简易数字显示交流毫伏表的设计

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智能数字交流毫伏表的设计与实现

智能数字交流毫伏表的设计与实现

智能数字交流毫伏表的设计与实现张玘,周婷婷,扈啸(国防科学技术大学三院,湖南长沙410073)摘要:本文介绍了一种基于单片机和测量电压真有效值方案设计的智能数字交流毫伏表。

它能精确测量任意波形的低频模拟周期信号并同时显示其有效值和分贝值。

具有智能量程转换功能。

关键词:单片机数字毫伏表真有效值智能量程转换The Design and Realization of Intelligent Digital ACMillivoltmeterZhang Qi, Zhou Tingting, Hu Xiao(National University of Defense Technology Department Three, Hunan Changsha 410073) Abstract:This paper introduces a kind of Intelligent Digital AC Millivoltmeter that is based on the Signal-chip Microcomputer and the design of voltage’s real virtual value measuring. It not only can measure discretionary low-frequency analog signals exactly, but also can show their virtual values and decibels synchronously, which has the intelligent selectiveness of measure. Key words:Signal-chip Microcomputer Digital Millivoltmeter Real Virtual Value Intelligent Selectiveness of Measure1. 引言在电气测量中,电压是一个很重要的参数。

数字交流毫伏表的设计与制作

数字交流毫伏表的设计与制作

〔 北京航空航天大学出版社, 何立民 2 单片机应用文集 5 ( 6 〔 (〕 .〕 2 北京: (7742 〔 刘文武 2 真有效值电压毫伏表的设计与制作 〔 "〕 8〕 2 实验技术与管理, "##( , (9 5 ( 6 : !72 〔 — 输入通道器件分册 〔 北京航空航天大学出版社, 纪宗南 2 单片机外围电路器件实用手册—— 4〕 :〕 2 北京: (7792

要 :晶体管交流毫伏表只能用于正弦电压测量,使测量任意波形电压受到限制 ! 由
"#$%& 、 ’()&*+& 等组成高精度数字交流毫伏表,可以直接计算出输入交流波形的有效值 ! 关键词 :有效值;放大器;单极性 中图分类号 : ,-.%/ 文献标识码 : " 文章编号 :*++. 0 %*12 3 /++* 4 +% 0 ++/& 0 +5
!
数字交流毫伏表的系统组成
数字交流毫伏表的系统流程图如图 * 所示,它由 6 */ 伏电源、整流滤波、放大电
路、 "#$%& 有效值转换电路和数码显示电路组成 !
图*
数字交流毫伏表系统流程图
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#$%&’ 芯片简介
此方程为 789: ; 〔 "#$%& 芯片能求出真有效值方程的隐含解, 7<=/ > 789:〕 ! 它分成四部
第 % 卷第 % 期 )**+ 年 8 月








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一种简易毫伏表的设计及应用

一种简易毫伏表的设计及应用

99 9 mV, 则显示 最 大值“ 9 mV” 系统 框 图如 图 1 99 ,
所示 。
影 响存在 很大 的误差 , 其是信 号较 小时 , 尤 易受 到
噪声 的干扰 , 要 多 次采 集 数 据 并 经过 滤 波 处 理 需
收稿 日期 : 0 0 0 — 2 21— 9 3 作者 简 介 : 湘 芸 , , 士 , 锡 商 业 职 业 技 术 学 院 电子 工 程 系 教 师 , 师 , 管 女 硕 无 讲 主要 研 究 方 向 : 片 机 应 用 。 单 3 6

定 的数 学 处 理 , 这 款 毫 伏 表 能 较 为 准 确 地 进 行 小 电 压 的 测 量 。 使
E 8 2 9 毫伏 表 M7 P 5 N; T 3. 2 M9 3 2 8 文 献 标 志 码 A 文 章 编 号 1 7 —8 0 ( 0 0 0 —0 3 —0 6 1 10 2 1) 6 0 6 2 中 图分 类 号
为 3 右。 左
才 能得 到一个 相 对准 确 的值 。本 系统 的软 件采 用 中值 结 合 平 均值 滤 波 法 。 以下 是 数 据 采 集 流 程
图 , 图 3 见 。
同时 , 因为所 用元 器件 性 能存在 一 定 的差 异 , 每一个 系 统 的 放 大倍 数 都 不 一 致 。所 以 , 在实 际
部 晶振 模 式 、 部 R 外 C振 荡 模 式 和 内部 RC振 荡 模 式 , 予 用户 灵 活 的选 择 。该 MC 基 于 义 隆 赋 U 公 司成 熟 的 E 8系列 内核 , 有 良好 的开 发 环 M7 拥 境。 系统 主 控 部 分 采 用 E 8 2 9 供 电 电 压 M7 P 5 N,
为+5 V。 该 电 源 电压 需 要 经 过 适 当 的 滤 波 处 理 ,

数字交流毫伏表的硬件系统设计

数字交流毫伏表的硬件系统设计

图 3 交流 毫伏表的输出部分
数字交流 电压 毫伏表在生产和 生活 中得到 了广泛 的应 用 , 本 论文采用凌阳 1 6位单片机 S P C E 0 6 1 A作为控制核心 ,设计 了新一 代数字式交流 电压测量 设备 , 经过把待测信号放大 、 h / o转换进入 单片机 , 由液 晶显示测量结果, 采用 A D 9 8 5 4来 实现 正弦波形产 生,
两大 部 分 。 电压 测 量 部 分 以模 拟 电路 为 主 , 配合放 大模块 、 A/ D 转 入 /输出功能外 , 还有一 些特殊功能 。 化模块 、 显示模块 ; 进行数据 处理 , 信 号产 生以直接 数 字式频率合 三、 交流毫伏表 的输 出部分设计方案( 如 图 3所示 )


