数字电压表系统硬件设计

目录
目录 1
一、设计要求 2
二、设计方案与论证 2
三、设计原理及电路图 3
四、元器件清单 4
五、元器件识别与检测 4
六、软件编程与调试 10
七、设计心得； 12
八、参考文献 13
一、设计要求
一、
采用D/A转换芯片DAC0832输出0~5V连续可变的模拟电压信号，将8位数字信号00~FFH转换为模拟信号，利用单片机进行函数编程，输出0到5v的电压可形成不同的波形，并利用积分电路使电路光滑，然后利用示波器检测信号。

二、设计方案与论证
1.根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件。

2.D/A转换采用DAC0832实现，与单片机的接口为P2口的八位引脚。

3.系统控制主要利用五个按键进行触发。

4.积分电路是由集成运放电容，以vcc为才考电压进行积分。

5.信号的的显示主要要示波器来进行测量。

硬件电路设计框图如图1所示。

图1 数字电压表系统硬件设计框图
三、设计原理及电路图
工作原理是：利用keil软件进行编程，主要波形有：三角波，正弦波，方波。

1,2,3,为波形的选择键：1是正弦波，2是三角波，3是方波。

利用这三个键可以选择相应的波形。

INT0，INT1按键是进行外部中断触发，触发是用来增加或较少延时的时间，这样就可以达到改变其频率的目的。

然后利用DAC0832将数字量转换为模拟量，但是模拟量输出时阶梯型的，所以要对其进行积分，通过积分环节就可以得到光滑的模拟信号，最后在来接到示波器上就可以观测到相应的信号。

原理如图2所示：
图2 原理图
四、元器件清单
元件序号型号主要参数数量备注
1 晶体振荡器12MHZ 1
2 瓷片电容30PF 1
3 瓷片电容22pF 2
4 单片机89C52 1
5 弹性按键 5
6 电阻1k 1
7 集成运放Op1p 2
8 电解电容1u 1
9 DAC0832 1
五、元器件识别与检测
色环电阻是应用于各种电子设备的最多的电阻类型，无论怎样安装，维修者都能方便的读出其阻值，便于检测和更换。

但在实践中发现，有些色环电阻的排列顺序不甚分明，往往容易读错，在识别时，可运用如下技巧加以判断：
技巧1：先找标志误差的色环，从而排定色环顺序。

最常用的表示电阻误差的颜色是：金、银、棕，尤其是金环和银环，一般绝少用做电阻色环的第一环，所以在电阻上只要有金环和银环，就可以基本认定这是色环电阻的最末一环。

技巧2：棕色环是否是误差标志的判别。

棕色环既常用做误差环，又常作为有效数字环，且常常在第一环和最末一环中同时出现，使人很难识别谁是第一环。

在实践中，可以按照色环之间的间隔加以判别：比如对于一个五道色环的电阻而言，第五环和第四环之间的间隔比第一环和第二环之间的间隔要宽一些，据此可判定色环的排列顺序。

技巧3：在仅靠色环间距还无法判定色环顺序的情况下，还可以利用电阻的生产序列值来加以判别。

比如有一个电阻的色环读序是：棕、黑、黑、黄、棕，其值为：100×100Ω=1MΩ误差为1％，属于正常的电阻系列值，若是反顺序读：棕、黄、黑、黑、棕，其值为140×100Ω=140Ω，误差为1％。

显然按照后一种排序所读出的电阻值，在电阻的生产系列中是没有的，故后一种色环顺序是不对的。

2.识别大小
四色环电阻：第一色环是十位数，第二色环是个位数，第三色环是应乘颜色次幂颜色次，第四色环是误差率
例子：
棕红红金
其阻值为12×102=1.2K 误差为±5% ，误差表示电阻数值，在标准值1200上下波动（5%×1200）都表示此电阻是可以接受的，即在1140-1260之间都是好的电阻。

五色环电阻：
红红黑棕金
五色环电阻最后一环为误差，前三环数值乘以第四环的10颜色次幂颜色次，其电阻为220×101=2.2K 误差为±5%
第一色环是百位数，第二色环是十位数，第三色环是个位数，第四色环是应乘颜色次幂颜色次，第五色环是误差率。

首先，从电阻的底端，找出代表公差精度的色环，金色的代表5%，银色的代表10%。

再从电阻的另一端，找出第一条、第二条色环，读取其相对应的数字，以下图为例，前两条色环都为红色，故其对应数字为红2、红2，其有效数是22。

再读取第三条倍数色环，黑1。

所以，我们得到的阻值是22x1=22Ω。

如果第三条倍数色环为金色，则将有效数乘以0.1。

如果第三条倍数色环为银色，则乘以0.01。

色环标示主要应用圆柱型的电阻器上，如：碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、保险丝电阻、绕线电阻。

在早期，一般当电阻的表面不足以用数字表示法时，就会用色环标示法来表示电阻的阻值、公差、规格。

色环主要分成两部分：第一部分：靠近电阻前端的一组是用来表示阻值。

两位有效数的电阻值，用前三个色环来代表其阻值，如：39Ω，39KΩ，39MΩ。

三位有效数的电阻值，用前四个色环来代表其阻值，如：69.8Ω，698Ω，69.8KΩ，一般用于精密电阻的表示。

第二部分：靠近电阻后端的一条色环用来代表公差精度。

第一部分的每一条色环都是等距，自成一组，容易和第二部分的色环区分。

四个色环电阻的识别：第一、二环分别代表两位有效数的阻值；第三环代表倍率；第四环代表误差。

五个色环电阻的识别：第一、二、三环分别代表三位有效数的阻值；第四环代表倍率；第五环代表误差。

如果第五条色环为黑色，一般用来表示为绕线电阻器，第五条色环如为白色，一般用来表示为保险丝电阻器。

如果电阻体只有中间一条黑色的色环，则代表此电阻为零欧姆电阻。

对照表
另外还有中间只有一道黑色色环的电阻其阻值为零。

带有四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表倍率；第四环代表误差。

快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量级范围内，例如是几点几K、还是几十几K的，再将前两环读出的数"代"进去，这样就可很快读出数来。

