数字电压表
：1万字
摘要：
数字电压表（Digital V oltmeter）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。
本文介绍一种基于89S52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ICL7135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围直流0-±2000伏，使用LCD液晶模块显示，可以与PC机进行串行通信。关键词：电压测量，ICL7135，双积分A/D转换器，1601液晶模块
Abstract : The introduction of a cost-based 89S52 MCU a voltage measurement circuits, the circuits used ICL7135 high-precision, dual-scoring A/D conversion circuits, measuring scope DC 0-2000 volts, the use of LCD that can be carried out with a PC serial communications. The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit, introduced double integral circuit theory, 89S52 features ICL7135 functions and applications, LCD1601 functions and applications.
the circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong.
Key Words : Digital V oltmeter ICL7135 LCD1601 89S52
摘要
单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
本课题主要解决A/D转换、数据处理及显示控制等三个模块。控制系统采用A T89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。
关键字介绍：单片机，A T89C52，A/D转换，ADC0809，数据处理。
Abstract
Graduate the program of design is "the design of simple digital volmeter ". Check on our condition for the aspects such as Chip Processor technology and programming ability mainly. Observe actual programming ability as well as the ability of independent analysis and design Chip Processor.
This program solves the data handling and conversion of A/D mainly and shows the 3 modulars such as control. Control system adopts A T89C52 only flat machine, the conversion of A/D adopts ADC0809.
Keyword introduction: Chip Processor, A T89C52, A/D changes, ADC0809，Data handle.
目录
第一章绪论
第二章数字电压表
第三章系统设计
3．1 功能要求及设计目标
3．2 方案论证
3．3 系统硬件电路设计
3．4 系统程序的设计
3.4.1 初始化程序
3.4.2 主程序
3.4.3 显示子程序
3.4.4 模/数转换测量子程序
3．5 性能分析
第四章主要硬件功能及介绍
4．1 ADC0809
4.1.1 主要特性
4.1.2 内部结构
4.1.3 外部特性（引脚功能）
4．2 A T89C52
第五章毕业设计总结
附录
附录一简易数字电压表的单片机控制源程序
附录二参考文献