换 ,我 们 通 过 7 8 1 5 、 7 9 1 5本 别 产 生正 负 1 5 V电压 给 A D 6 2 0与 A D 8 1 1供 电 ,用 7 8 0 5产 生 5 V 电压 给 凌 阳 S P C E 0 6 1单 片 机 与 A T 8 9 S 5 2单 片 机 供 电 , 用 A M E 7 1 1产 生 3 . 3 V稳 压 给 D D S芯 片 A D 9 8 5 4供 电 。
输 出部 分 的 核 心 采 用 A T 8 9 S 5 2和 A D 9 8 5 4芯 片 和 A D 8 1 1芯 片 来设 计 完成 , A D 9 8 5 4芯片 它 内部 集 成 了 4 8 -B i t频 率 累 加器 、 4 8 -B i t 相位累加器、 正余弦波形表、 1 2 位 正交数模 转换器 以及调 制和控制 电路, 该芯片能够在单片上完成 频率调制 、 相位调制 、 幅 度调制 以及 I Q正交调制等多种功 能, 因而具有很高的性能价格 比 和广阔的应用领域 。

2024山东省电子大赛试题

2024山东省电子大赛试题

A 题 点阵电子显示屏制作一、任务设计并制作一台简易LED 电子显示屏,16行*32列点阵显示,原理示意图如下:PC 机LED 电子显示屏原理框图二、要求1、基本要求:设计并制作LED 电子显示屏和限制器。

1) 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED 电子显示屏;2) 自制显示屏限制器,扩展键盘和相应的接口实现多功能显示限制,显示屏显示数字和字母亮度适中,应无闪耀。

3) 显示屏通过按键切换显示数字和字母;4) 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子,通过按键切换显示内容; 5) 能显示4组特定汉字组成的句子,通过按键切换显示内容。

2、发挥部分:1) 自制一台简易16行*64列点阵显示的LED 电子显示屏;键盘LED 显示限制显示器限制器串行口 键盘接口数据存储器2)LED显示屏亮度连续可调。

3)实现信息的左右滚屏显示,预存信息的定时循环显示;4)实现实时时间的显示,显示屏数字显示:时∶分∶秒(例如18∶38∶59);5)增大到10组(每组汉字8个或16个数字和字符)预存信息,信息具有掉电爱护;6)实现和PC机通讯,通过PC机串口干脆对显示信息进行更新(须做PC机客户程序);7)其他发挥功能。

四、说明1.显示格式和显示信息可以自定义。

2.电子显示屏LED显示灯只允许运用8*8 LED点阵显示模块。

3.显示屏的显示限制方案和限制器的选择方案任选。

4.不允许运用LED集成驱动模块。

B题消防智能电动车一、任务设计制作一个消防智能小车模型,能到指定区域进行抢险灭火工作。

以蜡烛模拟火源,随机分布在场地中,场地如图所示:二、要求1、基本要求(1)智能小车从平安区域启动,自动找寻到火源并显示。

(2)除平安区外,场地随机出现2个火源,要求智能小车能够发觉其中一个火焰并将其完全扑灭。

(3)能够发觉并扑灭其次个火焰。

(4)扑灭二个火焰的总时间不超过5分钟。

(5)能够自动计算和显示扑灭的火源数。

2、发挥部分(1)抢险完毕后智能小车能够返回到平安区域(原位)。

简易毫伏表制作

简易毫伏表制作

简易毫伏表制作
一般万用表的交流电压档只能测量1 伏以上的交流电压,而且测量交流电压的频率一般不超过1 干赫。

这一节介绍的毫伏表,测量的最小量程是10 毫伏,测量电压的频率可以由50 赫到100 千赫,是测量音频放大电路必备的仪表之一。

毫伏表使用三个普通晶体管、一块100 微安表头和一些其他元件,电路简单,制作容易。

一、电路说明毫伏表的电路见图7—17。

被测信号电压从接线柱输入到毫伏表中,RI〜R18组成的衰减器是为适应不同量程而设置的。

10 毫伏档不经衰减直接输入,也就是毫伏表的最高灵敏度是10毫伏。

R19是为提高输入阻抗而设置的。

D1、D2是为防
止输入电压过大,使BGI 的召B〜E 结被击穿而设置的。

BG1 〜BG3 组成三级阻容耦合音频放大器。

由BG2 集电极经
过C5、R29、W 到BGI 发射极引入的负反馈有稳定增益、减小放大器失真的作用,调整W 可以调整毫伏表的灵敏度。

BG3发射极的电阻R33起到稳定整机增益的作用,C3是为防止自激而设置的。

用BG3 集电极输出放大的音频信号,经过C9 隔直流,R35 限流,D4〜D7 整流,变成直流电,推动表头CB 指针偏转毫伏表的电源电压高低直接影响灵敏度,所以这台毫伏表采
用7. 5伏(5节手电池)电源供电,经过R36限流、D3稳压,得到6 伏直流电,供放大器使用。

