简易交直流电压表 的设计
简易交直流电压表 的设计
摘要：本设计为简易电压表，它可以实现多量程交、直流电压的测量。
测量电压量程为2V、20V，分辨率分别对应为1mV、10mV；准确度是在温度为23±5℃情况下测直流时为±(0.5％RDG+3字)，测交流时为±(1.0％RDG+3字)；输入电阻为10MΩ；最大允许直流电压为±500V，最大允许交流电压为500V。
设计电路由分压电路、输入保护及缓冲电路、交直流转换电路、A/D转换电路、译码显示电路组成。
通过开关来实现功能和量程的转换，核心电路采用MC14433型31位双积分式单片A/D转换器，通过段驱动器和位驱动器来驱2动共阴极LED数码管作动态扫描实现显示功能。
关键字：交、直流转换电路； A/D转换电路；动态显示电压一、概述数字电压表既是常用的一种数字电压表，也是构成数字万用表的基本电路。
随着科技的发展，电子产品在不断更新，但数字电压表是永远不会在电子产品中消失。
设计任务为：设计一个简易数字电压表，它可以测量直流、交流电压。
技术指标为：测量电压量程为2V、20V、200V、500V，分辨率分别对应为1mV、10mV、100mV、1V；准确度是在温度为23±5℃情况下测直流时为±(0.5％RDG+3字)，测交流时为±(1.0％RDG+3字)；输入电阻为10MΩ；最大允许直流电压为±500V，最大允许交流电压为500V。
本设计是对电压测量电路作单独的研究，从实质上去了解万用表中测量电压的过程。
电路涉及到对电路、低频、数字电路等知识的考查。
二、方案论证方案一方案一原理方框图如图1所示。
传统的数字电压表由分压电路，输入保护及缓冲电路，交、直流变换电路，A/D转换电路、译码显示电路组成。
分压电路在电路中实现电压倍率变换起到将大电压转换成小电压的作用；输入保护及缓冲电路在电路中起到避免大电压输入对电路的烧坏；交、直流变换电路起到将交流电压转换成直流电压，且直流电压值为交流电压的有效值；译码显示电路时将电压的数值通过LED数码管显示出来。
基于Proteus的简易直流数字电压表的设计
程序３ 个程 序 模 块 组 成 ， 程 序 流程 如 图３ 所示。
２ ． ２ ． １ 主程 序
码 文件 （ 术 ． ｈ ｅ ｘ ） ， 然 后在 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ 仿 真平 台上将． ｈ ｅ ｘ 文件加 载
器Ｔ ０ 。 最 后 进 入 死 循 环 实验表明， 基于 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ ￣ Ｄ Ｋ ｅ ｉ ｌ 设 计 的简 易直 流 数 字 电 状态 进 行 多次试 转 。 压表， 具 有 结 构简 单 、 功 能可 靠 、 使 用方 便 等优 点 ， 达 到 了预 ２ ． ２ ． ２ 定时器 中断程序 期 效 果 。 该 设 计 方 法可 以 降低 开 发 成 本 ， 缩短开发周期， 适
１ ． ５ ０ ３ ０ ． ０ ０ ３
１ ． ９ ９ ２ ０ ． ０ ０ ８
２ ． ９ ８ ８ ０ ． ０ １ ２
３ ． ４ ７ ６ ０ ． ０ ２ ４
３ ． ９ ８ ４ ０ ． ０ １ ６
４ ． ４ ７ ２ ０ ． ０ ０ ８
４ ． ９ ８ ０ ０ ． ０ １ ０
程 序 设 计主 要 由主 程 序 ， 定 时器 中断 程 序 ， 外 部 中断 子
２ ． ２ ． ３ 外部中断子程序
当转 换 结 束后 ， 根 据 一定 的算 法 求 出各 位 的值 ， 并通 过
Ｐ ０ ， Ｐ ２ 口送 Ｌ Ｅ Ｄ 显示 。
２ ． ３ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ 和Ｋ ｅ ｉ ｌ 联 合 仿 真 系统 采 用 Ｃ 语 言编 程 ， 具 有代 码 简洁 ， 可读 性 强 ， 移 植性
Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕｓ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｓｉ ｍｐｌ ｅ Ｄｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｖｏ ｌ ｔ ｍｅ ｔ ｅ ｒ Ｄ Ｃ— Ｂａ ｓ ｅ ｄ
（最新版）简易数字直流电压表的设计毕业毕业课程设计
（最新版）简易数字直流电压表的设计毕业毕业课程设计目录第1章绪论 (3)第2章设计总体方案 (4)2.1设计要求 (4)2.2 设计思路 (4)2.3 设计方案 (4)第3章硬件电路设计 (5)3.1 AD转换模块 (5)3.1.1 逐次逼近型AD转换器原理 (5)3.1.2 ADC0808 主要特性 (6)3.1.3ADC0808的外部引脚特征 (6)3.1.4 ADC0808的内部结构及工作流程 (7)3.2 单片机系统 (9)3.2.1 AT89C51性能 (9)3.2.2 AT89C51各引脚功能 (9)3.3 复位电路和时钟电路 (10)3.3.1 复位电路设计 (10)3.3.2 时钟电路设计 (11)3.4 LED显示系统设计 (12)3.4.1 LED基本结构 (12)3.4.2 LED显示器的选择 (12)3.4.3 LED译码方式 (13)3.4.4 LED显示器与单片机接口设计 (14)3.5 总体电路设计 (14)第4章程序设计 (16)4.1 程序设计总方案 (16)4.2 系统子程序设计 (16)4.2.1 初始化程序 (16)4.2.2 AD转换子程序 (16)4.2.3 显示子程序 (17)4.2.4程序代码 (17)第5章总结 (20)参考文献 (21)致谢 (22)第1章绪论什么是数字电压表？数字电压表就是采用数字化技术，把需要测量的直流电压转换成数字形式，并显示出来。
通过单片机技术，设计出来的数字电压表具有精度高，抗干扰能力强的特点。
通过网上资料显示，目前由各种AD转换器构成的数字电压表已经广泛的应用于电工测量，工业自动化仪表等各个领域。
