数字电压表单片机毕业设计

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数字电压表的设计毕业论文

数字电压表的设计毕业论文

数字电压表的设计毕业论文数字电压表的设计摘要:本文主要介绍了数字电压表的设计。

首先介绍了数字电压表的基本原理和功能,然后详细讲解了数字电压表的硬件设计和软件设计。

硬件设计包括电路设计和元器件选择,软件设计包括程序设计和界面设计。

最后对数字电压表进行了实验验证,并总结了设计过程中的经验和教训。

1. 引言数字电压表是一种常用的电子测量仪器,广泛应用于工业控制、科研实验和电子维修等领域。

本文将介绍一种基于单片机的数字电压表的设计方案。

2. 基本原理和功能数字电压表的基本原理是通过采集电压信号并将其转换成数字信号,然后通过显示器显示出来。

数字电压表的功能包括测量电压值、显示电压值、单位切换、数据保存等。

3. 硬件设计3.1 电路设计数字电压表的电路设计主要包括信号采集电路、信号转换电路和显示电路。

信号采集电路负责将待测电压信号转换成电压信号,信号转换电路负责将电压信号转换成数字信号,显示电路负责将数字信号显示出来。

3.2 元器件选择在数字电压表的设计中,元器件的选择非常重要。

需要选择合适的电阻、电容、集成电路等元器件,以确保电路的稳定性和精确度。

4. 软件设计4.1 程序设计数字电压表的程序设计主要包括信号采集程序、信号转换程序和显示程序。

信号采集程序负责采集电压信号,信号转换程序负责将电压信号转换成数字信号,显示程序负责将数字信号显示出来。

4.2 界面设计数字电压表的界面设计主要包括显示界面和操作界面。

显示界面负责将数字信号以合适的格式显示出来,操作界面负责提供操作按钮和设置选项。

5. 实验验证为了验证数字电压表的设计方案的准确性和可靠性,进行了一系列实验。

实验结果表明,设计方案能够准确测量电压值并显示出来。

6. 经验总结在数字电压表的设计过程中,我们遇到了一些问题和挑战。

通过实践和总结,我们得出了一些经验和教训。

例如,在硬件设计中,需要注意电路的稳定性和精确度;在软件设计中,需要考虑程序的效率和界面的友好性。

本科毕业设计-基于单片机数字电压表的硬件设计方案

本科毕业设计-基于单片机数字电压表的硬件设计方案

论文题目:基于单片机数字电压表的硬件设计专业:微电子学本科生:韦晓艳(签名)____指导教师:王媛彬(签名)____摘要本系统主要采用AT89C52芯片和ADC0809芯片来完成一个数字电压表设计,能够对输入的0~5 V的模拟直流电压进行测量,并通过一个4位一体的8段LED数码管进行轮流显示或单路选择显示,测量误差约为0.02 V。

还可以与PC进行串行通信。

该电压表的测量电路主要由三个模块组成:A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块。

A/D转换主要由芯片ADC0809来完成,它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。

数据处理则由芯片AT89C52来完成,其负责把ADC0809传送来的数字量经一定的数据处理,产生相应的显示码送到显示模块进行显示;另外它还通过P2端口控制着ADC0809芯片的模拟通道地址、A/D转换控制信号和时钟信号。