杯水具无汗洒地,台上一婆发狂吟。

瞎编故事吹牛皮,故弄玄虚扣人心。

场边停车散广告,大说有礼要相赠。

胡言乱语煽风情,爹妈拾。

可测频率的交流毫伏表设计

可测频率的交流毫伏表设计

可测频率的数字交流毫伏表设计摘要本设计是基于AD637电路的交流数字毫伏表电路设计。

该毫伏表是基于真有效值转换(True RMS-to-DC Converter)技术,以真有效值转换集成芯片AD637为核心,以微控制器(MCU)为量程转换控制,以高精确度10位分辨率串行A/D转换器为模数转换,通过LCD显示,并辅以必要的外围电路设计而成。

数字交流毫伏表系统主要由MCU控制模块、程控放大器模块、真有效值转换模块、频率测量模块、电压数字显示模块等组成,并且能够根据实际交流电压输入完成相应的量程转换功能,同时使用LCD显示测试电压值。

该电路采用TLC1594高精度串行A/D转换电路,测量范围在Vpp为0-10伏的交流信号,用LCD液晶显示。

正文着重给出了软硬件系统的各部分电路,介绍了电路的基本原理,89C51最小系统的特点,TLC1594的功能和应用,LCD1602的功能和应用。

该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。

关键词真有效值数字显示频率测量TLC1594 A/D转换器引言数字电压表(数字面板表)是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量工具,有关数字电压表的书籍和应用已经非常普及了。

在电气测量过程中,电压是一个很重要的技术参数。

如何准确地测量模拟信号的电压有效值,一直是电测仪器研究的内容之一。

目前,低精度交流数字毫伏表大多采用平均值原理,只能测量不失真正弦信号的有效值,故受到波形失真度的限制而影响测量精确度和使用范围。

真有效值数字仪表可以测量在任何复杂波形而不必考虑波形种类和失真度的特点以及测量精确度高、频带范围宽、响应速度快的特点而得到广泛应用[1]。

在真有效值数字电压表设计中,提高系统的测量精确度、稳定性、改善线性、提高频率响应特性是本设计中的关键。

数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。

和以往的仪器、仪表有所不同的是该设计具有智能调挡功能,它是基于单片机为基础的智能化仪表,是单片机应用领域中的又一个新的亮点。

数字交流毫伏表的设计_毕业设计论文

数字交流毫伏表的设计_毕业设计论文

数字交流毫伏表的设计毕业设计(论文)中文摘要毕业设计(论文)外文摘要目录1.引言 (6)2. 设计工具的简介 (7)2.1 主要设计工具的介绍 (7)2.1.1 PROTEL99简介 (7)2.1.2 绘制PCB时的注意事项 (7)3. 工作原理 (9)3.1一般数字电压表的基本工作原理 (9)3.2 本设计数字电压表的工作原理 (9)3.3 单元电路的原理及设计 (10)3.3.1 输入通道的设计 (10)3.3.2 反相放大器的设计 (11)3.3.3 AC/DC转换部分的设计 (12)3.3.4 量程自动转换电路的设计 (14)4. 整机的组装和调试 (22)4.1 整机的组装 (22)4.2 调试 (22)4.3 校验 (22)4.4 改进方案 (23)结论 (24)心得体会 (24)致谢 (25)参考文献 (25)附录A (27)附录B (29)1 引言在电量的测量中,电压、电流和频率是最基本的三个被测量。

其中,电压量的测量最为经常。

而且随着电子技术的发展,更需要测量弱电的电压,所以毫伏电压表就成为一种必不可少的测量仪器。

另外,由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐,数字式交流毫伏表就是基于这种需求而发展起来的。

随着电子技术的不断发展,电子仪器的发展也是令人瞩目的。

总的来说,电子仪器有两个方向的发展趋势:一是向多功能、多参数、高精度、高速度方面发展,另一个是向实用化、小型化、数字化、廉价的通用或单一用途方面发展。

对于数字式电压表来说,一方面趋向于合并于数字式万用表中,另一方面趋向于使用方便、小型廉价的单一用途电压表。

本文所研制的数字式交流毫伏表的显著特点是测量范围宽,可测电压范围为500V以下,最大分辨率为0.01mV,且可以实现量程自动转换,操作简单,使用方便。

该电压表还具有在—定的测量范围内将量程自动选择在最佳位置的功能,从而可以快速、方便、准确地测量电压。

简易数字毫伏表的设计(完整论文)

简易数字毫伏表的设计(完整论文)

目录摘要 (I)Abstract ............................................ 错误!未定义书签。

第一章引言 . (1)第二章系统设计思想 (2)2.1测量方案 (2)2.2 输出部分中各模块的方案选择 (2)2.3 最终整体方案设计 (2)2.4 总体设计方案 (3)第三章系统的硬件设计 (5)3.1 系统硬件的主要组成部分与理论分析计算 (5)3.1.1系统硬件部分 (5)3.1.2理论分析与公式计算 (5)3.2 系统各模块单元的理论分析与实际电路设计 (6)3.2.1测量部分 (6)3.2.2输出部分 (9)3.2.3毫伏表的基本电路部分 (14)3.2.4稳压电源部分电路设计 (14)第四章系统的软件设计 (16)4.1主流程图 (16)4.2软件子流程图 (17)4.2.1测量部分 (17)4.2.2输出部分软件流程图 (18)第五章调试(系统测试)过程 (19)5.1测试仪器与设备 (19)5.2 测试过程 (19)5.2.1分模块调试: (19)5.2.2整机系统调试: (19)5.3结果分析 (19)总结 (21)结束语 .............................................. 错误!未定义书签。

参考文献 (23)简易数字交流毫伏表设计摘要本系统分电压测量和信号产生输出两大部分,电压测量部分以模拟电路为主,配合放大模块、A/D转化模块、显示模块;通过凌阳单片机进行数据处理,在误差允许范围内显示测量电压值。