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，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
简易直流数字电压表
课程设计简易直流数字电压表设计题目：简易直流数字电压表专业：电气工程及其自动化年级：08级学号：**************：***目录引言 (1)1 设计目的和要求 (3)1.1 设计目的 (3)1.2 设计内容及要求 (3)2 数字电压表的基本原理 (3)2.1 数字电压表组成电路 (3)2.2 系统功能 (4)3 元器件的介绍 (5)3.1132A/D转换器MC14433的介绍 (5)3.2MC14433引脚功能说明 (8)3.3 七段锁存—译码—驱动器MC4511的介绍 (10)3.4 七路达林顿驱动器阵列MC1413的介绍 (12)3.5 高精度低漂移能隙基准电源MC1403的介绍 (12)4 课程设计调试的要点 (12)4.1 电路调试 (12)4.2 功能调试 (13)5 课程设计器材和供参考选择的元器件 (13)6 课程设计报告结论 (13)6.1 按设计内容要求整理实验数据及调试中的波形 (14)6.2 画出设计内容中的电路图、接线图 (15)6.3 总结设计数字电压表的体会 (15)引言传统的模拟式（即指针式）电压表已有100多年的发展史，虽然不断改进与完善，仍无法满足现代电子测量的需要，数字电压表自1952年问世以来，显示强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。
数字电压表简称DVM（Digital Voltmeter），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。
智能化数字电压表则是最大规模集成电路（LSI）、数显技术、计算机技术、自动测试技术（ATE）的结晶。
一台典型的直流数字电压表主要由输入电路、A/D转换器、控制逻辑电路、计数器（或寄存器）、显示器，以及电源电路等级部分组成，如下图1-1所示：图1-1 直流数字电压表的基本方框图其中A/D转换器是数字电压表的核心，xu表示其输入。
它的数字输出可由打印机记录，也可以送入计算机进行数据处理。
简易电压表设计
《单片机原理与接口技术》课程设计报告设计题目：简易数字电压表设计专业班级：电信1202 学号：2012001452学生姓名：庞宏平同组人：万培石一雄指导教师：武娟萍太原理工大学课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺指导教师签名：日期：2015.6简易数字电压表设计目录1．引言 (4)1.1设计任务 (4)1.2 设计要求 (5)2．硬件电路设计 (5)2.1 系统的硬件构成及功能 (5)2.2 AT89S51单片机及其引脚说明 (6)2.3 ADC0808引脚及功能说明 (7)2.4 ADC0808的外部引脚特征 (8)2.5 ADC0808的内部结构及工作流程 (9)3.LCD显示系统以及74LS373 (10)3.1 LCD显示系统设计 (10)3.2 74LS373引脚图及功能 (11)3.3 总体电路设计 (13)4．程序设计 (14)4.1 程序设计总方案 (14)4.2 系统子程序设计 (15)5 .软件测试及仿真 (16)5.1 软件调试 (16)5.2 显示结果及误差分析 (17)5.3 附加功能 (18)结论 (19)附录程序代码 (20)第1章引言本次课程设计利用单片机技术来实现一台简易数字电压表，具有性能可靠、电路简单、成本低等特点。
1.1数字电压表概述电压表应用十分广泛，但大部分是模拟电压表，而由于其特性，反应速度慢，读数麻烦并且误差较大，所以为适应不断快速的高速信号领域，已经广泛使用数字电压表。
本实验设计是基于51单片机开发平台实现的一种数字电压表系统。
该设计采用AT89S51单片机为核心，以ADC0809为模数转换数据采样，实现被测电压的采样。
1.2此次设计任务1.2.1设计任务设计制作一个简易数字电压表，该直流电压表能测直流电压目标：基于MCS—51单片机，对设计硬件电路和软件程序应用的设计，使用发光二极管来显示所要测试模拟电压的数字电压值。
基于单片机的简易直流电压表课程设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导老师：工作单位：题目：简易直流电压表的设计初始条件：电脑一台、proteus作图软件、keilc51编译器、medwin仿真软件要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求）1、技术要求：以89s51单片机为核心芯片，设计一个简易直流电压表，要求如下：A、能够对直流电压进行相应的采集和转换；B、利用led对电压值进行显示，精确到小数点后一位；2、主要任务：（1）复习有关课程，如数字电路、单片机等；（2）以89s51为核心，根据设计指标设计电路的框图；（3）根据要求设计出电路逻辑图和装配图；（4）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数；（5）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求；（6）撰写设计说明书，进行答辩。
3、撰写课程设计说明书：封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期任务书目录正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案；4、调试过程及结论；5、心得体会；6、参考文献时间安排：课程设计时间：1周－2周1周：明确任务，查阅资料，初步设计电路原理图；2周：按照电路原理图布线，并调试通过。
按照要求撰写课程设计说明书。
