量程自动选择的数字电压表设计

本科生毕业设计<论文〕

开题报告<含文献综述〕

< 09届〕

题目：量程自动选择的数字电压表设计

学生XX：印杰

学号： 2

专业班级：电子信息091

学院名称：信息工程

指导教师：方益明

2018年12 月 16 日

一．量程自动选择的数字电压表简介

量程自动选择的数字电压表出现在50到60年代开展起来的电压测量仪表，一般被称作DVM。它采用的是数字化的测量技术，把连续的模拟量，转变为数字量，进展数字处理，然后再在显示器件上进展显示。这种电子测量仪表之所以出现，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实验研究的领域，提出了将各种被观察量或者被控制量转化成数码的要求，即为了实时控制及数据处理的需要，另一方面，也是电子计算机的开展，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，数字化测理仪表的产生与开展与电子计算机的开展是密切相关的，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开展，如今，它又称为向智能化仪表开展的必要桥梁。现如今，数字电压表已绝大局部取代了传统模拟指针式的电压表。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。显示出强大的生命力。

二．量程自动选择的数字电压表的开展历史

数字电压表最初是伺服步进电子管比拟式，其优点是准确度比拟高，但是采样速度慢，重量达几十公斤，体积大。继之出现了斜波式电压表，它的速度方面稍有提高，但是准确度低，稳定性差，再后来出现了比拟式仪表改良逐次渐近式构造，它不仅保持了比拟式准确度高的优点，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，在斜波式的根底上双引伸出阶梯波式，它的唯一的进步是本钱降低了，可是准确宽，速以及抗干扰能力都未能提高。而现在，数字电压表的开展已经是非常的成熟，就原理来讲，它从原来的一，二种已开展到多种，在功能上讲，那么从测单一参数开展到能测多种参数；从制作元件来看，开展到了集成电路，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。

三．量程自动选择的数字电压表的分类

目前实现电压数字化测量的方法仍然模-数

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：

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展分类的，目前大致分为以下几类：比拟式，电压——时间变换式，积分式等。

四．量程自动选择的数字电压表的两种设计方案

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开展，各种数字芯片品种多样，导致对模拟数据的采集局部的不一致性，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X围是比拟大的，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X围不同，那么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。

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局部组成，模拟局部包括输入放大器、A/D转换器和基准电压源；数字局部包括计数器、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转换正常进展。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，设计本钱低，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。很难将其在原有的根底上进展扩

展。

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。由于单片机的开展已经成熟，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

此方案不仅能够继承上一种方案的各种优点，还能改良上一种设计方案设计不灵活，难与在原根底上进展功能扩展等缺乏。

五．背景

随着电子科学技术的开展，电子测量成为广阔电子工作者必须掌握的手段，人们对测量仪器的精度和功能的要求也越来越高，所以准确可靠的电压测量仪器在实际工作以及教案研究中都具有重要的意义。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，所以数字电压表就成为了一种必不可少的电压测量仪器。数字电压表有各种形式，随着电子制造技术的开

展，数字电压表向智能化、小型化、功能强等方向开展。而单片机数字电压表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，其具有智能化、抗干扰能力强、可扩展性强、可与PC进展实时通信等优点。本设计由单片机、A/D转换芯片、数码管显示电路结合而成，能准确的测量、显示被测电压值，适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。

另外，很多非电量比方温度、压力、气体浓度等，可以通过传感器把他们转换成电压的形式，由单片机数字电压表测量出来，实时传送给PC机以便进展相应的控制和处理。因此单片机数字电压表可以拓展为各种通用数字测量仪表，应用在各种领域，把电量与非电量的测量水平提升到崭新的水平。所以，单片机数字电压表的设计与研究具有重要的意义。

六．选这个课题目的

利用单片机及ADC0809为核心元件制作的数字电压表,能直观准确的显示测

量电压值，减轻了应用技术人员的工作量，提高了效率，具有一定的现实意义。高分辨率和高稳定性那么满足了越来越高的测量要求。