信号产生以直接数字式频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis,简称DDS或DDFS)为核心,经过AT89S52对DDS芯片内部进行控制,使之输出标准正弦波形,利用编程实现频率预置、步进,达到电压输出频率的可调节步进。

通过调试与测量完成了题目的基本部分和全部发挥部分的要求并有自己的创新。

简易数字显示交流毫伏表设计报告

简易数字显示交流毫伏表设计报告
二 .系 统 设 计 2.1 系 统 组 成 ……………………………………9 2.2 系 统 工 作 过 程 简 介 ………………………...9
三. 各子模块的设计 3.1 量 程 转 换 /RC 分 压 网 络 /射 极 跟 随 器 模 块 ………………………………………………….10 3.2 真 有 效 值 计 算 模 块 ………………………. 11 3.3 分 频 模 块 ……………………………………11 3.4 正 弦 波 的 实 现 ……………………………..11 3.5 显 示 模 块 ……………………………………12 3.6 键 盘 模 块 ……………………………………12
简易数字显示交流毫
伏表设计报告
摘 要:
本交流毫伏表系统包括继电器开关模块、阻容分压网络、射极跟随器、放大 电路、分频电路、真有效值转换、单片机键盘及显示电路等模块,能够实现交流 电压信号的有效值测量、频率测量,并具有频率步进可调及预置数的正弦信号发 生等功能,数据、 操 作 菜 单 由 LCD 显 示 。 该 交 流 毫 伏 表 可以测量频率范围 为 10Hz-1.5MHz、有效值 1mV-300V 的交流电压信号。正弦信号发生部分采用 AD9851 芯片,频率值键入后,由单片机控制 AD9851,生 成 高 精 度 , 高 稳 定 的 频 率 范 围 为 1HZ-400kHz 的 正 弦 信 号 。 单 片 机 SPCE061A 主 要 实 现 用 户 接 口 界 面 ( 键 盘 扫 描 、 液 晶 显 示 以 及 其 他 服 务 进 程 的 调 度 )、 A/D 转 换 、 D/A 转 换 、 继 电 器 控 制 以 及 电 压 频 率 测 量 计 算 等 方 面 的 功 能 。 该 系 统 具 有 很 好 的 人 机 交 互 性 能 (HCI),方 便 用 户 进 行 操 作 ,并 具 有 自 动 校 准 和 语音报数等功能。

基于stm32的数字交流毫伏表的设计与实现

基于stm32的数字交流毫伏表的设计与实现

基于stm32的数字交流毫伏表的设计与实现
随着电子技术的快速发展,数字交流毫伏表在电力系统、电子仪器仪表以及工业自动化等领域得到了广泛应用。

本文将介绍基于STM32微控制器的数字交流毫伏表的设计与实现。

首先,数字交流毫伏表的设计需要考虑到测量范围、精度和稳定性等因素。

通过使用STM32微控制器,我们可以轻松实现高精度的电压测量,并且可以根据具体需求选择合适的ADC(模数转换器)分辨率和采样速率。

在硬件设计方面,我们可以采用STM32微控制器作为核心处理器,并通过外部电路连接到待测电路。

在输入端,可以利用电压分压电路将待测电压降低到微控制器可接受的范围内。

同时,为了提高测量精度和稳定性,可以在输入端加入滤波电路和放大电路,以减小噪声干扰和增强信号强度。

在软件设计方面,我们可以利用STM32开发板上的嵌入式软件开发工具进行程序编写。

首先,需要编写ADC的初始化代码,配置采样速率和分辨率。

然后,通过读取ADC的值来获取待测电压的模拟量表示。

接下来,可以通过数值计算和数据处理来将模拟量转换为数字量,并进行格式化输出。

除了基本的电压测量功能,数字交流毫伏表还可以通过添加LCD显示屏和按键等外设,实现更多的功能。

例如,可以实现电压波形的实时显示和存储、最大值和最小值的记录、报警功能等。

在实现过程中,需要进行实际测量和校准,以确保测量结果的准确性。

可以通过与标准电压源进行比对,对数字交流毫伏表进行校准和调整。

综上所述,基于STM32微控制器的数字交流毫伏表具有高精度、稳定性和易扩展性等优点。

它在电力系统监控、电子测试仪器和实验室等领域有着广泛的应用前景。

数字交流毫伏表

数字交流毫伏表
18
发挥部分电压误差要求较小,建议采 用基准电压源作为参考电压。 MAX6021 2.048V ±7mV ADR392 4.096V ±4mV REF3020AIDBZT 2.048V ±4mV REF02AP 5V ±5mV LM385BD-2-5 2.5V
19
通过 AC-DC 转换后再测量,被测电压为 直流电压,因此对ADC的转换速度要求较低。 一般ADC的转换速度均满足要求。
25
(2)ADC,DAC及接口 AT89S51:无ADC,DAC,I2C和SPI C8051F010:12位ADC,12位DAC,SPI,I2C ATMEGA32L:10位ADC,SPI, STM32F103ZE: 12 位 ADC , 12 位 DAC , SPI , I2C,USB,DMA,24位计数器 MSP430F5438: 12位ADC,SPI,I2C
(3)有效值电压表
11
12
13
利用真有效值转换芯片,直接将交流信号 转换为直流有效值。 AD637 、 AD536 、 LTC1966 、 LTC1967 、 LTC1968
14
基本部分:10mV~10V,100Hz~10KHz 发挥部分:1mV~50V,10Hz~100KHz 1mV ~ 0.5V 范围放大 10倍,放大器带宽增益 积1MHz
ux
输入 电路
A/D
微处理器 键盘
显示器
2
1.2.1基本要求 ( 1 )正弦信号频率测量范围: 100Hz ~ 10KHz ; ( 2 )正 弦信号幅度 ( 峰 峰 值)测量范围 : 10mV~10V; (3)电压测量误差:±10%读数±2%量程; (4)具有量程切换功能; (5)利用液晶显示测量结果。
23