附录三文献翻译单片机8051、ADC0809及或非门74LS02等共同组成数据采集系统的Ａ／Ｄ转换电路。设有一路信号V i（0-5V）从ADC0809的IN0通道输入，抵制输入端A、B、C均接地，这时IN0通道地址是00H。0809是8位ADC，对0-5V的信号，其转换精度为20MV/级。P27和WR、RD共同组成ADC0809的口地址和启动转换控制信号。当P27=0时，指定ADC0809的口地址为71FFH；当8051的WR来到时，0809的ALE在脉冲的上升沿锁存地址信号，START在脉冲的高电平启动A/D转换。再启用延时程序延时4ms，当输出允许信号OE为高电平时，转换结果经数据线D7-
数字电压表的设计测量0～5v的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019v测量误差约为0.02v。
二设计报告
2.1 设计如图，整机电路包括：单片机时钟电路，复位电路，接受输出电路等。单片机采用A T89S51芯片，A/D转换采用AD678芯片，通过译码器7448使LED固定显示电压值。
2.2 A T89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用A TMEL公司的高
密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元. A T89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，A T89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
2.3 在单片机数据采集电路的设计中，做到了电路设计的最小化，即没有任何附加逻辑器件做接口电路，实现单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的，多功能的12位转换器。由于其内部自带有采样保持器，高精度参考电源，内部时钟和三态缓冲数据输出等部件，所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统，而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中，AD678采用同步工作方式，12位数字量输出采用8位操作模式，即12位转换数字量采用两次读取的方式，先读取器高8位，再读取其低4位。根据时序关系，在芯片选择/CS＝0时，转换端/SC由高到低变化一次，即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC，看转换是否已经结束，若结束则使输出有效。12数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE，现读取高字节，再读取低字节。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式，输入电压范围使-5～5V，根据公式V＝10(V)/4096)*D。即可计算出所测电压V值的大小。式中D为被测直流电压转换后的12为数字量值。
2.4 采用74LS138作为译码器，外加反向驱动电路74ALS04。通过译码在LED显示电压的多少。
单片机电压表C2008年07月14日星期一11:56这个是一个单片机电压表的程序，用的是87C51，ADC0809，7447数码管驱动。测交流250，直流500。
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define n_trans 125 /*变比*/
#define mod_rms 1.414 /*有效值系数*/
#define ADCPORT XBYTE[0x7FFF] /*ADC端口*/
sbit ADCEOC = 0x97; /*P1.7=0x97,ADC转换查询位*/
sbit AC_DC = 0xB5; /*T1=0xB5,判断交流还是直流*/
uchar LedBuf[3]={0,0,0}; /*LED显示缓冲区,百位,十位,个位*/
uchar ReadADC(void); /*函数声明*/
uint ADC_DP(void);
void LedDisplay(void);
main() /*主函数*/
{
SP=0x30;
while(1) LedDisplay(); /*调用显示函数循环读取并显示测得的内容*/ }
uchar ReadADC(void) /*读取ADC单次转换结果*/
{
uchar x;
ADCPORT=ACC; /*启动ADC*/
ADCEOC=1; /*读取前先写1*/
while(ADCEOC==0); /*等待ADC转换结束*/
x=ADCPORT; /*读取ADC转换结果*/