显示模块主要由8段数码管组成,显示测量到的电压值。

最终,该系统达到设计的目的,高精度的显示了所测量的电压值,并可以通过按键开关准确无误的轮流或单路显示8(IN0~IN7 )个通道。

关键词:数字电压表,单片机,A/D转换,LED数码管,数据处理Subject:Based on single-chip digital voltage meter of the hardware design Specialty: MicroelectronicsName: WeiXiaoYan(Signature) ____Instructor: WangYuanBin(Signature)____ABSTRACTIn the system AT89C52 chip and ADC0809 chip are mainly used to complete the design of a digital voltage meter, The measurement from the digital voltage meter can be carried out at the arrange of the input 0~5V analog DC voltage, and 4 through a one paragraph 8 digital tube LED take turns to display take turns or one-way choose to display, the measurement error is about 0.02 V. The system can also communicate with PC serially. It mainly consists of three modules: A / D converter module, data processing module and the display control module. ADC0809 chip is employed for A / D conversion, and it is responsible for collecting analog signal and converting the analog signal to digital signal and sends digital data-processing module. AT89C52 is the controller and in charge of data processing, the ADC0809 is responsible for transmission to digital by a certain degree of data processing; Analog channel address of ADC0809 chip, A / D conversion control signal and clock signal are all controlled by the P2 port. Display module mainly composes of 8digits, indicating the voltage value that is measured.In final, the design goal is achieved, The voltage measured is displayed accurately. the 8 (IN0 ~ IN7) channels alternative display or one-way choice display can be carried out by button correctly.Key words: Digital voltage meter, Single-chip Microcomputer , A / D converter, LED digital tube, Data processing前言1.研究意义在电量的测量中,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。

基于单片机的数字电压表 毕业设计论文

基于单片机的数字电压表 毕业设计论文

目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状和发展 (1)1.3 本文的研究内容 (2)第二章系统分析与设计方案 (3)2.1 系统分析 (3)2.1.1 功能及指标 (3)2.2 系统总体方案设计 (3)2.2.1 方案设计的基本思路 (3)2.2.2 数字电压表的两种设计方案 (3)2.2.3 A/D转换模块的选择 (4)2.2.4 接口模块的选择 (4)2.2.5 微控制器的选择 (5)2.3 系统硬件分析 (5)2.3.1 AT89S52单片机简介 (6)2.3.2 LCD1602显示器简介 (6)2.3.3 ADC0804转换芯片简介 (7)第三章系统硬件电路设计 (8)3.1系统组成 (8)3.2电源接口电路 (8)3.3 AT89S52单片机最小系统电路 (8)3.3.2 复位电路 (9)3.3.3 晶振电路 (10)3.4 LCD1602显示电路 (10)3.6 A/D转换电路 (11)3.7 量程转换电路 (11)第四章系统软件设计 (12)4.1 系统主程序流程图 (12)4.2 LCD1602液晶流程图 (12)4.3 ADC0804流程图 (13)第五章性能测试与分析 (14)5.1 各模块独立测试 (14)5.2 系统联合调试 (14)5.3 系统运行评估 (15)第六章总结 (16)参考文献(References) (17)致谢 (18)附录1: 系统原理图及实物图 (19)附录2: 系统主程序 (20)基于单片机的数字电压表专业:学号:摘要:在电路设计中我们时常会用到电压表,过去大部分电压表还是模拟的,虽然精度较高但模拟电压表采用用指针式,里面是磁电或电磁式结构,所以响应较慢。

为适应许多高速信号领域目前已广泛使用数字电压表。

数字电压表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局,它显示清晰直观、读数准确,采用了先进的数显技术,大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件,数字电压表是把连续的模拟量(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。

(完整版)基于51单片机数字电压表的毕业设计论文

(完整版)基于51单片机数字电压表的毕业设计论文

甘肃畜牧工程职业技术学院毕业设计题目:基于51单片机的简易数字电压表的设计系部:电子信息工程系专业:信息工程技术班级:学生姓名:学号:指导老师:日期:目录毕业设计任务书 (1)开题报告 (2)摘要 (6)关键词 (7)引言 (8)第一章AD转换器 (9)1.1AD转换原理 (9)1.2 ADC性能参数 (11)1.2.1 转换精度 (11)1.2.2. 转换时间 (12)1.3 常用ADC芯片概述 (13)第二章8OC51单片机引脚 (14)第三章ADC0809 (16)3.1 ADC0809引脚功能 (16)3.2 ADC0809内部结构 (18)3.3ADC0809与80C51的接口 (19)3.4 ADC0809的应用指导 (20)3.4.1 ADC0809应用说明 (20)3.4.2 ADC0809转换结束的判断方法 (20)3.4.3 ADC0809编程方法 (21)第四章硬件设计分析 (22)4.1电源设计 (22)4.2 关于74LS02,74LS04 (22)4.3 74LS373概述 (23)4.3.1 引脚图 (23)4.3.2工作原理 (23)4.4简易数字电压表的硬件设计 (24)结论 (25)参考文献 (26)附录 (27)致谢 (29)毕业设计任务书开题报告摘要随着我国现代化技术建设的发展,电子检测技术日新月异,本此设计基于80C51单片机的一种8路输入电压测量电路,该电路采用ADC0809 A D转换元件,实现数字电压表的硬件电路与软件设计。