指导教师签名：年月日系主任（或负责老师）签名：年月日目录1 设计方案 (2)2 设计总体框图 (2)2.1 硬件总体框图 (2)2.2 程序总体框图 (3)3.1 待测信号源单元电路 (5)3.2 A/D模数转换单元 (5)3.3 单片机控制单元 (6)3.3.1 AT89C52单片机芯片 (6)3.3.2 外部时钟电路 (7)3.3.3 复位电路 (8)3.4 数码管显示模块 (9)4 电路原理说明 (10)4.1 AT89C52单片机 (10)4.2 ADC0809模数转换芯片 (11)4.3 八段数码管和74LS47 (13)4.3.1 八段数码管 (13)4.3.2 74LS47译码芯片 (13)4．4 系统整体工作原理 (14)4.4.1 硬件原理 (14)4.4.2 软件原理分析 (16)5.设计心得 (23)6参考文献 (23)附录： (24)附录1：调试报告 (24)附录2：元器件清单 (25)简易直流电压表的设计1 设计方案根据本次课设的要求，以51单片机为核心，设计一个简易直流电压表，电压表的作用即是测直流电压的大小，而由所学微控制器的知识可知，可以利用单片机的模数转换来实现这一设计。
简易电压表设计方案
简易电压表设计方案设计简介：本设计方案旨在制作一个简易的电压表，能够准确测量直流电压，并且具备整洁美观的外观。
此外，我们还将为电压表添加一个提示灯，用于指示电源是否正常开启。
材料清单：1. 直流电压表模块2. 透明塑料外壳3. 灯泡模块4. 电线5. 开关6. 电源适配器7. 线缆连接器搭建步骤：1. 将直流电压表模块安装在透明塑料外壳的正中央位置。
2. 使用线缆连接器将电源适配器与直流电压表模块连接。
确保连接稳固无松动。
3. 在透明塑料外壳的一侧选取一个合适的位置，用电钻钻一个适配灯泡模块尺寸的孔。
4. 将灯泡模块插入孔内，并使用固定螺丝固定灯泡模块。
5. 连接灯泡模块与电源适配器，确保连接正常。
6. 使用开关连接电源适配器与灯泡模块，确保开关能正常控制灯泡的开关状态。
7. 将透明塑料外壳的上下侧打开合适大小的孔，以方便线缆连接器的使用。
8. 将所有电线组织整齐，并将开关和电源适配器的线缆连接器通过打孔处拉出外壳，接近电压表模块。
9. 确保所有组件稳固连接，开关能正常控制电压表以及灯泡的开关状态。
10. 完成搭建后，仔细检查所有连接，确保电压表和灯泡正常工作，并且外壳整洁美观。
操作方法：1. 将电源适配器插入电源插座，并通过开关控制电源的开启和关闭。
2. 开启电源后，电压表显示器将显示当前的直流电压数值。
3. 如果提示灯亮起，表示电源正常开启，否则表示电源未正常开启或存在故障。
4. 关闭电源时，确保电压表和灯泡都处于关闭状态，以节省能源和延长使用寿命。
维护与注意事项：1. 确保电压表和灯泡处于稳定的工作环境，避免受到剧烈震动或高温等影响。
2. 定期检查电线和连接器的连接状态，如果发现松动或损坏，应及时修复或更换。
3. 避免将液体或金属物品接触到电压表或灯泡模块，以防止短路或损坏。
4. 当不使用电压表时，建议关闭电源以节省能源和确保安全。
5. 如遇到电压表显示不准确或异常情况，应停止使用并寻求专业技术支持或维修。
简易直流数字电压表的设计-毕业论文
简易直流数字电压表的设计-毕业论文<<简易直流数字电压表的设计>>课程设计报告题目：简易直流电压表的设计专业：电子信息科学与与技术年级：学号：学生姓名：联系电话：完成日期：2013年 07月06 日摘要本文介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计，设计主要由三部分组成：A/D转换模块，数字处理模块和显示模块。
A/D转换芯片主要由ADC0808来完成。
它的主要功能是把采集到的模拟量转换成数字量并传送到数据处理模块。
数据处理则由AT89C51来完成，其负责把ADC0808传送来的数据量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块去显示；此外它还控制ADC0808的工作。
该系统的数字电压表设计简单，所用的原件少，成本低，且测量精度和可靠行较高。
此数字电压表可以测量0—5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7端数码管显示出来。
关键字：ADC0808 数字电压表ABSTRACTThis article describes a simple digital voltage meter Based on Single - Chip Microcomputer design, design is mainly composed of three parts : A/D Conversion module, digital processing module, and display module.A/D conversion chips mainly done by the ADC0808. Its main function is to capture to convert analog to digital and delivered to the data processing module.Data processing is done by AT89C51, they are responsible for ADC0808 after a certain amount of data transmitted to data processing, display a corresponding code sent to the display module to display ; in addition it also controls ADC0808 work.The system design of digital voltmeter simple, using the original less, low cost and high measuring accuracy and reliability of rows. This digital 1 - channel analog voltage meter can measure 0-5v DC input voltage values, and