下面介绍掌握此方法的几个要点：
（1）熟记第一、二环每种颜色所代表的数。

可这样记忆：棕1，红2，橙3，黄4，绿5，蓝6，紫7，灰8，白9，黑0。

这样连起来读，多复诵几遍便可记住。

记准记牢第三环颜色所代表的阻值范围，这一点是快识的关键。

具体是：
金色：几点几Ω黑色：几十几Ω 棕色：几百几十Ω红色：几点几kΩ橙色：几十几kΩ黄色：几百几十kΩ绿色：几点几MΩ蓝色：几十几MΩ
（2）从数量级来看，在体上可把它们划分为三个大的等级，即：金、黑、棕色是欧姆级的；红橙\'、黄色是千欧级的；绿、蓝色则是兆欧级的。

这样划分一下是为了便于记忆。

（3）当第二环是黑色时，第三环颜色所代表的则是整数，即几，几十，几百kΩ等，这是读数时的特殊情况，要注意。

例如第三环是红色，则其阻值即是整几kΩ的。

（4）记住第四环颜色所代表的误差，即：金色为5％；银色为10％；无色为20％。

下面举例说明：
例1当四个色环依次是黄、橙、红、金色时，因第三环为红色、阻值范围是几点几kΩ的，按照黄、橙两色分别代表的数"4"和"3"代入,，则其读数为43
kΩ。

第环是金色表示误差为5％。

在某些不好区分的情况下，也可以对比两个起始端的色彩，因为计算的起始部分即第1色彩不会是金、银、黑3种颜色。

如果靠近边缘的是这3种色彩，则需要倒过来计算。

色环电阻的色彩标识有两种方式，一种是采用4色环的标注方式，令一种采用5色环的标注方式。

两者的区别在于：4色环的用前两位表示电阻的有效数字，而5色环电阻用前三位表示该电阻的有效数字，两者的倒数第2位表示了电阻的有效数字的乘数，最后一位表示了该电阻的误差。

对于4色环电阻，其阻值计算方法位：阻值=（第1色环数值*10+第2色环数值）*第3位色环代表之所乘数
对于5色环电阻，其阻值计算方法位：阻值=（第1色环数值*100+第2色环数值*10+第3位色环数值）*第4位色环代表之所乘数
贴片元件具有体积小、重量轻、安装密度高，抗震性强．抗干扰能力强，高频特性好等优点，广泛应用于计算机、手机、电子辞典、医疗电子产品、摄录机、电子电度表及VCD机等。

贴片元件按其形状可分为矩形、圆柱形和异形三类。

按种类分有电阻器、电容器，电感器、晶体管及小型集成电路等。

贴片元件与一般元器件的标称方法有所不同。

下面主要谈谈片状电阻器的阻值标称法：
片状电阻器的阻值和一般电阻器一样，在电阻体上标明．共有三种阻值标称法，但标称方法与一般电阻器不完全一样。

1．数字索位标称法(一般矩形片状电阻采用这种标称法)
数字索位标称法就是在电阻体上用三位数字来标明其阻值。

它的第一位和第二位为有效数字，第三位表示在有效数字后面所加“0”的个数．这一位不会出现字母。

例如：“472′’表示“4700Ω”；“151”表示“150Ω”。

如果是小数．则用“R”表示“小数点”．并占用一位有效数字，其余两位是有效数字。

例如：“2R4″表示“2．4Ω”；“R15”表示“0．15Ω”。

2．色环标称法(一般圆柱形固定电阻器采用这种标称法)
贴片电阻与一般电阻一样，大多采用四环(有时三环)标明其阻值。

第一环和第二环是有效数字，第三环是倍率(色环代码如表1)。

例如：“棕绿黑”表
示”15Ω”；“蓝灰橙银”表示“68kΩ”误差±10%。

3．E96数字代码与事母混合标称法
数字代码与字母混合标称法也是采用三位标明电阻阻值，即“两位数字加一位字母”，其中两位数字表示的是E96系列电阻代码．具体见附表2。

它的第三位是用字母代码表示的倍率(如表3)。

例如：“51D”表示“332×103；332kΩ”；“249Y”表示“249×10-2 ; 2．49Ω”。

六、软件编程与调试
首先绘制程序流程图：
图3 程序流程图
软件调试的主要任务是排查错误，错误主要包括逻辑和功能错误，这些错误有些是显性的，而有些是隐形的，可以通过仿真开发系统发现逐步改正。

Proteus 软件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。

Proteus支持的微处理芯片包括8051系列、AVR系列、PIC系列、HC11系列及Z80等等。

Proteus可以完成单片机系统原理图电路绘制、PCB设计，更为显著点的特点是可以与u Visions3 IDE工具软件结合进行编程仿真调试[8]。

本系统的调试主要以软件为主，其中，系统电路图的绘制和仿真我采用的是Proteus软件，而程序方面，采用的是汇编语言，用Keil软件将程序写入单片机
函数如下：
#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
unsigned int key=100;
/**********************正弦波*************************/ uchar _code zhengxian[256]={
0x80,0x83,0x86,0x89,0x8c,0x8f,0x92,0x95,0x98,0x9c,0x9f,0xa2, 0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb0,0xb3,0xb6,0xb9,0xbc,0xbf,0xc1,0xc4,。