该系统的数字电压表电路简单, 可以测量0~5V的电压值,并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。

所用的元件较少,成本低,调节工作可实现自动化。

还可以方便地进行8路AD转换量的测量,远程测量结果传送等功能。

With the construction of modern technology, electronic detection technology advances, the 80C51 microcontroller for this design is based on an 8-input voltage measurement circuit that uses ADC0809 A D conversion components, digital voltage meter . The system's digital voltmeter circuit is simple, can measure the voltage 0 ~ 5V, and the four turns on the LED digital display or a single select Show. Fewer components used in low cost, regulation work can be automated. You can also easily 8 A D conversion volume measurement, remote measurement transferfunctions.数字电压表单片机 AD转换 AT80C51Digital voltmeter microcontroller A D conversion AT80C51数字电压表简称DVM,它是采用了数字化测量技术,把连续模拟量(直流输入电压)转换成不连续,离散的数字形式加以现实的仪表。

基于STC89C52单片机的简易数字电压表设计【毕业设计】

基于STC89C52单片机的简易数字电压表设计【毕业设计】

基于STC89C52单片机的简易数字电压表设计【毕业设计】存档编号华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 毕业设计题目基于单片机的数字电压表设计学院信息工程学院专业通信工程姓名学号200912303指导教师完成时间2013年5月20日教务处制目录摘要 (I)Abstract (I)绪论 ...................................................................................................................... I I 一设计背景 .. (III)二设计意义 (IV)第一章数字电压表 (5)1.1 数字电压表的优点 (5)1.2 数字电压表发展趋势 (6)1.3 设计平台 (6)1.3.1 KEIL C51开发平台 (6)1.3.2 Proteus 7 Professional设计软件 (7)第二章总体设计方案 (8)2.1数字电压设计的两种方案 (8)2.1.1 由数字电路及芯片构建 (9)2.1.2 由单片机系统及A/D 转换芯片构建 (9)2.2 设计要求 (9)2.3 技术要求 (10)2.4 设计方案 (10)第三章硬件简介 (11)3.1 本设计单片机的选择 (11)3.1.1常用单片机的特点比较 (11)3.1.2 单片机的选择 (12)3.1.3 STC89C52单片机介绍 (13)3.2 本设计显示器件选择 (18)3.2.1 常用显示器件简介 (18)3.2.2 显示器件的选择 (19)3.2.3 1602字符型LCD简介 (19)3.3A/D芯片 (24)3.3.1常用的A/D芯片 (24)3.3.2 ADC0809芯片 (25)第四章接口电路 (28)4.1 显示电路 (28)4.2 ADC0809与单片机接口电路 (29)第五章硬件电路系统模块设计 (30)5.1 总电路模块 (30)5.2 硬件系统电路简介 (30)第六章系统软件设计 (31)6.1 主程序 (31)6.2 A/D转换子程序 (32)6.3 显示子程序 (32)第七章调试及性能分析 (33)7.1 调试与测试 (33)7.2 性能分析 (34)总结 (35)参考文献 (36)致谢 (38)附录 (39)附录I(外文翻译) (39)外文译文 (49)附录II(任务书) (57)附录III(开题报告) (59)附录IV(图表) (62)I Proteus仿真图 (62)II 硬件总电路图 (63)III 实物图 (64)附录V(程序清单) (66)摘要随着时代的进步,用指针式万用表测量小幅度直流电压已经显得有些不太方便。

毕业论文——基于单片机的数字电压表设计

毕业论文——基于单片机的数字电压表设计

毕业论⽂——基于单⽚机的数字电压表设计河南⼯程学院毕业设计论⽂毕业设计(论⽂)基于单⽚机的数字电压表毕业设计(论⽂)原创性声明和使⽤授权说明原创性声明本⼈郑重承诺:所呈交的毕业设计(论⽂),是我个⼈在指导教师的指导下进⾏的研究⼯作及取得的成果。