through a 7 end of the four - in - one digital display.Keywords : ADC0808 digital voltage meter目录摘要 (3)ABSTRACT (4)1 设计要求及方案选择 (7)1.1设计要求 (7)1.2设计思路 (8)2 理论分析与设计 (8)2.1数码显示电路的设计 (8)2.2数据处理电路的设计 (9)2.3软件处理流程的设计 (9)3 电路设计 (10)3.1 硬件电路的设计 (10)3.2 软件的设计 (12)4 系统测试 (15)4.1调试所用的基本仪器清单 (15)表1 简易数字电压表原件清单 (15)4.2调试结果 (16)4.3 测试结果分析 (17)5 总结 (17)参考文献 (18)1 设计要求及方案选择1.1设计要求（一）任务利用单片机设计并简易的直流数字电压表，能够测出0～5V的直流电压，电路组成框图如图所示。
直流电压表的设计实验报告
直流电压表的设计实验报告直流电压表的设计实验报告引言：直流电压表是一种测量电路中直流电压的仪器。
在电子工程领域中，直流电压表是一种常用的测试工具。
本实验旨在设计并制作一台简单实用的直流电压表，以便能够准确测量电路中的直流电压。
一、实验目的：本实验的目的是设计并制作一台直流电压表，通过实验验证其准确性和可靠性。
具体目标如下：1. 理解直流电压表的工作原理；2. 学会使用电流表、电阻器等元器件进行电路设计；3. 测试直流电压表的灵敏度和测量范围。
二、实验原理：直流电压表是基于毫伏表的原理设计的。
毫伏表是一种电压测量仪器，它通过将待测电压与已知电阻串联，通过测量电流大小来计算待测电压的值。
直流电压表的关键是选择合适的电阻值，以确保测量电流的幅度适中，既能够保证测量精度，又不会对待测电路产生明显的影响。
三、实验材料和仪器：1. 直流电源；2. 电流表；3. 电阻器；4. 连接线；6. 待测电路。
四、实验步骤：1. 将直流电源的正极与待测电路的正极连接，负极与待测电路的负极连接；2. 将电流表的正极与待测电路的正极连接，负极与电阻器的一端连接；3. 将电阻器的另一端与待测电路的负极连接；4. 打开直流电源，调节电压大小，观察电流表的读数；5. 记录电流表的读数和待测电压的实际值；6. 重复步骤4和步骤5，改变待测电压的大小，以验证直流电压表的准确性和可靠性。
五、实验结果和分析：通过实验测量，我们得到了一系列的待测电压和电流表的读数。
根据实验数据，我们可以绘制出待测电压和电流表读数的关系曲线。
通过分析曲线，我们可以得出以下结论：1. 直流电压表的灵敏度较高，能够准确测量待测电压的变化；2. 直流电压表的测量范围较广，能够满足大部分实际测量需求；3. 直流电压表的测量精度较高，能够满足精确测量的要求。
六、实验总结：通过本实验，我们成功设计并制作了一台直流电压表。
实验结果表明，该直流电压表具有较高的灵敏度、较广的测量范围和较高的测量精度。
简易直流电压表设计说明书
简易直流电压表设计说明书1、设计方案根据本次课设的要求，以STC12C5A60S2单片机为核心的，设计一个简易直流电压表，电压表的作用即是测直流电压的大小，而由所学的为微控制器的知识可知，可以利用单片机的模数转换实现这一设计。
模数转换就是用STC12C5A60S2单片机内部的AD芯片，使它对外部的一个模数信号进行采样、量化然后转化成为一个离散的数字量，提供给控制器进一步处理。
2设计总框图系统的设计包括两部分，即硬件原理框图的设计和程序框图设计。
2.1硬件总框图由四块模块组成，硬件框图如图所示。
即该设计利用单片机内部AD芯片将输入的模拟的电压转换成一个8位的二进制数字，再输送单片机的控制单元，经过处理电压值2.2程序的总框图3设计单元电路3.1待测信号的电路图如下3.2STC12AC5A60S2内部结构如图所示3.3单片机控制单元单片机控制单元是整个系统的核心中心，对外围进行控制，对数据进行运算处理，是连接各部分的纽带。
它主要包括STC12AC5A60S2单片机和其他工作所必须的外围电路，如时钟振荡电路和复位电路等。
3.3.1 STC12ACA60S2单片机芯片其电路如图所示。
3.3.2外部时钟电路主要是通过一个12MHZ的时钟振荡产生时钟信号，以作为单片机工作的外部时钟，其XTAL1和XTAL2分别接如到单片机对应的引脚。
电路图如下3.3.3复位电路当对单片机的reset引脚加超过两个机器周期以上的高电平时，可使单片机复位，即程序从头开始。
设计的复位电路如图所示3.4 数码管显示模块该题选的是四位共阳数码管，该数码管有八个输入端，四个公共端，每个公共脚控制一个数码管，其电路图如图所示：4 电路图原理说明4.1STC12CA60S2单片机芯片如图所示：4.2 八段数码管八段数码管比七段数码管多路一位小数点，实际8个LED摆放排列而成。
当特定的某个几个数码管点亮时，就显示了特定的数字形状。
有共阳极和共阴极之分，共阳极是指8个输A、B、C、D、E、F、G、DP要输入低电平才会是相应LED点亮，共阴极侧须输入高电平。
简易直流电压表的设计
目录1技术要求.............................................................. - 1 -2基本原理.............................................................. - 1 -2.1设计的具体思想................................................... - 1 -2.2主要芯片介绍..................................................... - 2 -2.2.1 89c51系列芯片介绍......................................... - 2 -2.2.2 ADC0809芯片介绍........................................... - 5 -2.2.3 