基于labview的虚拟电压表设计

目录

1绪论..................................................................... ２

1.1 设计目的........................................................... ２

1.2 初始条件........................................................... ２

2 总体方案设计............................................................. ３

3 硬件部分................................................................. ４

3.1 89C52单片机........................................................ ４

3.1.1芯片简介...................................................... ４

3.1.2 AT89C52的管脚及引脚说明...................................... ４

3.2 A/D转换电路....................................................... ４

3.2.1芯片简介...................................................... ５

3.2.2 ADS7825的管脚及引脚说明 (5)

3.2.3 ADS7825转换原理说明 (6)

3.3 PGA放大电路....................................................... ６

3.3.1芯片简介...................................................... ６

3.3.2 PGA204的管脚及引脚说明 (7)

3.3.3 PGA204接入说明............................................... ７

3.4 模拟输入电压 (8)

3.5 电源转换器 (8)

3.5.1芯片简介 (8)

3.5.2 ICL7660的管脚及引脚说明 (8)

4 硬件电路设计 (10)

5 硬件电路实物插接 (10)

6 硬件程序设计 (11)

7 软件部分设计 (11)

7.1关于VISA函数 (11)

7.2VI 前面板设计 (12)

7.3 VI 程序面板设计 (12)

总结 (14)

参考文献 (15)

附录一原理电路图

附录二程序清单

附录三元件清单

附录四 labview图

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1绪论

1.1 设计目的

智能化的虚拟电压采集、测量、监控系统是采用数字化测量技术，把连续的量（输入电压）转换成不连续、离散的数字化形式并加以显示的系统。作为现代电子测量中最基础与核心的一种系统，对其测量精度和功能要求也越来越高。由于电压测量范围广，特别是在微电压、高电压及待测信号强弱相差极大情况下，既要保证弱信号测量精度又要兼顾强信号的测量范围，传统的手动转换量程的电压表在测量技术上有一定难度；同时，若量程选择不当，不但会造成测量精度下降甚至损坏仪表。基于此，本次课程设计提出具有16 位分辨率，以单片机作为测量的主控制器，采用A/D转换信号处理技术自适应调整放大器放大倍数实现全量程无档电压表的电路设计，实践表明，此电路既简便又实用。

1.2 初始条件

设计一个智能化的虚拟电压采集、测量、监控系统，该系统以单片机和虚拟仪器技术为核心并具有如下功能：1）能对0-5V范围变化的模拟信号进行连续采样，并在PC机中进行实时显示，采样频率不低于10Hz；2）具有数据记录功能，能够将采集到的数据以文件形式保存在PC机中；3）能对系统存在的随机误差和系统误差进行校正；4）系统具有自动量程选择功能，量程至少4档可调；5）具有自动电压监控功能，当采样值大于4V时，点亮报警指示灯。

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2 方案论证及选择

本文设计的数字电压表测量直流电压范围为0-5V，测量分辨率达到1mV以内，最小量程时测量分辨率达到1uV以内，能自动进行量程转换（设计分为0～5mV，5mV～50mV，50mV～0.5V，0.5V～5V 四个量程）。数字电压表的原理方框图如图1.1所示，其主要由输入电路、量程转换电路、A/D 转换、主控单片机、LabVIEW软件显示等部分构成拟信号经输入电路处理、滤除干扰输出直流信号；量程转换电路根据前级直流信号的大小，再通过A/D转换，PGA自动选择放大倍数的信号处理方式；主控单片机根据A/D 转换的结果控制量程转换电路的自动实现，同时将转换的结果计算、处理送至LabVIEW软件，进行显示误差处理。

图1.1系统基本方框图

３

3 硬件部分

3.1 89C52单片机

3.1.1芯片简介

单片机选用的是STC公司新推出的STC89S52RC。该芯片具有低功耗、高性能的特点，是采用CMOS工艺的8位单片机。STC89S52还有以下主要特点：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。另外，STC89C52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。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。复位寄存器(WDTRST)，只要对WDTRST按顺序先写入01EH，后写入0E1H，WDT便启动，当CPU由于扰动而使程序陷入死循环或“跑飞”状态时，WDT即可有效地使系统复位，提高了系统的抗干扰性能。单片机主要用来对实现其他硬件的控制及通讯作用。

3.1.2 ASTC89C52的管脚及引脚说明

AT89C52的管脚排列如图3.1所示, 各引脚功能如下:

1） VCC : 电源； 2） GND: 地；

3） P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL 逻辑电平。我接的是ADS7825的输出数据

4）P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。我接的是ADS7825的控制端，和PGA的控制端，用来控制A/D的启动和PGA的放大倍数。

5）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口；

6) P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口；

7） RST: 复位输入；

8） ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。

9） PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。

3.2 A/D转换电路

A/D转换器的转换精度对测量电路极其重要，它的参数关系到测量电路性能。本设计采用A/D转换器，它的性能比较稳定，转换精度高，具有很高的抗干扰能力，电路结构简

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