尽我所知,除⽂中特别加以标注和致谢的地⽅外,不包含其他⼈或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历⽽使⽤过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个⼈或集体,均已在⽂中作了明确的说明并表⽰了谢意。

作者签名:⽇期:指导教师签名:⽇期:使⽤授权说明本⼈完全了解⼤学关于收集、保存、使⽤毕业设计(论⽂)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论⽂)的印刷本和电⼦版本;学校有权保存毕业设计(论⽂)的印刷本和电⼦版,并提供⽬录检索与阅览服务;学校可以采⽤影印、缩印、数字化或其它复制⼿段保存论⽂;在不以赢利为⽬的前提下,学校可以公布论⽂的部分或全部内容。

作者签名:⽇期:学位论⽂原创性声明本⼈郑重声明:所呈交的论⽂是本⼈在导师的指导下独⽴进⾏研究所取得的研究成果。

除了⽂中特别加以标注引⽤的内容外,本论⽂不包含任何其他个⼈或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本⽂的研究做出重要贡献的个⼈和集体,均已在⽂中以明确⽅式标明。

本⼈完全意识到本声明的法律后果由本⼈承担。

作者签名:⽇期:年⽉⽇学位论⽂版权使⽤授权书本学位论⽂作者完全了解学校有关保留、使⽤学位论⽂的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论⽂的复印件和电⼦版,允许论⽂被查阅和借阅。

本⼈授权⼤学可以将本学位论⽂的全部或部分内容编⼊有关数据库进⾏检索,可以采⽤影印、缩印或扫描等复制⼿段保存和汇编本学位论⽂。

涉密论⽂按学校规定处理。

作者签名:⽇期:年⽉⽇导师签名:⽇期:年⽉⽇注意事项1.设计(论⽂)的内容包括:1)封⾯(按教务处制定的标准封⾯格式制作)2)原创性声明3)中⽂摘要(300字左右)、关键词4)外⽂摘要、关键词5)⽬次页(附件不统⼀编⼊)6)论⽂主体部分:引⾔(或绪论)、正⽂、结论7)参考⽂献8)致谢9)附录(对论⽂⽀持必要时)2.论⽂字数要求:理⼯类设计(论⽂)正⽂字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),⽂科类论⽂正⽂字数不少于1.2万字。

基于单片机的数字电压表的设计 毕业论文

基于单片机的数字电压表的设计 毕业论文

摘要单片机是一种集成电路芯片,随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。

由于单片机具有简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点,已经在各个技术领域得到了迅猛发展。

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(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,由精度高、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,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。

本设计重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。

关键词:单片机,数字电压表, A/D 转换器,电压测量AbstractSCM is a kind of integrated circuit chips, along with the computer in the social sector penetration and MCU application is continuously to the deepening, and pushing the traditional control test on the new beneficial update. In real time detection and automatic control of the microcomputer application system, the microcontroller is often as a core component to use, only single chip microcomputer aspects knowledge is not enough, should according to the specific hardware structure, and the view of the specific application of the characteristics of the object software combination to be perfect. Because single chip has a simple practical, high reliability, good performance to price and the advantages of small size, had been in each technology has developed rapidly development.Digital voltmeter (hereinafter referred to as DVM), it is using digital measurement technique, the continuous analogue (dc input voltage) converted into digital form of discontinuous, discrete and to show appearance. The traditional pointer type voltmeter and low accuracy of single function, and can't meet the needs of the digital age, the digital voltmeter by single chip microcomputer, the high precision and strong anti-interference, extensibility, integration is convenient, still can and PC for real-time communication.At present, by all sorts of single piece of A/D converter in the composition of the digital voltmeter, has been widely used in the electronics and electrical measurement, industrial automation instrument, automatic test system, intelligent measurement field, shows A strong vitality. At the same time, the expansion of DVM into general and special digital instruments, the power and the power measurement technology to a new level.This design emphasis of single A/D converter and by they constitute of the digital voltmeter based on single chip microcomputer principle of work. Key words: SCM Digital voltmeter A/D converter V oltage measurement目录摘要 (i)Abstract (ii)1 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 单片机简介 (1)1.3 单片机的应用领域及发展趋势 (3)1.4 研究内容 (3)2 数字电压表 (4)2.1 数字电压表的特点 (4)2.2 数字仪表的发展趋势 (5)3 系统总体设计 (7)3.1 总体方案设计 (7)3.2 设计原理分析 (7)3.2.1 单片机AT89S51 (7)3.2.2 AT89S51的特点 (8)3.2.3 ADC0809工作原理 (8)3.3 硬件电路设计 (8)3.3.1 复位电路 (8)3.3.2 晶振电路 (9)3.3.3 测量、转换电路设计 (10)3.3.4 显示电路设计 (13)3.3.5 电源电路 (17)4 系统程序的设计 (18)4.1 主程序设计 (18)4.2 初始化程序 (18)4.3 显示子程序 (18)4.4 A/D转换测量子程序 (19)4.5 源程序 (20)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)1 绪论1.1 研究背景及意义数字电压表(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。