LED基本结构............................................... - 7 -2.2.4 LED显示器的选择........................................... - 8 -3建立模型描述.......................................................... - 9 -3.1方案一........................................................... - 9 -3.2方案二.......................................................... - 11 -4模块功能分析或源程序代码............................................. - 14 -4.1方案一代码...................................................... - 14 -4.2方案二代码...................................................... - 19 -5调试过程及结论....................................................... - 21 -6心得体会............................................................. - 23 -7参考文献............................................................. - 24 -简易直流电压表的设计1技术要求以89s51单片机为核心芯片，设计一个简易直流电压表，要求如下：A、能够对直流电压进行相应的采集和转换；B、利用led对电压值进行显示，精确到小数点后一位。
简易电压表设计方案
简易电压表设计方案
简易电压表设计方案
电压表是用来测量电路中的电压的一种仪器。
在设计简易电压表时，需要考虑到测量的范围、精度、显示方式等因素。
以下是一个简易电压表的设计方案。
1. 整体设计思路：
本设计方案采用模拟电路设计，通过简单的电路实现电压的测量和显示。
主要由测量电路和显示电路组成。
2. 测量电路设计：
测量电路是用来将输入电压转换为可测量的电信号。
测量电路主要由电阻和操作放大器组成。
首先选择一个合适的电阻，用来将输入电压经过分压，使之在测量范围内。
然后通过一个操作放大器来放大电压信号，以便能够驱动后续的显示电路。
操作放大器的放大倍数可以通过调整反馈电阻来实现。
3. 显示电路设计：
显示电路是用来将测量的电信号转换为人们可以直观看到的显示结果。
本设计方案采用数码管显示方式。
在显示电路中，电信号经过一个电压比较器，将其与参考电压进行比较，以确定数字管是否显示。
然后通过一个译码器，将数字信号转换为驱动数码管的控制信号，显示测量结果。
4. 电源电路设计：
电源电路是用来为整个电压表提供电源的。
本设计方案采用直流电源。
根据需要选择一个适当的电源电压。
然后通过一个稳压电路，将电源电压稳定在所需电压值，以确保整个电压表的正常工作。
5. 其他功能：
设计中还可以考虑一些其他功能，如测量电压极性的功能，过载保护功能等。
总结：
通过以上的设计方案，可以实现一个简易的电压表。
设计过程中需要注意选择合适的元器件，进行充分的测试和调试，以确保电压表的稳定性和准确性。
直流数字电压表设计方案及原理
直流数字电压表设计方案及原理直流数字电压表是一种用于测量直流电压的电子设备。
其设计方案及原理如下：设计方案：1. 选择合适的电压测量范围：根据实际需求选取合适的电压测量范围，可以是几个固定的范围或可调节的范围。
2. 选择适当的电压分压电阻：为了避免将高电压直接施加在测量电路上，通常会使用电压分压电阻将输入电压降低到安全范围内。
3. 选择合适的运算放大器：运算放大器用于放大电压信号，并将其转换为数字信号。
选择合适的运算放大器可以保证测量的准确性和稳定性。
4. 添加A/D转换器：A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号，以便于微处理器或显示器进行处理和显示。
5. 添加微处理器或显示器：微处理器可以对转换后的数字信号进行处理、计算和显示。
显示器可以直接显示测量结果。
原理：1. 电压分压：通过选择合适的电阻进行电压分压，将输入电压降低到运算放大器可接受的范围内。
2. 运算放大器放大：运算放大器将输入电压放大到合适的范围内，通常使用差分放大器进行放大，并通过负反馈控制放大倍数。
3. A/D转换：通过A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号。
A/D转换器将连续的模拟信号离散化为一系列数字值，通常使用逐次逼近型或积分型A/D转换器。
4. 数字处理和显示：微处理器对转换后的数字信号进行处理和计算，可以进行单位转换、数据平滑等操作，并将结果显示在显示器上。
总结：直流数字电压表通过电压分压、运算放大、A/D转换和数字处理等步骤，将输入的直流电压转换为数字信号，并通过显示器显示测量结果。
设计方案需要选择合适的电压测量范围、电压分压电阻、运算放大器、A/D转换器和显示器，以保证测量的准确性和稳定性。
直流电压表的设计
直流电压表的设计一、实验目的1. 理解双积分A/D转换器7109及数字电压表的工作原理。
2. 掌握直流电压表的界面设计和软件设计。
3．测量数据的误差分析。
二、实验任务和内容1. 设计一个直流电压表，设计要求为（1）测量量程分为200mV、400mV、800mV、2V、4V、8V；（2）测量分辩率为12bit；（3）测量对象可选择为可调电位器的输出或外部电压2. 设计完成后，用电压表不同量程进行测量，求相对误差。
三、实验器材1. 计算机(具有运行windows2000和图形化控件的能力) １台2. SJ-8002B电子测量实验箱１台3. Q9连接线１根4. 4 1/2数字万用表１台四、实验原理1、直流电压表原理直流电压表的测量原理是：被测模拟直流电压经输入放大后，经A/D转换器转为数字量，通过计算机的EPP接口传到计算机进行数据处理，将测量结果显示在计算机屏幕上。