数字式交流毫伏表说明书

数字式交流毫伏表说明书

毕业设计说明书数字式交流毫伏表电路的设计专业电气工程及其自动化学生姓名姜晓天班级BM电气082学号0851402211指导教师成开友完成日期2012年5月22日数字式交流毫伏表电路的设计摘要:当今社会是数字化的社会,是数字集成电路广泛应用的社会。

数字集成电路本身在不断地进行更新换代。

它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路,发展到超大规模集成电路(VLSIC)以及许多具有特定功能的专用集成电路。

本文设计的电路分为模拟和数字两个部分,具有量程自动转换功能。

输入信号经过输入通道进入放大器部分,经过放大后,由AC/DC转换电路转换为与交流电压有效值相等的直流电压。

该直流电压经过V/F转换电路输出相应的频率量,然后计数器部分在秒脉冲的控制下进行技术测量,最后显示出读数,从而完成电压的测量。

本文所设计的数字式交流毫伏表的显著特点是测量范围宽,可测范围在500V 以下,最大分辨率为0.01mV,且可以实现量程自动转换,操作简单,使用方便。

电压表还具有在一定测量范围内自动选择量程的功能,从而可以快速,方便,准确地测量电压。

关键词:A/D转换;V/F转换;量程自动转换;计数器Digital AC millivoltmeter circuit designAbstract:Today's society is the digital society , the society of a wide range of applications of digital integrated circuits . Digital integrated circuits constantly upgrading . By the early tubes, transistors , small - scale integrated circuits developed to ultra - LSI ( VLSIC ) as well as many ASIC has a specific function .In this paper, the design of the circuit is divided into analog and digital two parts , with a range automatic conversion . After the input channel , the input signal into the amplifier section, after amplification by AC / DC converter circuit to convert the DC voltage equal to the AC voltage rms . The output frequency of the DC voltage conversion circuit through the V / F , then the counter part of the second pulse control techniques to measure , and finally show the reading , thus completing the measurement of the voltage .Designed digital AC millivoltmeter notable feature is the wide measuring range can be measured in the range below 500V , the maximum resolution of 0.01mV , and can realize automatic range conversion , simple operation, easy to use . The voltmeter also has automatically selected range in a certain measuring range of functions , which can be fast , convenient and accurate measurement of voltage .Key Words: A / D converter ; V / F conversion ; automatic conversion range ; counter盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2012)目录1.概述 (1)2. 设计总体方案 (2)3.模拟部分设计 (2)3.1 输入通道的设计 (2)3.2 反相放大器的设计 (3)3.3A/D 转换部分的设计 (4)4.量程自动转换电路的设计 (6)4.1 模拟比较器 (6)4.2 量程寄存器 (8)4.3 量程开关 (10)4.4 译码器 (11)5. 数字部分 (15)5.1 V/F转换器AD650 (15)5.2 计数器74LS90 (17)5.3 锁存器74LS273 (18)5.4 秒脉冲发生器 (19)5.4 控制电路 (21)6. 译码显示部分 (23)7. 电源部分 (24)8. 结束语 (26)致谢 (27)附录 (29)附录1:程序清单 ............................................................................................... 错误!未定义书签。

智能数字交流毫伏表的设计与实现

智能数字交流毫伏表的设计与实现

1 MHz幅值为 1 一 0 V的交变电压进行测试 。并具有 自动 、 MV 3 0
调零 、 自动过载报警 、 自动 量程切换 、 自动单位 换算 、 数码 显 示等特点。
1 系统硬 件设计
1 硬 件 设 计 框 图 . 1
程为 2 0 R ) 测量速率快 、 率特性好 ( 0 MV MS 、 频 工作频 率范 围
由运算 放大器 、高精度 电阻网络和数 字可编 程开关 网络组
测量 技 术 .而是 采用 信 号平 方后 积 分 的平 均技 术 。采用 A 76来简化仪器 的设计 , D3 增加信号测量品种 , 并且灵 敏度 、
精确度也 大大改善 。本智能数字毫伏表能够对频率为 2 H 一 0 z
成 。具有低输入偏置 电压 、 高输入阻抗 、 高精度增益 、 功耗低
和以往的有效 值测 量技 术不 同 , 有效 值直流变换可 以 真
直接测得各种波形的真实有效值 , 它不是采 用整流加平均 的
大器( G 和单片机加上少量的软件 , P A) 来实现 自动量程变换 。
可 编 程 放 大 器 采 用 的是 数 字 可 编 程增 益 放 大 器 而设计的。 了实现对交流信 号电压有效值的精密测量 , 为 并使之不受被 测波形 的限制 , 用了真有效值转换技 术 , 采
即不通过平均折算而是直接将 交流信号的有效值按 比例 转换 为直流信号。
【 关键词】 真有效值 ; 智能毫伏表 ; ; 程序 可编程放 大器
0 引言
See T hlyin c c eno - i i & cogVo n s
科 技 视 界
机械与电 子
计、 建立数学模型 、 绘制程序流程图 、 编写程序。

