电压表设计
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基于AT89S52的直流数字电 压表设计
许飞 10030204 10电子2
应用场合:
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(Digital Voltmeter)简称DVM,它是采用数字化测量 技术,把连续的模拟量(直流或交流输入电压) 转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的 仪表。
双积分式A/D转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格便 宜等优点,比如ICL71XX系列等,它们通常带有自动较零、七 段码输出等功能。与双积分相比,逐次逼近式A/D转换的转换 速度更快,而且精度更高,比如ADC0808、ADC0809等,它们 通常具有8路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等,它们可 以与单片机系统连接,将数字量送单片机进行分析和显示。
本设计中,要求精度小于0.1%,则必须选用分辨率大于8位的 芯片,如10位、12位、14位或16位A/D转换器,比如AD573、 AD574A、ADC1140等。本电路采用AD574A
AD574A是美国Analog Device公司在AD574的基 础上改进过的一种完全12位单片A/D转换器。 它采用逐次逼近型的A/D转换器,最大转换时 间为25us,转换精度为0.05%,所以适合于高 精度的快速转换采样系统。芯片内部包含微处 理器借口逻辑(有三态输出缓冲器),故可直
ADD A ADD B ADD C
ALE
25 24 23 22
RV?
1k
+88.8 Volts
U3
9 OE
VREF(+) VREF(-)
12 16
重要元器件:
1、单片机芯片选择 2、A/D转换器芯片选择 3、显示的选择
§2.2设计方案
数字电压表的设计方案很多,但采用集成电路 来设计较流行。其设计主要是由模拟电路和数 字电路两大部分组成,模拟部分包括A/D转换 器,基准电源等;数字部分包括振荡器,数码 显示,计数器等。
单片机采用MCS-51系列单片机。由ATMEL公司生产的 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可 编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供 高灵活、有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定时 器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量 2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。空 闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串 口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存, 振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或 硬件复位为止。而且,它还具有一个看门狗(WDT)定时 /计数器,如果程序没有正常工作,就会强制整个系统复 位,还可以在程序陷入死循环的时候,让单片机复位而不 用整个系统断电,从而保护你的硬件电路
10 11 12 13 14 15 16 17
U2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ10 6
CLOCK START
7 EOC
21 20 19 18 8 15 14 17
OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
26 27 28 1 2 3 4 5
接与各种类型的8位或者16位的微处理器连接, 而无需附加逻辑接口电路,切能与CMOS及TTL 电路兼容。
硬件图:
C2
C1
30p
30p
X1
CRYSTAL
C3
1nF
R1
10k
RN1
1
16
2
15
3
14
4
13
5
12
6
11
7
10
8
9
RX8
U1
19 XTAL1 18 XTAL2
9 RST
29 30 31
PSEN ALE EA
A/D转换器是模拟量输入通道中的一个环节,单片机通过A/D 转换器把输入模拟量变成数字量再处理。
随着大规模集成电路的发展,目前不同厂家已经生产出了多 种型号的A/D转换器,以满足不同应用场合的需要。如果按照 转换原理划分,主要有3种类型,即双积分式A/D转换器、逐 次逼近式A/D转换器和并行式A/D转换器。目前最常用的是双 积分和逐次逼近式。
技术指标:
测量的范围: 0~5v 要求精度小于0.1% 量程:0~500v 分辨率大于8位的芯片 档位的选择 :x100
系统框图:
本设计主要分为两部分:硬件电路及软件程序。 而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、 分压电路、A/D转换电路、LED显示电路及语 音报读电路,各部分电路的设计及原理将会在 硬件电路设计部分详细介绍;程序的设计使用 C语言编程,利用Keil 软件对其编译和仿真.