return(x);
}
uint ADC_DP(void) /*ADC采集数据处理*/
{
uchar m1,m2,m3,m4,m5,m6,m7,max,min;
float n;
uint y;
m1=ReadADC(); /*读取ADC转换结果7次*/
m2=ReadADC();
m3=ReadADC();
m4=ReadADC();
m5=ReadADC();
m6=ReadADC();
m7=ReadADC();
max=m1>m2 ? m1:m2; /*准备去掉一个最大值*/
max=max>m3 ? max:m3;
max=max>m4 ? max:m4;
max=max>m5 ? max:m5;
max=max>m6 ? max:m6;
max=max>m7 ? max:m7;
min=m1 min=min min=min min=min min=min min=min n=(m1+m2+m3+m4+m5+m6+m7-max-min)/5; /*去掉最值,再取平均值*/ AC_DC=1; /*读取前先写1,判断交直流*/ if(AC_DC==1) n=(5*n_trans*n)/(255*mod_rms); /*交流换算公式,浮点计算*/ else n=(5*n_trans*n)/255; /*直流换算公式,浮点计算*/ y=n; /*浮点结果取整*/ /*这个函数主要是实现数字滤波算法，滤去干扰得到较为准确稳定的测量结果，并使用变量y返回*/ return(y); } void LedDisplay(void) /*LED显示*/ { /*这个是主要函数*/ uint m; uchar i; m=ADC_DP; /*取ADC采集数据*/ m=m%1000; /*防止千位以上错误数据*/ i=(m-m%100)/100; /*取百位转换成LED代码*/ LedBuf[0]=i; /*填写led显示缓冲区*/ m=m%100; i=(m-m%10)/10; /*取十位转换成LED代码*/ LedBuf[1]=i; i=m%10; /*取个位转换成LED代码*/ LedBuf[2]=i; if(LedBuf[0]==0) P1=0x1f; /*最高位为0不显示*/ else P1=0x10|LedBuf[0]; /*P1.4=1,百位LED控制线*/ if(LedBuf[0]==0&&LedBuf[1]==0) P1=0x2f; /*前2位全为0不显示*/ else P1=0x20|LedBuf[1]; /*P1.5=1,十位LED控制线*/ P1=0x40|LedBuf[2]; /*P1.6=1,个位LED控制线*/ } 数字电流电压表 DP4 四位半智能电压、电流测量控制仪表 1.特点 ◎三组继电器组态输出 ◎隔离电流变送输出（4-20mA） ◎采样速度小于8次/秒 ◎带RS485.RS232通信接口 ◎具有数据保持或峰值保持功能 2.型号说明 输入AA:交流电流；A V：交流电压；DA:直流电流：DV:直流电压 通信：缺省：无2：RS232 4:RS485 P:上下限拨码设定功能缺省：单显示 I:电流变送输出缺省：无变送输出 4位半数字表（缺省电源90-260V AC,外形尺寸：48H×96W） 例：DP4-IPAA50 即为带拨码设定，变送输出4-20mA,交流50A输入，（配5A互感器）3.型号种类 [1]交流数字电压表 型号量程分辨力电压互精度感器PT 精度 DP4-PA V20 20V 1mV 直接输入±0.2%F.S±2Digit DP4-PA V200 200V 10mV 直接输入±0.2%F.S±2Digit DP4-PA V600 600V 100mV 直接输入±0.5%F.S±2Digit DP4-PA V3K 3KV 1V 3KV:100V ±0.5%F.S±2Digit DP4-PA V10K 10KV 1V 10KV:100V ±0.2%F.S±2Digit [2]直流数字电压表 型号量程分辨力精度 DP4-PDV0.2 200mV 10uV ±0.1%F.S±2Digit DP4-PDV2 2V 100uV ±0.1%F.S±2Digit DP4-PDV20 20V 1mV ±0.1%F.S±2Digit DP4-PDV200 200V 10mV ±0.1%F.S±2Digit DP4-PDV500 500V 100mV ±0.3%F.S±2Digit [3]交流数字电压表 型号量程分辨力电流互感器CT 精度 DP4-PAA0.2 200mA 10uA直接输入±0.2%F.S±2Digit DP4-PAA2 2A 100uA直接输入±0.2%F.S±2Digit