本实验使用“SJ8002B电子测量实验箱”的双积分A/D转换器7109完成直流电压的数字化转换，采样PC机的虚拟仪器软件平台（LabVIEW）完成界面设计和软件设计，实现直流电压的数字化测量。
测量原理如图1所示图1 直流电压测量原理框图4.2 A/D7109的接口工作原理本实验双积分A/D转换器ICL7109实验电路图。
图2 双积分式A/D转换器7109测量电压原理图ICL 7109 是双积分式12 位A/D转换器，转换时间由外部时钟周期决定，为10140/58个时钟周期。
其主要引脚定义如下：①B1～B12：12bit的数据输出端②OR：溢出判别，输出高电平表示过量程；反之，数据有效。
③POL：极性判别，输出高电平表示测量值为正值；反之，负值。
④MODE：方式选择，当输入低电平信号时，转换器处于直接输出工作方式。
此时可在片选和字节使能的控制下直接读取数据；当输入高电平时，转换器将在信号信号握手方式的每一转换周期的结尾输出数据（本实验选用直接输出工作方式）。
简易直流数字电压表
电子设计竞赛设计报告摘要：设计的任务为制作一台简易直流数字电压表，其中AD转换器模块使用分立元件制作双积分型AD转换器。
利用运算放大器和比较器搭建积分电路，由四位数码管构成显示电路，AT89C52单片机构成控制模块。
本设计完成了基本功能和一部分扩展功能，具有较高的精度和稳定性。
关键词：AD转换器单片机四位数码一、总体方案设计1. 自行设计制作系统供电电源，输入为220VAC，禁止使用任何成品电源。
2. AD部分禁止使用成品AD芯片。
要求仅使用运算放大器、电子开关、基准源、阻容元件等分立元件设计一个双积分型AD转换器。
3. 直流电压测量范围为0~2V，要求分辨率达到0.01V，满量程测量精度优于3%。
4. 电压采样周期小于1s。
5. 显示器必须使用LED数码管显示器制作，禁止使用LCD。
6. 结构设计合理，外表整洁美观。
二、原理描述双积分式AD转换器又称双斜式AD转换器，其原理框图和工作波形图如下图所示。
整个逻辑转换过程在控制器的控制下按一下三个阶段进行：图2-1 双积分AD转换器原理图图2-2 双积分型AD转换器波形1.预备阶段逻辑控制电路发出复位指令，使积分器的输出为零。
2. 定时积分阶段T1定时积分阶段，电子开关接通输入端和待测电压，同时打开定时器，当定时器计满时，进入定时器中断。
3. 定值积分阶段T2定时积分阶段结束后，打开电子开关使输入端接通基准电压，开始反向积分，积分器的输出在比较器的输入端与地电压进行比较，当积分器的输出为正值时积分器产生下降沿，触发单片机外部中断，同时记录T2值。
积分器输出电压有以下公式120111T T x R T U dt U dt RC RC=⎰⎰ 推导可得21x R T U U T =因此只要记录T2值即可求得输入电压Ux 的值。
三、 模块设计本设计分为三大模块：控制模块、显示模块、AD 转换模块。
图3-1 设计总框图1. AD 转换模块：图3-2 AD转换模块AD转换模块由基准电压源、电子开关、运放、比较器组成。
直流电压表的设计
目录一、设计要求 (2)二、设计目的 (2)三、设计的具体实现 (2)1. 系统概述 (12)2. 单元电路设计 (15)3. 软件程序设计 (18)四、结论与展望 (21)五、心得体会及建议 (23)六、附录 (26)七、参考文献 (30)一﹑设计要求设计一个由8051MCU组成的简易直流电压表系统。
能够测量一定范围的电压值，并以数字形式进行显示。
通过这个过程熟悉A/D转换、键盘控制、串口通信和七段数码管的使用，掌握51系列单片机控制和测试方法。
设计以AT89C51单片机为核心，对电压信号首先进行比例调节以满足A/D的需要；设置按键用于调节不同的电压档位；用LED显示测量得到的电压值；设计通信接口电路以实现测量数据的传送。
完成基本要求，可以适当发挥进行扩展设计。
①测量范围0-200V②10位模数转换③采样结果通过LED数码管显示④通过串行口与PC通信二、设计目的(1)利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。
(2)我们这次的课程设计是以单片机为基础，设计并开发直流电压表。
(3)掌握各个接口芯片(如ADC0808等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。
三、设计的具体实现把连续的模拟量（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，不能满足现代测量的需求，采用单片机的数字电压表，它的精度高、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，有各种单片A/D转换器构成的数字电压表，以被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能测量领域，与此同时，也能把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。
该系列产品是一种高精度的安装式仪表.本设计为简易直流数字电压表, A/D转换器部分采用普通元器件构成模拟部分，利用MCS-51单片机借助软件实现数字显示功能，自动校零、LED显示等功能时采用AT89C51单片机编程实现直流电压表量程的自动转换。
设计制作一个简易数字电压表.doc
设计制作一个简易数字电压表目录一、设计要求................................................................................................... 错误!未定义书签。
二、设计方案、电路图和工作原理............................................................... 错误!未定义书签。