基于AT89C52的简易数显交流毫伏表

基于AT89C52的简易数显交流毫伏表

本设计以AT89C52为核心,以液晶显示作为人机交互界面,用两大组继电器来控制电路状态,实现参数的自动测量和输出频率的转换。

设计分为电压测量部分和输出信号发生两部分,其中电压测量部分包括衰减及放大、真有效值直流(RMS-DC)变换、12位A/D转换等三个主要组成部分;输出信号发生部分由12为D/A转换、精密电路发生器MAX038、频率反馈调节、幅值调节等四部分组成。

衰减及放大用精密的电阻和运放实现,采用AD736真有效值转换芯片。

为了提高测量的精度,采用了美信的12位数模和模数转换芯片。

精密电路发生器MAX038很好的解决了输出信号发生这部分的难题,可靠经济地实现了设计要求。

我选择有单片机控制信号频率的输出,实现频率的预置,电压误差小,波形非常完美。

关键词:AT89C52核心控制,AD736真有效值转换,电压测量,输出信号发生The design AT89C52 as the core, liquid crystal display as a man-machine interface, a remote control button options. Design is divided into parts and measuring the output voltage signal of two parts, which includes attenuation and voltage measurement part of the amplification, RMS DC (RMS-DC) conversion, 12-bit A / D conversion of three main components; part of the output signal from 12 to D / A converter, precision circuit generator MAX038, frequency of feedback regulation, adjust the amplitude of the four components. Attenuation and amplification with precision resistors and op amp to achieve, by AD736 RMS converter chip. In order to improve the accuracy of measurement, using letters of the 12 U.S. median mode and analog-digital conversion chip. Precision Circuit Generator MAX038 good output signal to resolve this part of the problem, reliable and economic way to achieve the design requirements. I chose a single chip frequency control signal output, to achieve the preset frequency, voltage error is small, perfect wave.Key words: At89c52 core control, Ad736 true rms conversion, V oltage measurement, The output signal目录前言 (1)1 系统设计部分 (1)1.1 任务 (1)1.2 要求 (1)1.2.1 基本要求 (1)1.2.2 发挥部分 (2)2 方案比较、设计与论证 (3)2.1 总体、测量以及信号输出方案的设计、比较和论证 (3)2.1.1 测量电路部分方案 (3)2.1.2 输出信号部分方案 (5)2.1.3 稳压电源 (6)2.2 测量及信号电路各子模块设计、比较和论证 (7)2.2.1 放大衰减部分 (7)2.2.2 信号采集部分 (7)2.2.3 单片机最小系统 (8)2.2.4 显示部分 (8)2.2.5 信号输出 (9)2.2.6 自动量程转换和保护电路 (10)3 设计中所用的主要元器件简介 (12)3.1 控制核心AT89C52 (12)3.2真有效值直流转换器AD637 (14)3.3 12位串行AD转换芯片MAX187 (16)3.4 12位串行DA转换芯片MAX5352 (18)3.5 波形发生芯片MAX038 (19)4 理论分析与计算 (22)4.1 电压测量部分 (22)4.1.1 放大与衰减部分 (22)4.1.2 真有效值的转换 (22)4.2 信号发生部分 (23)5 测量方法与仪器 (25)6 测试数据及测试结果分析 (26)6.1 数据测量 (26)6.1.1 输出信号用示波器进行测量 (26)6.1.2 电压测量系统进行电压检测 (27)6.1.3 自校准测量 (29)6.2 误差分析 (30)6.2.1 测试系统误差分析 (30)6.2.2 抗干扰措 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录A 电压测量部分电路图 (34)附录B 信号发生部分电路图 (35)附录C 电压测量部分程序 (36)附录D 信号发生部分程序 (43)前言YB2173 型晶体管毫伏表电压测量范围:300μV~100V;量程分为:12 级(300 μV、1mV、3mV、10mV、30mV、100mV、300mV、1V、3V、10V、30V、100V);被测电压频率:20KHz-2MHz;测量精度:1KHz为基准,满度≤±3%;输入阻抗:1MΩ。

第四组 简易数字电压表的设计

第四组 简易数字电压表的设计

简易数字电压表的设计作者:任灵金巧咪王舜指导老师:徐武雄摘要本系统采用ATMEL公司的AT89S52单片机为核心,用HD7279来控制键盘和显示部分,通过ADC0809来实现模拟和数字电压的转换,再通过数码管来显示电压值及选择的通道值,还用了系统除了能确保实现要求的功能,测量0-5v的8路输入电压值,并能在四位LED数码管上显示,最高位显示通道号,通道采样可由0-7号键分别来选择模拟通道0-7号来选择外,还可以方便地进行8路其他A/D转换的测量、远程测量结果传送等扩展功能。

目录一、系统设计部分 (3)1.设计要求 (3)2.总体框图 (3)二、方案论证 (3)1.方案选择 (3)2.方案比较 (3)3.方案论证 (4)三、硬件设计(电路的设计) (4)1.系统电路 (4)⑴电路组成 (4)⑵电路功能 (4)⑶电路工作原理 (4)2.键盘和显示控制模块 (4)⑴模块组成 (4)⑵模块功能 (5)3.模拟数字转换模块 (6)⑴模块组成 (6)⑵模块功能 (6)4.单片机控制模块 (7)⑴模块组成 (7)⑵模块功能 (7)四、软件设计(程序的编写) (7)五、系统测试 (13)1.测试仪表 (13)2.测试方法 (13)3.测试结果及分析 (13)六、总结 (14)七、附录 (14)八、参考文献 (19)一、系统设计部分1.设计要求设计的功能要求是:测量0—5V的8路输入电压值,并在四位LED数码管上显示,最高位显示通道号,通道采样由按键来选择(0号…7号键分别来选择模拟通道0…7)。