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
AT89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
AT89S52有40个引脚,32个外部双向输入/输出 (I/O)端口,同时内含2个外中断口,2个16 位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口, 片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦 适于常规编程器。其将通用的微处理器和
Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写 的Flash存储器可有效地降低开发成本
许飞 10030204 10电子2
应用场合:
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(Digital Voltmeter)简称DVM,它是采用数字化测量 技术,把连续的模拟量(直流或交流输入电压) 转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的 仪表。
双积分式A/D转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格便 宜等优点,比如ICL71XX系列等,它们通常带有自动较零、七 段码输出等功能。与双积分相比,逐次逼近式A/D转换的转换 速度更快,而且精度更高,比如ADC0808、ADC0809等,它们 通常具有8路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等,它们可 以与单片机系统连接,将数字量送单片机进行分析和显示。
本设计中,要求精度小于0.1%,则必须选用分辨率大于8位的 芯片,如10位、12位、14位或16位A/D转换器,比如AD573、 AD574A、ADC1140等。本电路采用AD574A
AD574A是美国Analog Device公司在AD574的基 础上改进过的一种完全12位单片A/D转换器。 它采用逐次逼近型的A/D转换器,最大转换时 间为25us,转换精度为0.05%,所以适合于高 精度的快速转换采样系统。芯片内部包含微处 理器借口逻辑(有三态输出缓冲器),故可直
ADD A ADD B ADD C
ALE
25 24 23 22
RV?
1k
+88.8 Volts
U3
9 OE
VREF(+) VREF(-)
12 16
重要元器件:
1、单片机芯片选择 2、A/D转换器芯片选择 3、显示的选择
§2.2设计方案
数字电压表的设计方案很多,但采用集成电路 来设计较流行。其设计主要是由模拟电路和数 字电路两大部分组成,模拟部分包括A/D转换 器,基准电源等;数字部分包括振荡器,数码 显示,计数器等。
单片机采用MCS-51系列单片机。由ATMEL公司生产的 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可 编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供 高灵活、有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定时 器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量 2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。空 闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串 口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存, 振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或 硬件复位为止。而且,它还具有一个看门狗(WDT)定时 /计数器,如果程序没有正常工作,就会强制整个系统复 位,还可以在程序陷入死循环的时候,让单片机复位而不 用整个系统断电,从而保护你的硬件电路
10 11 12 13 14 15 16 17
U2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ10 6
CLOCK START
7 EOC
21 20 19 18 8 15 14 17
OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
26 27 28 1 2 3 4 5
接与各种类型的8位或者16位的微处理器连接, 而无需附加逻辑接口电路,切能与CMOS及TTL 电路兼容。
硬件图:
C2
C1
30p
30p
X1
CRYSTAL
C3
1nF
R1
10k
RN1
1
16
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15
3
14
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6
11
7
10
8
9
RX8
U1
19 XTAL1 18 XTAL2
9 RST
29 30 31
PSEN ALE EA
A/D转换器是模拟量输入通道中的一个环节,单片机通过A/D 转换器把输入模拟量变成数字量再处理。
随着大规模集成电路的发展,目前不同厂家已经生产出了多 种型号的A/D转换器,以满足不同应用场合的需要。如果按照 转换原理划分,主要有3种类型,即双积分式A/D转换器、逐 次逼近式A/D转换器和并行式A/D转换器。目前最常用的是双 积分和逐次逼近式。
技术指标:
测量的范围: 0~5v 要求精度小于0.1% 量程:0~500v 分辨率大于8位的芯片 档位的选择 :x100
系统框图:
本设计主要分为两部分:硬件电路及软件程序。 而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、 分压电路、A/D转换电路、LED显示电路及语 音报读电路,各部分电路的设计及原理将会在 硬件电路设计部分详细介绍;程序的设计使用 C语言编程,利用Keil 软件对其编译和仿真.
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
AT89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
AT89S52有40个引脚,32个外部双向输入/输出 (I/O)端口,同时内含2个外中断口,2个16 位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口, 片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦 适于常规编程器。其将通用的微处理器和
Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写 的Flash存储器可有效地降低开发成本