DP4-PAA20 20A 1mA 20A/5A ±0.2%F.S±2Digit DP4-PAA50 50A 10mA 50A/5A ±0.2%F.S±2Digit DP4-PAA100 100A 10mA 100A/5A ±0.2%F.S±2Digit DP4-PAA150 150A 10mA 150A/5A ±0.2%F.S±2Digit DP4-PAA200 200A 10mA 200A/5A ±0.2%F.S±2Digit DP4-PAA500 500A 100mA 500A/5A ±0.2%F.S±2Digit DP4-PAA1000 1000A 100mA 1000A/5A ±0.2%F.S±2Digit DP4-PAA1500 1500A 100mA 1500A/5A ±0.2%F.S±2Digit DP4-PAA2000 2000A 100mA 2000A/5A ±0.2%F.S±2Digit [4]直流数字电压表 型号量程分辨力分流器DT 精度 DP4-PDA0.0002 200uA 10nA直接输入±0.1%F.S±2Digit DP4-PDA0.002 2mA 100nA直接输入±0.1%F.S±2Digit DP4-PDA0.02 20mA 1uA直接输入±0.1%F.S±2Digit DP4-PDA0.2 200mA 10uA直接输入±0.1%F.S±2Digit DP4-PDA2 2A 100uA直接输入±0.1%F.S±2Digit DP4-PDA20 20A 1mA 20A:75mV ±0.2%F.S±2Digit DP4-PDA50 50A 10mA 50A:75mV ±0.2%F.S±2Digit DP4-PDA100 100A 10mA 100A:75mV ±0.2%F.S±2Digit DP4-PDA150 150A 10mA 150A:75mV ±0.2%F.S±2Digit DP4-PDA200 200A 10mA 200A:75mV ±0.2%F.S±2Digit DP4-PDA500 500A 100mA 500A:75mV ±0.2%F.S±2Digit DP4-PDA1000 1000A 100mA 1000:75mV ±0.2%F.S±2Digit DP4-PDA1500 1500A 100mA 1500A:75mV ±0.2%F.S±2Digit DP4-PDA2000 2000A 100mA 2000A:75mV ±0.2%F.S±2Digit 说明： 1.测量精度测试环境条件为：温度25±2℃相对温度35－85％. 2.交流电流互感器其二次额定电流为5A,交流电压互感器其二次额定电压为100V,交直流电流分流器其二次额定电压为75mV,其它输入配置订货时注明即可.如：60mV分流器，其中未列之量程输入订货时注明. 3.型号中P参数为可选功能，也可选择其它功能.如：通信、变送等. 3.技术参数 显示范围±1999 （均值显示，真有效值显示需订做或另选型号） 显示红色数码管（14.2mmH） 频率范围40-200HZ(仅对交流，其它频率订货时注明，如400Hz等) 溢出显示“000”闪动 极性显示负信号“－”自动显示（只限直流表） 电源90～260V AC 50/60z 控制输出RELAY:常开，常闭触点，容量AC 250V/3A DC 30V/3A COS￠=1 设定范围±19999 变比可自由设定 重量约500g 4.安装尺寸 5.端子连接 数字电流表设计 摘要： 本设计主要是完成对交/直电流的测量，通过信号转化电路将电流值转化成电压数值完成其测量。主要是通过放大电路将采样到的模拟量放大到和芯片相吻合的数字量，通过采样保持电路将采样的数字量保持住以便后面的芯片进行转换，从而完成电流数字量的测量。以期使用简单、调整方便、功能完备。 设计思路:将从电流互感器中采样的模拟电流量通过I/V转换电路转化成模拟的电压量，再通过放大电路将其转化到与芯片合适的量程内，通过将采样的模拟量进行保存以便与A/D 转换芯片的转化，通过模数转换模块将采样的模拟量转化成数字量、最后通过单片机来控制所有芯片的工作和截止，完成LCD的显示。 芯片选择：电流互感器（GCT-126B），放大电路（OP07系列），采样保持电路（LF398N），数模转换电路（ADC0809），单片机控制模块（80C51），LCD显示模块（EA-D2004OAR）。关键词：数字电流表设ji [目录] 第1章绪论 第2章整体方案设计 第3章系统硬件设计 第4章系统软件设计 [摘要] 本设计方案则是以数字电路为基础向大家介绍一种基于精密检波电路和单片机而设计的数字式电流表。