垂直翻转。使用方法：先右键单击元件，再点击（左击）相应的旋转图标。f仿真工具栏仿真控制按钮1

39、* 运行2* 单步运行3* 暂停4* 停止3、操作简介a、绘制原理图：绘制原理图要在原理图编辑窗口中的蓝色方框内完成。原理图编辑窗口的操作是不同于常用的WINDOWS应用程序的，正确的操作是：用左键放置元件；右键选择元件；双击右键删除元件；右键拖选多个元件；先右键后左键编辑元件属性；先右键后左键拖动元件；连线用左键，删除用右键；连接线：先右击连线，再左键拖动；中键放缩原理图。 b、定制自己的元件：有三个个实现途径，一是用PROTEUS VSM SDK开发仿真模型，并制作元件；另一个是在已有的元件基础上进行改造，比如把元件为bus接口的；还有一个是利用已制作好的元件。c、Sub-Circuits

40、应用：用一个子电路可以把部分电路封装起来，这样可以节省原理图窗口的空间。 Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。Keil是一款很流行的单片机软件仿真软件,可用于多种不同公司的不同系列的单片机的软件仿真,并达到较好的软件仿真与调

41、试效果。将Keil与Proteus结合使用能很好地模拟单片机实验开发环境。5.1.2 仿真步骤本设计过程中采用Keil与Proteus结合进行编译与仿真,过程如下:新建Proteus工程,绘制系统电路图；新建Keil工程,该工程与Proteus工程处于同一文件夹下。为新建的Keil工程选择设备,即选择单片机型号,注意与Proteus电路图中的单片机型号一致,本设计中选用AT89C51单片机。新建文件,输入程序代码,保存为.ASM文件,将其添加到Keil工程的Source Group1中。设置Keil中目标Targe1属性,勾选输出选项卡生成HEX文件；将Proteus中单片机的属性中Progr

42、am Files中选择刚才编译好的HEX文件,之后在Proteus中进行仿真与调试。调节信号发生器的输出电压信号,通过比较LED显示值和信号发生器的输出值作对比以比较设计系统的精度和效果。5.2 仿真与误差分析5.2.1 仿真在Proteus软件中启动仿真，开关不闭合，仿真测量电压有效值。仿真图如图5-1；改变信号发生器的输出电压大小，记录9组输入输出数据制成表5-1。从表5-1可以看出本次设计的电压误差在正负0.02以内。误差主要取决于两个方面：一是ADC0832模/数转换芯片采集和转换过程产生的误差；二是数据处理算法过程产生难免的误差。 图5-1 测量电压仿真图表5-1 开关闭合，仿真测量

43、频率。仿真图如图5-2,；改变信号发生器的输出频率大小，记录9组数据制成表5-2。图5-2 测量频率仿真图表5-2经过仿真测量和计算，设计完成的数显交流电压有效值测量仪的量程和精度等级为：（1） 电压量程0V9.90V;精确度等级为0.2 （2） 频率量程0Hz1200Hz。6 结论 经过一段时间的努力，我的毕业论文基于proteus的数显交流电压有效值测量仪的设计基本完成，但设计中的不足之处仍然存在。本文给出了利用单片机进行数字电压表设计的一个实例，利用仿真功能强大、仿真元件模型丰富的Proteus软件对数字电压表各个单元电路和整体电路进行了设计和详尽的仿真分析，缩短了设计周期,提高了设计效

44、率,降低了设计成本。采用KEIL和proteus软件结合使用进行仿真，取得了较好的仿真效果。在这次设计过程中，我对电路设计、单片机的使用等都有了新的认识。通过这次设计学会了Proteus和KEIL软件的使用方法，掌握了从系统的需要、方案的设计、功能模块的划分、原理图的设计和电路图的仿真的设计流程，积累了不少经验。 基于单片机的数显电压测量仪使用性强、结构简单、成本低、外接元件少。在实际应用工作性能好，测量电压准确，精度高。系统功能、指标达到了课题的预期要求、系统在硬件设计上充分考虑了可扩展性，经过一定的改造，可以增加功能。本文设计主要实现了数显交流电压有效值测量仪测量电压有效值和电压频率的功能

45、，详细说明了从原理图的设计、电路图的仿真再到软件的调试。 通过本次设计，我对单片机这门课有了进一步的了解。无论是在硬件连接方面还是在软件编程方面。本次设计采用了AT89C51单片机芯片，与以往的单片机相比增加了许多新的功能，使其功能更为完善，应用领域也更为广泛。设计中还用到了模/数转换芯片ADC0832，以前在学单片机课程时只是对其理论知识有了初步的理解。通过这次设计，对它的工作原理有了更深的理解。在调试过程中遇到很多问题，硬件上的理论知识学得不够扎实，对电路的仿真方面也不够熟练。总之这次电路的设计和仿真，基本上达到了设计的功能要求。在以后的实践中，我将继续努力学习电路设计方面的理论知识，并理

46、论联系实际，争取在电路设计方面能有所提升。参考文献1.单片机丛书；2.Proteus丛书；3.模拟电子技术和数字电子技术丛书;4.常用电子元件手册、集成电路手册5系列单片机及程序设计王建校，杨建国，宁改娣，危建国编著。 北京：科学出版社，20026.数字电子技术基础 张克农主编 高等教育出版社，20037现代测试技术及系统设计 申忠如等编著 西安交通大学出版社，20068电子系统设计与实践王建校，张虹，金印彬编写。轻印，20079单片机实验指导书王建校，张虹编写。轻印，200710.单片机C语言开发技术 龚运新编著 清华大学出版社，200611.8051单片机实践与应用M 吴金戌,沈庆阳,郭庭吉 北京：清华大学出版社，200212.基于单片机的数字电压表设计 周朝阳， 2012附录1 程序C语言代码#include unsigned char code dispbit=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7; /显示位码unsigned char code dispcode= /显示段码0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f