三、软件仿真................................................................................................... 错误!未定义书签。
四、PCB设计.................................................................................................. 错误!未定义书签。
五、元器件清单表........................................................................................... 错误!未定义书签。
五、焊接和调试............................................................................................... 错误!未定义书签。
六、过程照片................................................................................................... 错误!未定义书签。
七、总结、心得及其他................................................................................... 错误!未定义书签。
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摘要：本设计为简易电压表，它可以实现多量程交、直流电压的测量。
测量电压量程为2V、20V，分辨率分别对应为1mV、10mV；准确度是在温度为23±5℃情况下测直流时为±(0.5％RDG+3字)，测交流时为±(1.0％RDG+3字)；输入电阻为10MΩ；最大允许直流电压为±500V，最大允许交流电压为500V。
设计电路由分压电路、输入保护及缓冲电路、交直流转换电路、A/D转换电路、译码显示电路组成。
通过开关来实现功能和量程的转换，核心电路采用MC14433型31位双积分式单片A/D转换器，通过段驱动器和位驱动器来驱2动共阴极LED数码管作动态扫描实现显示功能。
关键字：交、直流转换电路； A/D转换电路；动态显示电压一、概述数字电压表既是常用的一种数字电压表，也是构成数字万用表的基本电路。
随着科技的发展，电子产品在不断更新，但数字电压表是永远不会在电子产品中消失。
设计任务为：设计一个简易数字电压表，它可以测量直流、交流电压。
技术指标为：测量电压量程为2V、20V、200V、500V，分辨率分别对应为1mV、10mV、100mV、1V；准确度是在温度为23±5℃情况下测直流时为±(0.5％RDG+3字)，测交流时为±(1.0％RDG+3字)；输入电阻为10MΩ；最大允许直流电压为±500V，最大允许交流电压为500V。
本设计是对电压测量电路作单独的研究，从实质上去了解万用表中测量电压的过程。
电路涉及到对电路、低频、数字电路等知识的考查。
二、方案论证方案一方案一原理方框图如图1所示。
传统的数字电压表由分压电路，输入保护及缓冲电路，交、直流变换电路，A/D转换电路、译码显示电路组成。
分压电路在电路中实现电压倍率变换起到将大电压转换成小电压的作用；输入保护及缓冲电路在电路中起到避免大电压输入对电路的烧坏；交、直流变换电路起到将交流电压转换成直流电压，且直流电压值为交流电压的有效值；译码显示电路时将电压的数值通过LED数码管显示出来。
图1 方案1的原理框图方案二方案二的原理框图如图2所示，电路由分压电路，输入保护及缓冲电路，交、直流变换电路，A/D转换电路，单片机及译码显示电路组成。
前几个模块的功能与方案一相同，不同的是方案中用到单片机对经过A/D转换器后的数字信号进行记录然后通过译码显示电路进行显示。
图2 方案2的原理框图三、电路工作原理及设计1．分压电路的设计电压表测量交、直流共用一个分压电路，通过电阻进行分压将电压表的量程分为2V，20V。
分压电阻的总阻值为 10 MΩ，各档的分压比通过量程转换开关S2加以选择，并且按照10倍率关系来改变。
该分压器将0～500V被测交、直流电压一律衰减到2V以下，以便于将电压送入A/D转换电路进行测量及显示。
分压电路如图3所示，当电路中开关S1拨到上面时测的是直流电压，而当开关S1拨到下面时测的是交流电压，电容C1在电路中起到隔直通交的作用。
R1、R2、R3、R4是分压电阻，S2是量程转换开关，从上到下量程分别为2V，20V。
电路中Ui1端为电压输入端，Uo1为分压后电压输出端。
图3 分压电路2．输入保护及缓冲电路的设计输入保护及缓冲电路电路图如图4所示，经过分压电路的电压从Uo1端通过输入保护及缓冲电路到Uo2端输出。
电路中R5，D1，D2构成输入保护电路，其中R5在电路中起限流的作用，D1和D2构成双相限幅电路，进行过压保护。
当大电压输入不慎接小电压档时，电压就主要降在R5上，可保护U3不致损坏，电位器R6用以调整失调电压。
由于采用高阻分压电路，所以需要将U3接成电压跟随器使用，以提高其输入阻抗起到缓冲作用，减小对信号的衰减，从而输出电压与输入电压保持不变。
选择U3的原则是输入阻抗高，输入偏置电流下，功耗低并且有偏移端。
低失调运算放大器ICL7611输入失调电压2mV，温度漂移为10μV/℃，偏置电流为1pA，转换速率10μV/μs,消耗电流为10μA，输入阻抗为20MΩ，有失调调零端。
选择ICL7611满足电路要求。
图4 输入保护及缓冲电路3．交、直流变换电路的设计交、直流变换电路是用来将交流电压变换成直流电压，而最终得到的直流大小相当于交流电压的有效值。
该电路的设计需要滤波器和放大器，滤波器的作用是将交流变换成直流，放大器的作用是将电压平均值转换成有效值。
交流电压测量电路如图5所示，电路中U1端为交流输入端，U0端为将交流转换成直流的输出端，电路采用以正弦波平均值为响应的AC/DC转化的原理。