该数字电流表利用精密检波电路的绝对值电路的原理来测量出被测信号的电流量。测量范围0~100A。测量精度±1%。而且该数字电流表还可以做成同时测量出交、直流电压，交、直流电流的测量仪器。只要加个开关加个电压测量电路即可。文中阐述了构成该系统的原理、硬件的实现方法和软件的实现方法，还给出各部分的原理框图、电路图及程序流程图。 本设计方案中，我们通过对输入电流的取样、放大、精密检波及求出其平均值，再通过ADC0809以8031为中央处理单元（CPU）通过程序控制来达到我们所需要的数字显示的结果。 总之，在本方案中，我们的目的在于：尽可能大地发挥数字电路的作用，设计便于使用、控制和可直观地观察到结果的数字式电流表。 [正文] 第1章绪论 数字测量技术是发展极为迅速的学科。目前在数字测量技术中尚有许多问题需要解决或研究，这不仅涉及术语和分类方面，而且还包括探讨最有前途的测量方法、研究最佳电路和原理方案等方面的问题。 在现代社会中，随着人们对自然界认识的加深，测量的作用显得更加重要。十七世纪伽里略曾说过：“应当测量可测的全部量，并且应使目前不能测量的量变成可测的量。” 随着测量信息量（被测物理量值的信息）的不断增加，对信息处理和利用的方法及质量要求越来越高。可以把测量信息表示成连续或离散形式（连续或离散信号）。离散形式的信息，由于其处理和远距离传输方便、抗干扰能力强、因此越来越得到广泛的应用。 第2章整体方案设计 电流无非就是交流电流和直流电流，但是电流的测量方法有许多种，下面就来讨论一下本方案的电流测量的选择方法。 2．1电流表直接测量法 直接测量电流的方法通常是在被测电流的通路中串入适当量程的电流表，让被测电流的全部或一部分流过电流表。从电流表上直接读取被测电流值或被测电流分流值。 如上图所示电路，被测电流实际值为 式中R 和R 分别为信号源内阻和负载电阻。R=R +R 为回路值。 在上图（a）中电路中串接一个内阻为r的电流表，如上图（b）所示，则流过电流表的电流即电流表读数值为 ...... [参考文献] [1] 王磊王为民.模糊控制理论及应用[M].国防工业出版社，1997 [2] 张毅刚彭喜源. MCS-51单片机应用设计[M]. 哈尔滨工业大学出版社，1997 [3] 杨世成. 信号放大电路[M]. 电子工业出版社，1996 [4] 李远文胡筠. 单片机控制技术与应用[M]. 人民邮电出版社，1988 [5] 张友德赵志英. 单片微型机原理、应用与实验[M]. 复旦大学出版社,1997 [6] 王立新. 模糊系统与模糊控制教程[M]. 清华大学出版社，2003 [7] 徐惠民.单片微型计算机原理接口应用[M]. 北京:北京邮电大学出版社,1999 [8] 何立民. 单片机应用系统设计[M]. 北京：北京航空航天大学出版社,2001 [9] Acob Millman and Arvin Grabel. Microelectronic. Mc Graw-hill book Company,2004 [10] Adel S.Sedra and Kenneth.Smith. Microelectronic Circuits. Oxford University Press, 1998 公开设定 销售中（这个资料销售中。） 资料信息( 确认资料记录) 著作权：All rights reserved 2008/05/22 15:49 建立日期 2008/05/22 15:23 最后更新 2008/05/22 15:49 上传日期 Microsoft? Office Word V iewer下载 评论 czl618 我虽然没有看到你的论文全文，只是大概的看了一下你的绪论、我觉得对于数字电流表看怎么说，除了对专业知识有很强的要求外，还有许多其它要求是需要考虑的，比如说，按你所设计的这款数字电流表如果能满足实际使用要求的话，那么还有它的性价比，生产成本，生产工艺等，我目前就是从事这项实际工作，工厂要求我设计一款高精度低成本数字万用表，功能除具有基本量程外，还有温度，频率，电容，二三极管，数据输出等，（AC必须是真有效值）但生产成本不得超过60元人民币基本精度要求超过或等于福绿克同类表水平，.......，不是说说而已，要从市埸角度考虑才有用...... 2008/05/23 12:08 点评资料？ 注册会员后才能点评资料。如果已经注册的话，请您先登陆一下。 alfred1021会员上传的资料 网摘这份资料 产品详细信息 数字电流表模块资源：+5V电源指示灯，一个232通讯指示灯，一个GAL16V8译码模块，P0，P1，8路译码扩展电路，两个四位一体的数码管，1602液晶扩展模块，8个欧姆龙按键输入，一路警报蜂鸣器输出电路，一路232通讯接口，具有自动换档功能，测量范围：0A-2A，测量精度：20mA。