2.总体框图按系统功能实现要求,决定控制系统采用A T89S52单片机,A/D转换采用ADC0809,系统除能确保实现要求的功能外,还可以方便地进行8路其他A/D转换的测量、远程测量结果传送等扩展功能。

数字电压表系统设计方案框图如下(图1):图1:数字电压表的总体框图二、方案论证.键盘和显示控制模块的两种不同的方案如下:1.方案选择方案一:采用逻辑门电路及开关去实现方案二:使用芯片HD72792.方案比较方案一:采用逻辑门电路及开关去实现,比如使用74LS244去驱动显示部分,但实现起来比较复杂且不稳定、不方便。

实验二 数字式交流毫伏表

实验二 数字式交流毫伏表

实验二数字式交流毫伏表姓名:111 学号:10071201xx班级:电信10-2 时间:2011年9月28日地点:物理楼211一、实验目的1、了解交流毫伏表的操作方法。

2、了解交流毫伏表的工作原理。

3、了解电压表的工作特性。

4、了解真有效值的交直电平转换特性,根据测量信号幅度的有效值,用数码管进行观察。

5、了解用交流电压表并辅以其他仪器如频率计等测绘滤波器的频谱特性图。

二、实验内容1、测量信号幅度的有效值,用数码管进行观察。

2、测量不同幅度的信号,采用不同的档位。

3、可以测试本实验箱中交流信号的幅度主要应用到“点频法测滤波器的特性”中。

三、实验仪器1、20M双踪滤波器一台。

2、信号与系统实验箱。

四、实验原理由于平均值转换器的精度不是很高,所以近代高精度DMM很少再采用这种技术,而代之发展并广泛采用的是真有效值转化器。

真有效值转化器输出的直流电压,线性的正比于被测各种波形的有效值,基本上不受输入波形失真度的影响。

真有效值交直流转换器有热点式和运算式等几种形式。

我们在此介绍的只要是采用运算式。

其运算式方程是一个均方程式:U==我们采用的是美国AD公司研制的集成有效值转换器AD637,它是一种按隐含运算式而设计的AD芯片,精度优于0.1%,是当前国际集成真有效值转换器性能较好的一种。