在电路中由微功耗单运放的U1（ICL7611DCBA）和二极管D4（1N4148）组成半波整流电路。
采取将U1接成反向放大器，D5仅在正半周时导通，进行半波整流。
副半周是D4截止，D3导通，D3，R10的作用是防止U1的输出端出现电压饱和现象，并使U1的反相输入端的电压保持稳定。
可编程运算放大器U2（MC3476）与电容器C6构成有源滤波器，以便获得平均电压值 VO ，对半波整流而言，正弦波与平均值的关系为：V=2.22 VO这就要求IC4的电压放大倍数KV>2.22倍，才有调整余量。
IC4的负反馈电阻Rf=R12+R16，反相输入端的电阻为R12。
因此RP6是可调电阻，调整其以改变反馈电阻值，进而控制IC4的增益使输出电压在数值上恰好是被测交流电压的有效值。
现取R16=39KΩ，R17=20 KΩ，只需调节R17= 5.4KΩ电路中R15是ACV档的校整电位器。
选择U3的原则是功耗低，快速实现放大功能。
可编程运算放大器MC3476输入失调电压2mV，输入偏置电流15 mA，转换速率为10mV/μs，选择MC3476满足电路设计要求。
图5 交、直流变换电路4．A/D转换及译码显示电路经过前面电路将电压转换成适合于A/D转换器的电压，通过转换将输入的模拟量转化成数字信号并通过译码显示输出。
A/D转换及译码显示电路如图8所示，用集成芯片完成A/D转换功能，选择MC14433型31位CMOS双积分式A/D转换器。
其管脚示意图如图6所示。
2图6 MC14433管脚示意图MC14433作为A/D转换器能完成电路要求的指标和精度。
MC14433 能够自动调零，自动极性转换，精度高，功耗低，其中集成了双积分式A/D转换器所有的CMOS模拟电路和数字电路，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只要外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D电路。
其输入阻抗大于100MΩ，使用时需要外接基准电压，当量程为1.999V时，基准电压为2V，当量程为199.9mV时基准电压为200mV，有过量程和欠量程标志信号输出，与控制电路相配合，可完成自动量程切换。
转换速率410次/秒，相对应的时钟频率为50～150kHz。
MC14433结构示意图如图7所示。
图7 MC14433结构示意图芯片中的4位十进制计数器DS1、DS2、DS3、DS4用来作0～1999记数，在控制逻辑和实时取数信号（DU）的作用下，将记数有效输出信号寄存起来，通过多路开关逐位向输出端Q3、Q2、Q1、Q0发送并输出相应的标志信号DS1、DS2、DS3、DS4，多路选择开关从高位向低位向外发送以完成动态显示扫描输出。
时钟发生器通过外接电阻R1构成反馈并利用外部的电容形成振荡产生时钟节拍脉冲使电路能统一工作。
在使用过程中，DU是实时输出控制端，主要用来转化结果的输出。
若在双积分放电周期开始之前，DU端输入一正脉冲，则该转换周期所得到的转换结果将被送入输出锁存器经过多路开关输出，否则输出端就继续输出锁存器中原来的转换结果，在使用过程中，若将该端与EOC端相连则每一转换周期的结果将被输V时输出为低电平，EOC为转换周期结束出。
/OR溢出标志输出端，当Vx﹥AG标志输出端，每一A/D转换周期结束时，该端输出一正脉冲信号。
根据前面电路的设计，得知输出电压值小于2V,故选择基准电压为2V。
电路用78L02来提供2V的基准电压。
电路中U7（MC75492）属于六反向器，其中的4个反向驱动器作位驱动器，另外两个驱动器分别用作负极性显示和超标量指示。
4511的灯测试/LT应接高电平（+6V），使之有效。
锁存控制端LE接低电平，总保持选通状态。
强迫消隐端/BI与/OR短接，当出现过载时/OR输出为低电平。
通过各个芯片的协调工作完成电路的A/D转换及译码显示功能。
电路中LED5为负极性显示发光二极管，当测试电压为负值时，该发光二极管亮。
电路中LED6 为超标量显示发光二极管，当测试电压超过电路电压的允许范围时，该发光二极管亮。
开关S5、S6、S7分别接在千位、百位、十位数码管的小数点端。
通过A/D 转换器中脉冲信号来控制小数点的点亮。
四、电路性能指标的测试该设计电路主要测量电路输入的交、直流电压。
用Multisim进行仿真对测得的数据进行采集，对数据整体进行分析，看是否满足设计要求。
电路仿真图如图9所示。
当开关S1和S3向上拨动时，电路所测电压为直流，用万用表XMM1显示其读数；当开关S1和S3向下拨动时，电路所测电压为交流，用万用表XMM2显示其读数。
开关S2是量程转换开关从上到下分别为2V、20V、200V、500V。
图9 仿真电路图通过仿真得到表1所示的仿真测试值，其中输入电压值为电压的峰值，测量为万用表显示数值，实际值为万用表读数除以开关转换倍率所得的数值。
理论值为输入直流电压值或交流电压有效值。
误差是测量数值的绝对误差。
表1 仿真测试值功能开关量程开关输入电压值测量值实际值理论值误差直流档2V 1V 1.002V 1.002V 1V 0.002V 2V 1.5V 1.502V 1.502V 1.5V 0.002V 2V 2V 2.001V 2.001V 2V 0.001V 20V 5V 502.579mV 5.025V 5V 0.025V 20V 10V 1.0057V 10.05V 10V 0.05V 20V 20V 2.005V 20.05V 20V 0.05V 200V 50V 500.022mV 50.00V 50V 0.00V 200V 100V 1.020V 102.0V 100V 2V 200V 200V 200.023mV 200.02V 200V 0.02V五、结论由表1得知电路满足以下设计指标：测量电压量程为2V、20V，分辨率分别对应为1mV、10mV；准确度是在温度为23±5℃情况下测直流时为±(0.5％RDG+3字)，测交流时为±(1.0％RDG+3字)；输入电阻为10MΩ；最大允许直流电压可达±500V，最大允许交流电压可达500V。
六、性价比使用这种设计方法实现比较容易，并且所用的器件的价格比较便宜。