电路板尺寸：180mm*110mm。采集电流可以通过PC机进行实时监控。实验项目：1．数码管显示实验。2．按键显示实验。3．音乐播放实验。4．232通讯实验。5．电流测量实验。6．PC机实时采集监控电流测量实验。许多设备的大电流直流电流表仍沿用磁电式大电流直流电流表通常准确度不高，在小电流时更难以读数。用数字面板表改装成的数字电流表代替磁电式电流表可提高测量准确度，读数方便，花费也很低。 下面介绍用三位半数字面板表（以icl7017为基本部件）改装30a直流电流表的方法，改装电路见下图。原理如下：磁电式电流表总是在表头上并联分流电阻r分构成的，且r分＜＜ri（表头内阻）。30a的磁电式电流表满量程压降通常为75ma，所以r分=0.075/30=0.0025ω。在r+上并联分压电阻r1、w、r2，取r1=30kω，w=1kω，r2=44.5kω，因r1+w+r2＞＞r分，故其分流作用可以不计。细调w，使r1':r2'=2:3。根据欧姆定律可算得附表所列的数值。附表可见，r1'上电压(mv)的数值与被测电流(a)的数值相同，因此，将数字面板表接成满量程199.9mv的电压表来测r1'上的电压，可以直读电流。 1、电路原理图：https://www.360docs.net/doc/df1616005.html,/lyzhangxiang/blog/item/9b2036fb40668e8f9e5146be.html {我博客中的相关文章https://www.360docs.net/doc/df1616005.html,/lyzhangxiang/blog/item/5ae935d2f8c753063bf3cf49.html} 2、利用单片机A T89S51与ADC0809设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，四位数码显示，但要求使用的元器件数目最少。 3、系统板上硬件连线 a) 把“单片机系统”区域中的P1.0－P1.7与“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端口用8芯排线连接。 b) 把“单片机系统”区域中的P2.0－P2.7与“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端口用8芯排线连接。 c) 把“单片机系统”区域中的P3.0与“模数转换模块”区域中的ST端子用导线相连接。 d) 把“单片机系统”区域中的P3.1与“模数转换模块”区域中的OE端子用导线相连接。 e) 把“单片机系统”区域中的P3.2与“模数转换模块”区域中的EOC端子用导线相连接。 f) 把“单片机系统”区域中的P3.3与“模数转换模块”区域中的CLK端子用导线相连接。 g) 把“模数转换模块”区域中的A2A1A0端子用导线连接到“电源模块”区域中的GND 端子上。 h) 把“模数转换模块”区域中的IN0端子用导线连接到“三路可调电压模块”区域中的VR1 端子上。 i) 把“单片机系统”区域中的P0.0－P0.7用8芯排线连接到“模数转换模块”区域中的D0D1D2D3D4D5D6D7端子上。 4．程序设计内容 i. 由于ADC0809在进行A/D转换时需要有CLK信号，而此时的ADC0809的CLK是接在A T89S51单片机的P3.3端口上，也就是要求从P3.3输出CLK信号供ADC0809使用。因此产生CLK信号的方法就得用软件来产生了。 ii. 由于ADC0809的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。实际显示的电压值(D/256*VREF) 5、C语言源程序（见博客中）QQ825093272 回答者：lyzhangxiang - 助理三级10-24 22:30 我来评论>> 提问者对于答案的评价：谢谢评价已经被关闭目前有 2 个人评价 好 0% （0）不好A/D转换器主要功能特性如下： 分辨率：12位 非线性误差：小于±1/2LBS或±1LBS 转换速率：25us 模拟电压输入范围：0?10V和0?20V，0?±5V和0?±10V两档四种 电源电压：±15V和5V 数据输出格式：12位/8位 芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式 我们利用AD574与A TMEL公司的低价高性能单片机A T89C2051组成一个高精度的数字电压表，电原理图如图1，AD574是12位逐次比较型A/D转换器，共有12根数据线，A T89C2051的P1与AD574的高8位数据线直接相接，AD574的低4位数据线与单片机的高半4位P1.4??P1.7直接相接，数据的读取是依靠单片机的控制线进行分时选通进行。