基于_单片机的简易数字直流电压表毕业设计

基于_单片机的简易数字直流电压表毕业设计

基于MCS-51单片机的简易数字直流电压表设计设计一个简易数字直流电压表。

(量程0V-2V、测量速度为大于等于2 次/秒、测量误差在±0.05V以内,有超限报警、数码管显示。

)1:系统设计(1)分析任务要求,写出系统整体设计思路从试题的要求分析,主要包括的内容为ADC 转换电路的控制、采用定时器定时读取ADC 转换器的数据、将ADC 转换器的数据计算为对应的电压值,最后在数码管上显示出来。

整体设计思路:硬件采用单片机的P0 输出数码管的7 段码,P2 口输出数码管的位控信号。

用P1 的三个I/O 管脚连接ADC 转换器的接口,通过查询定时器T0 中断标志是否有效来启动ADC 转换器的工作,并读取ADC 转换器的转换结果。

然后,根据ADC 转换器的参考电压将ADC 转换器的转换结果计算为对应的电压值,并在数码管上显示出来。

(2)选择单片机型号和所需外围器件型号,设计单片机硬件电路原理图采用MCS51 系列单片机At89S51 作为主控制器,外围电路器件包括数码管驱动、AD 转换器TLC549、基准电压TL431 等。

数码管驱动采用2 个四联共阴极数码管显示,由于单片机驱动能力有限,采用74HC244 作为数码管的驱动。

在74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。

AD 转换器的参考电压由精密基准电源TL431 提供,标准参考电压Vref+为2.5 伏, Vref-为0 伏。

由于0V-2V 内的测量误差控制在±0.05V 内,因此8 位A/D 转换器即可满足要求。

AD 转换器TLC549是以8 位开关电容逐次逼近A/D 转换器为基础而构造的CMOS A/D 转换器。

它们设计成能通过3态数据输出和模拟输入与微处理器或外围设备串行接口。

TLC549 仅用输入/输出时钟(I/O CLOCK)和芯片选择(CS)输入作数据控制。

TLC549 的IO CLOCK 输入频率最高可达1.1MHz。

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数字电压表的设计与仿真摘要:本文介绍的是数字电压表的发展背景和利用单片机,A/D转换芯片结合的方法设计一个交直流数字电压表。