AD637由绝对值电路、平方/放大器、低通滤波/放大器和缓冲放大器组成。

出入电压通过绝对值电路转换成单极性电流,加至平方/除法器的一种输入端,在经过低通滤波/放大器,最终在AD637的9脚输出直流电平。

五、实验测试点说明1、测试点分别为:“输入”(孔和测试钩):用于待测信号的输入;“GND”:与实验箱的地相连。

2、调节点分别为:“S1”:此模块的电源开关。

“200mV”:用于测试有效值为200mV内的信号。

“2V”:用于测试有效值为2V内的信号。

“20V”:用于测试有效值为20V内的有效值。

“SK101”“SK102”:当测试毫伏级信号有效值,两开关同时打到上端,测其它档位,两开关同时打到下端。

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3.2程序核心简介
3.2.1自动量程转换程序
有效值测量部分的待测电压范围宽,为保证精度,必须设定多个不同的量程。我们分别选择此两个增益调节范围为“交流毫伏档”和“交流伏特档”。前者把电压范围为10mV到2.82V的搬移到2V,后者能把1V到282V的电压搬移到2V。我们通过D/A转换器微调程控放大器的增益,使输入电压搬移到2V附近,然后经A/D转换器得到较为准确的结果电压(接近2V)。通过D/A给出的增益值和A/D得到的结果电压可以运算出待测电压的有效值。
2.系统的硬件设计与实现
2.1系统硬件的基本组成概述
本系统由电源、保护电路、分压跟随、信号放大、信号真有效值转换、A/D、D/A、CPLD频率测试、算法控制器、键盘、显示、语音播报、打印、电源等十几个模块组成。各部分紧密联系,形成了一套完善的测量系统。
2.2有效值测量单元电路的设计
2.2.1有效值转换电路总揽
4.2 指标测试...................................................6
4.2.1真有效值测试..............................................6
4.2.2频率测试..................................................7
1.001V
0.1%
5
100kHz
1.000V
1.007V
0.2%
6
1MHz
1.000V
0.997V
-0.3%
7
2MHz
1.000V
0.996V
-0.4%
幅值响应测试:
序号
频率
输入电压
测量结果
误差
1
1kHz
10mV
10.10mV
1%
2
1kHz
100mV
99.01mV
0.99%
3
1kHz
1V
1.005V
图-8高频放大原理图
2.2.3真有效值转换
一个交变信号的有效值的定义为:
这时,VRMS为信号的有效值,T为测量时间,V(t)是信号的波形。V(t)是一个时间的函数,但不一定是周期性的。
对等式的两边进行平方得:
右边的积分项可以用一个平均来近似:
这样式(2)可以简化为:
VRMS2=Avg[V2(t)] (4)
图-11频率计原理图
2.4电源电路设计
本系统采用±5V,±12V直流供电。用多抽头变压器产生多路交流低压,桥堆整流,电容滤波,再经LM2576T、LM7905、LM7812、LM7912稳压给系统供电。电路总功耗<20W。
3.系统的软件设计
3.1程序流程图
3.1.1电压频率测量系统程序流程图
图-17控制程序流程图
0.5%
4
1kHz
10V
10.03V
0.3%
5
1kHz
50V
50.13V
0.26%
6
1kHz
100V
99.8V
0.2%
7
1kHz
200V
201.0V
0.5%
8
1kHz
250V
251.5V
0.6%
4.2.2频率测试
序号
电压
输入频率
测试结果
误差
1
1.000V
10Hz
10.0001Hz
0.0001%
2
1.000V
三、具体要求
1、电压测量
2、测量电压的频率范围100Hz~500KHz。
3、测量电压范围100mV~100V(可分多档量程)。
4、要求被测电压数字显示。
5、电压测量误差±5%±2个字。
6、输入阻抗≥1MΩ,输入电容≤50pF(本项可不做测试,在电路设计中给予保证)
7、具有超量程自动闪烁功能。
8、输出功能:
100Hz
99.9999Hz
0.0001%
3
1.000V
1kHz
1.00000KHz
0%
4
1.000V
10kHz
10.0000KHz
0%
5
1.000V
100kHz
100.000KHz
0%
6
1.000V
1MHz
1.00000MHz
0%
7
1.000V
5MHz
5.00000MHz
0%
5.总结
本系统由优质的模拟器件为核心,辅以SPEC061A单片机作为控制部件,CPLD可编程逻辑器件作为频率测试的硬件平台,实现了集有效值测量、频率测量、信号发生于一体的多方位系统。在本次设计的过程中,我们遇到了许多突发事件和各种困难。由于模拟器件对外部电磁干扰反应太过明显,设计和调试曾一度陷入中断,但通过团队的仔细分析和自我调整状态后我们终于解决了所有问题,取得了圆满的结果。深刻的体会到了共同协作和团队精神的重要性,提高了我们解决问题的能力。
6.参考文献
1.单片机原理及其接口技术。北京航空航天大学出版社
2.彭波.多媒体技术及应用[M](第三版).北京:机械工业出版社
图-3 测量系统框图
1.1各模块方案
(1)有效值测量部分用优质运算放大器做前级跟随放大,用专用真有效值转换芯片做有效值转换。这种方案成本较高。但是,通过合理的选择各级运放,可以做到电路简单可靠,输入阻抗高、测量精度高、近似无级量程转换的优良性能。
(2)频率测量部分采用CPLD(复杂可编程逻辑器件)编写代码实现频率计数功能。可编程逻辑器件响应速度快可以达到十几纳秒甚至几纳秒,响应频率可以达到几十兆甚至上百兆,可以实现高速计数。可编程逻辑器件可以用代码实现硬件的功能,易于修改,而且性能优于传统的电路连接方式,对于一定规模的数字电路尤其显示了其优越性。
学号:
2011 - 201 2题 目:简易数字显示交流毫伏表的设计
专 业:通信工程
班 级:
姓 名:
指导教师:
成 绩:
电气工程系
201 1年12月20日
课程设计任务书
一.设计目的
设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表
二、设计任务
由高级模拟器件、CPLD,可实现具有自动量程转换功能的真有效值测量、 交流频率测量和标准幅度可控的正弦波输出等功能。采用 CPLD(复杂可编程逻辑器件)编写代码实现频率计数功能。设计制作一台可数字显示的交流毫伏表。
2.3等精度频率计电路设计.......................................3
2.4 电源电路设计..............................................4
3.系统的软件设计..............................................4
2.2.1有效值转换电路总揽.......................................2
2.2.2高频放大级...............................................2
2.2.3真有效值转换.............................................2
a.输出正弦波电压,电压值1Vrms ,波形无明显失真。
b.输出电压值误差≤±10%。
c.输出电压频率范围10Hz~200KHz。
d.输出电压频率可预置。
e.输出电压频率误差≤±5%。
9、设计并制作该仪表所需要的直流稳压电源。
摘要
本系统分电压测量和信号产生输出两大部分,电压测量部分以模拟电路为主,配合放大模块、A/D转化模块、显示模块;通过凌阳单片机进行数据处理,在误差允许范围内显示测量电压值。本系统由高级模拟器件、CPLD,可实现具有自动量程转换功能的真有效值测量、 交流频率测量和标准幅度可控的正弦波输出等功能。 测量部分具有高输入阻抗 (R ≥2M,C<2.5pF) ,宽频带范围(10 HZ-5M HZ ),宽电压范围(1mV-250V),高精 度(有效值≤1%,频率<10-6)的优越性能。可满足多方位的需要。
关键词: 静电计 频率计 高频放大 真有效值
正文..........................................................1
1.系统基本方案及框图.........................................1
1.1各模块方案.................................................1
附录............................................................9
评语表.........................................................11
正文
1.系统基本方案及框图
根据题目要求及适当的发挥,我们的硬件电路主要包括输入信号的有效值测量、输入信号的频率测量。其中前两者构成一个测量系统。测量系统包括:信号调理模块、A/D,D/A模块、信号真有效值转换模块、CPLD频率测试模块、算法控制器模块、键盘显示模块、语音播报及打印模块、电源模块等。图-3所示。
3.1程序流程图.................................................4
3.1.1电压频率测量系统程序流程图...............................4
3.2程序核心简介...............................................5
设在一次预置门时间Tp中对被测信号(频率为Fx)计数为Nx,标准频率信号(频率为Fs)计数为Ns个,则有下式成立:Fx/Nx=Fs/Ns
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