P3.5接AD574的字节短周期控制线（A0），P3.4接读转换数据控制脚（），P3.7直接与工作状态指示端（STS）相连，这样的结构决定只能是8位输出形式，故数据模式选择端直接接地即可。A T89C2051只有15根I/O口线，上述用了11根，只余下4根口线，我们将输出的数据通过单片机的串行口输出，外接一片74LS164（串入并出）译码器进行扩展，同时显示的数据为4位，剩下的2根口线仍不能满足要求，还需要一片74LS138三??八译码器对显示LED 进行地址选通。 这里我们采用10V量程的输入模式，故AD574的Pin13为被测电压的输入端，因为只使用了一片AD574转换芯片，所以CS端直接接地即可。转换器使用±12V电源电压供电，工作电压为+5V。 74LS164为串入并出译码器，A T89C2051通过串行口输出的BCD串行码经74LS164译码输出为七段BCD码，直接与LED的a??g相连，同时四位LED的数据线都一一对应连接在一起。LED数码管选用共阳型，74LS138输出的地址码经一个三极管2SA1015（PNP）接LED的公共端，四位LED的显示是通过地址线进行分时选通的，这就是我们常用的动态扫描显示方式。 值得一提的是，动态扫描显示方式中，动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，LED 将出现闪烁现象。如频率太高，由于每个LED点亮的时间太短，LED的亮度太低，肉眼无法看清，所以一般均取10ms左右为宜，这就要求在编写程序时，选通某一位LED使其点亮并保持一定的时间，程序上常采用的是调用延时子程序。在C51指令中，延时子程序是相当简单的，并且延时时间也很容易更改 ?2008 BaiduA/D转换器主要功能特性如下： 分辨率：12位 非线性误差：小于±1/2LBS或±1LBS 转换速率：25us 模拟电压输入范围：0?10V和0?20V，0?±5V和0?±10V两档四种 电源电压：±15V和5V 数据输出格式：12位/8位 芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式 我们利用AD574与A TMEL公司的低价高性能单片机A T89C2051组成一个高精度的数字电压表，电原理图如图1，AD574是12位逐次比较型A/D转换器，共有12根数据线，A T89C2051的P1与AD574的高8位数据线直接相接，AD574的低4位数据线与单片机的高半4位P1.4??P1.7直接相接，数据的读取是依靠单片机的控制线进行分时选通进行。P3.5接AD574的字节短周期控制线（A0），P3.4接读转换数据控制脚（），P3.7直接与工作状态指示端（STS）相连，这样的结构决定只能是8位输出形式，故数据模式选择端直接接地即可。A T89C2051只有15根I/O口线，上述用了11根，只余下4根口线，我们将输出的数据通过单片机的串行口输出，外接一片74LS164（串入并出）译码器进行扩展，同时显示的数据为4位，剩下的2根口线仍不能满足要求，还需要一片74LS138三??八译码器对显示LED 进行地址选通。 这里我们采用10V量程的输入模式，故AD574的Pin13为被测电压的输入端，因为只使用了一片AD574转换芯片，所以CS端直接接地即可。转换器使用±12V电源电压供电，工作电压为+5V。 74LS164为串入并出译码器，A T89C2051通过串行口输出的BCD串行码经74LS164译码输出为七段BCD码，直接与LED的a??g相连，同时四位LED的数据线都一一对应连接在一起。LED数码管选用共阳型，74LS138输出的地址码经一个三极管2SA1015（PNP）接LED的公共端，四位LED的显示是通过地址线进行分时选通的，这就是我们常用的动态扫描显示方式。 值得一提的是，动态扫描显示方式中，动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，LED 将出现闪烁现象。如频率太高，由于每个LED点亮的时间太短，LED的亮度太低，肉眼无法看清，所以一般均取10ms左右为宜，这就要求在编写程序时，选通某一位LED使其点亮并保持一定的时间，程序上常采用的是调用延时子程序。在C51指令中，延时子程序是相当简单的，并且延时时间也很容易更改 1.部分资源来自网络,经ET电子归类整理,旨在服务电子爱好者并无商业目的,不保证正确性与完整性. 2.