它的具体功能是:最高量程为500V,分三个档位量程,即5V,50V,500V,可以通过调档开关来实现各个档位。

当测得电压的数值小于1V时,系统会自动的将电压数值转换为以mV为电压单位的电压值。

并且通过按键的方法能够测得后五秒的平均电压值。

同时它也可以用于交流电压的测量,胜任一般的电压测量工作。

关键字:数字电压表;单片机;A/D转换Digital voltmeter design and simulationAbstract:This article describes the background of the development of the digital voltmeter and designed microcontroller, a / d conversion chips combined with a DC digital voltmeter. Its specific functions are: the maximum range for 200v, three-stall range, that is, 2v, 20v, 200v, can downshift switch to achieve the various stalls. When the measured voltage is less than 1v, the system automatically the voltage value converted to a voltage value mv voltage units. Five seconds and the key method to measure the average voltage value.Key words:Digital voltmeter ;Single-chip computer ;A/D converter目录1 数字电压表简介 (1)2 设计方案 (3)2.1 由数字电路及芯片构建 (3)2.2 由单片机系统及A/D转换芯片构建 (3)3 元件的选取 (5)3.1 单片机简介及本设计单片机的选择 (5)3.1.1 常用单片机的特点比较及本设计单片机的选择 (5)3.1.2 本设计使用的单片机的简介 (5)3.2各种显示器件的介绍和选择 (7)3.2.1 常用显示器件简介 (7)3.2.2 1602液晶的参数资料 (7)3.3 模数(A/D)转换芯片的选择 (10)3.3.1常用的A/D芯片简介 (10)3.3.2 模数(A/D)芯片TLC2543的资料 (11)4. 总体设计 (14)4.1 技术要求 (14)4.2硬件电路系统模块的设计 (15)4.3 系统软件的设计 (19)4.3.1 汇编语言和C语言的特点及选择 (19)4.3.2 主程序设计 (19)5 系统的调试 (29)6 仿真结果 (31)7 总结 (31)参考文献 (32)致谢 (33)1 数字电压表简介数字电压表出现在50年代初,60年代末发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,加以数字处理然后再通过显示器件显示。

这种电子测量的仪表之所以出现,一方面是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制的领域,提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求,即为了实时控制及数据处理的需要[3],也是电子计算机的发展,带动了脉冲数字电路技术的进步,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;同时,为革新电子测量中的繁琐和陈旧方式也催促了它的飞速发展,如今,它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。

如今,数字电压表已绝大部分已取代了传统的模拟指针式电压表。

因为传统的模拟指针式电压表功能单一,精度低,读数的时候也非常不方便,很容易出错。

而采用单片机的数字电压表由于测量精度高,速度快,读数时也非常的方便,抗干扰能力强,可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量,工业自动化仪表,自动测试系统等智能化测量领域[7]。

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,但是采样速度慢,重量达几十公斤,体积大。

继之出现了斜坡式电压表,它的速度方面稍有提高,但是准确度低,稳定性差,再后来出现了比较式仪表改进逐次渐近式结构,它不仅保持了比较式准确度高的优点,而且速度也有了很大的提高,但它有一缺点是抗干扰能力差,很容易受到外界各种因素的影响。

随后,在斜波式的基础上双引伸出阶梯波式,它的唯一的进步是成本降低了,可是准确宽,速以及抗干扰能力都未能提高。

而现在,数字电压表的发展已经是非常的成熟,就原理来讲,它从原来的一、二种已发展到多种,在功能上讲,则测单一参数发展到能测多种参数;从制作元件来看,发展到了集成电路,准确度已经有了很大的提高,精度高达1NV;读数每秒几万次,而相对以前,它的价格也有了降低了很多[1]。

目前实现电压数字化测量的方法仍然模-数(A/D)转换的方法[8]。

而数字电压表种类繁多,型号新异,目前国际仍未有统一的分类方法。

而常用的分类方法有如下几种[11]:1.按用途来分:有直流数字电压表,交、直流数字电压表,交直流万用表等。

2.按显示位数来分:有4位,5位,6位,7位,8位等。

3.按测量速度来分:有低准确度,中准确度,高准确度等。

4.按测量速度来分:有低速,中速,高速,超高速等。

但在日常生活中,数字电压表一般是按照原理不同进行分类的,目前大致分为以下几类:比较式,电压——时间变换式,积分式等。

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。

另外,由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐,数字式电压表就是基于这种需求而发展起来的,是一种必不可少的电子测量仪表[15]。

2 设计方案设计数字电压表有多种的设计方法,方案是多种多样的,由于大规模集成电路数字芯片的高速发展,各种数字芯片品种多样,导致对模拟数据的采集部分的不一致性,进而又使对数据的处理及显示的方式的多样性。

又由于在现实的工作生活中,电压表的测量测程范围是比较大的,所以必须要对输入电压作分压处理,而各个数据处理芯片的处理电压范围不同,则各种方案的分段也不同。

下面介绍两种数字电压表的设计方案。

2.1 由数字电路及芯片构建这种设计方案是由模拟电路与数字电路两大部分组成,模拟部分包括输入放大器、A/D转换器和基准电压源;数字部分包括计数器、译码器、逻辑控制器、振荡器和显示器。

