基于单片机20v数字电压表仿真系统设计

**单片机设计介绍,基于单片机20v数字电压表仿真系统设计

一 概要

  基于单片机20V数字电压表仿真系统设计是一个结合了硬件与软件设计的综合性项目。以下是对该设计概要的详细描述:

一、系统概述与目标

该系统以单片机为核心,设计一款能够测量0到20V直流电压的数字电压表。通过仿真技术,模拟实现电压表的各项功能,包括电压采集、数据处理、显示输出以及超限报警等。设计目标是提供一款准确、稳定且易于使用的数字电压表,满足实际应用中的电压测量需求。

二、硬件设计

单片机选型:选用具有足够计算能力和接口资源的单片机作为核心控制器,负责数据采集、处理以及控制指令的发出。
电压采集电路:设计合适的电压采集电路,通过ADC(模数转换器)芯片(如ADC0808或ADC0809)将模拟电压信号转换为数字信号,供单片机进行后续处理。
显示模块:采用液晶显示屏或其他合适的显示设备,用于实时显示测量的电压值。
声光报警电路:设计声光报警电路,当测量电压超过预设的报警阈值时,通过声音和光线发出报警提示。
电源模块:为系统提供稳定的工作电压,确保各部件的正常运行。
三、软件设计

数据采集与处理:编写程序实现ADC芯片的初始化、数据采集以及数据处理功能。将采集到的数字信号进行必要的滤波和校准,以提高测量的准确性。
显示控制:根据测量的电压值,通过驱动程序控制显示模块实时显示电压值。
报警控制:设置合适的报警阈值,当测量电压超过该阈值时,触发声光报警电路进行报警提示。
用户界面设计:设计友好的用户界面,方便用户查看电压值、设置报警阈值以及进行其他操作。
四、仿真实现

通过仿真软件搭建整个系统的模型,模拟实际硬件的工作过程。在仿真环境中进行系统的调试和优化,确保各项功能能够正常实现。

五、总结与展望

基于单片机20V数字电压表仿真系统设计是一个集硬件、软件与仿真技术于一体的综合性项目。通过合理的硬件设计和软件编程,实现了对0到20V直流电压的准确测量和显示。未来,随着单片机技术和传感器技术的不断发展,该系统可以进一步优化和完善,提高测量的精度和稳定性,增加更多的智能化功能,以满足更多实际应用场景的需求。

请注意,具体的设计实现可能因应用场景、硬件选型和系统要求等因素而有所不同。因此,在实际设计过程中,需要根据具体需求进行定制和优化。

二、功能设计

基于单片机20v数字电压表仿真系统设计,实现测量20v的直流电压,通过ADC0808芯片进行采集,同时有超限报警,通过代码预设报警值,当超过这个报警值则通过声光进行报警提示,包含的电路有液晶显示、电压采集电路、声光报警电路、单片机控制电路。

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

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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

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