其中,A/D转换器是它的核心器件,它将输入的模拟量转换成数字量。

模拟电路和数字电路是相互联系的,由逻辑控制电路产生控制信号,按规定的时序将A/D转换器中个组模拟开关接通或断开,保证A/D转换正常进行。

A/D转换结果通过计数译码电路变换成段码,最后驱动显示器显示出相应的数值。

此方案设计其优点是,设计成本低,能够满足一般的电压测量。

但设计不灵活,都是采用纯硬件电路。

很难将其在原有的基础上进行扩展。

2.2 由单片机系统及A/D转换芯片构建这种方案是利用单片机系统与模数转换芯片、显示模块等的结合构建数字电压表。

由于单片机的发展已经成熟,利用单片机系统的软硬件结合,可以组装出许多的应用电路来。

此方案的原理是模数(A/D)转换芯片的基准电压端,被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。

模数(A/D)转换芯片将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号,然后通过对单片机系统进行软件编程,使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号,通过一定的算法计算出被测量电压的值[4 ]。

最后单片机系统将计算好了的被测电压值按一定的时序送入显示电路模块加以显示。

此方案不仅能够继承上一种方案的各种优点,还能改进上一种设计方案设计不灵活,难与在原基础上进行功能扩展等不足。

3 元件的选取3.1 单片机简介及本设计单片机的选择3.1.1 常用单片机的特点比较及本设计单片机的选择综合上一章提到的两种设计方案的各方面优点及其在现在的所设计电压表的实用性,我选择第二种电压表设计方案,即由单片机系统及数字芯片构建的方法来我们本次设计。

在这一设计中,我涉及到了一个关键系统模块——单片机系统模块,而目前单片机的种类是很繁多的,主要有主流的8位单片机和高性能的32位单片机,结合本设计各方面因素,8位单片机对于本设计已经是绰绰有余了,但将用哪一种类8的单片机呢。

在这里,不得不先简单的介绍一下几种常用的8单片机。

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统,具有一个完整计算机所需要的大部分部件:CPU,内存,总线系统等。

而目前常用的单片机的8位有51系列单片机,AVR单片机,PIC单片机。

应用最广的8位单片机还是intel的51系列单片机。

51系列单片机的特点是:硬件结构合理,指令系统规范,加之生产历史悠久,世界有许多芯片公司都买了51的芯片核心专利技术,并在其基础上扩充其性能,使得芯片的运行速度变得更快,性价比更高[10]。

AVR单片机是atmel 公司推出较新的单片机,它的显著特点是:高性能,低功能,高速度,指令单周期为主,但性格方面比51单片机要高。

有专门的I/O方向寄存器。

虽然有转强的驱动电压,但I/O口使用不比51单片机方便[11]。

PIC单片机系列是美国微芯公司的产品,也是市面上增长最快的单片机之一,属精简指令集单片机,其特点是:高速度,高性能,但在性格方面比51单片机要高,也有专门的I/O方向寄存器,I/O口使用不比51单片机方便[12]。

综合以上各种单片机的基本性能及本设计的满足需要,我将选择51系列单片机。

3.1.2 本设计使用的单片机的简介本设计中选用是51系列的AT89C52,它是低电压、低功耗、高性能的CMOS8位单片机,片内含8KB的可反复擦写的只读程序存储器和256B的随机存取数据存储器,32个I/O口线,3个16位定时/计数器,片内振荡器及时钟电路,并与MCS-51系列单片机兼容。

在设计中,单片机起着连接硬件电路与程序运行及存储数据的任务,一方面,它将A/D转换器、显示器和语音芯片等通过I/O口地址线和数据线连接起来;另一方面,它将用户下载的程序通过控制总线控制数据的输入输出,从而实现测电压的功能。

3.2各种显示器件的介绍和选择3.2.1 常用显示器件简介本次设计中有显示模块,而常用的显示器件比较多,有数码管,LED点阵,1602液晶,12864液晶等。

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