如果您觉得本站资源对您有用,请告知您的好友,用搜索引擎搜"ET电子"即可. MC14433组成数字电压表的原理与应用 器件介绍： MC14433是美国Motorola公司推出的单片3 1/2位A/D转换器，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。具有外接元件少，输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，精度高等特点，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转换器，其主要功能特性如下： 精度：读数的±0.05%±1字 模拟电压输入量程：1.999V和199.9mV两档 转换速率：2-25次/s 输入阻抗：大于1000MΩ 电源电压：±4.8V—±8V 功耗：8mW（±5V电源电压时，典型值） 采用字位动态扫描BCD码输出方式，即千、百、十、个位BCD码分时在Q0—Q3轮流输出，同时在DS1—DS4端输出同步字位选通脉冲，很方便实现LED的动态显示。 应用： MC14433最主要的用途是数字电压表，数字温度计等各类数字化仪表及计算机数据采集系统的A/D转换接口。 MC14433的引脚说明： [1]. Pin1(VAG)—模拟地，为高科 技阻输入端，被测电压和基准电压的接 入地。 [2]. Pin2(V R)—基准电压，此引脚 为外接基准电压的输入端。MC14433只要 一个正基准电压即可测量正、负极性的 电压。此外，V R端只要加上一个大于5 个时钟周期的负脉冲(V R)，就能够复为至 转换周期的起始点。 [3]. Pin3(Vx)—被测电压的输入端，MC14433属于双 积分型A/D转换器，因而被测电压与基准电压有以下关系： 因此，满量程的Vx=V R 。当满量程选为1.999V，V R 可 取2.000V，而当满量程为199.9mV时，V R 取200.0mV，在实 际的应用电路中，根据需要，V R 值可在200mV—2.000V之间 选取。 [4]. Pin4-Pin6(R1/C1，C1)—外接积分元件端。 次三个引脚外接积分电阻和电容，积分电容一般选0.1uF聚脂薄膜电容，如果需每秒转换4次，时钟频率选为66kHz，在2.000V满量程时，电阻R1约为470kΩ，而满量程为200mV时，R1取27kΩ。 [5]. Pin7、Pin8(C 01 、C 02 )—外接失调补偿电容端，电容一般也选0.1uF聚脂薄膜电容即可。 [6]. Pin9(DU)—更新显示控制端，此引脚用来控制转换结果的输出。如果在积分器反向积分周期之前，DU端输入一个正跳变脉冲，该转换周期所得到的结果将被送入输出锁存器，经多路开关选择后输出。否则继续输出上一个转换周期所测量的数据。这个作用可用于保存测量数据，若不需要保存数据而是直接输出测量数据，将DU端与EOC引脚直接短接即可。 [7]. Pin10、Pin11(CLK1、CLK0)—时钟外接元件端，MC14433内置了时钟振荡电路，对时钟频率要求不高的场合，可选择一个电阻即可设定时钟频率，时钟频率为66kHz时，外接电阻取300kΩ即可。 若需要较高的时钟频率稳定度，则需采用外接石英晶体或LC电路，参考附图。 单片机课程设计 ——电压表的设计 学院：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术 班级：2011150 学号：201115002 姓名：王冬冬 同组同学：凡俊兴 201115001 目录 1 引言 (1) 2设计原理及要求 (2) 2.1数字电压表的实现原理 (2) 2.2数字电压表的设计要求 (2) 3软件仿真电路设计 (2) 3.1设计思路 (2) 3.2仿真电路图 (3) 3.3设计过程 (3) 3.4 AT89C51的功能介绍 (4) 3.4.1简单概述 (4) 3.4.2主要功能特性 (5) 3.4.3 AT89C51的引脚介绍 (5) 3.5 ADC0809的引脚及功能介绍 (7) 3.5.1芯片概述 (7) 3.5.2 引脚简介 (8) 3.5.3 ADC0809的转换原理 (8) 3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (8) 3.6.1芯片概述 (8) 3.6.2引脚介绍 (9) 3.7 LED数码管的控制显示 (9) 3.7.1 LED数码管的模型 (9) LED数码管模型如图3-6所示。 (9) 3.7.2 LED数码管的接口简介 (9) 4系统软件程序的设计 (9) 4.1 主程序 (10) 4.2 A/D转换子程序 (11) 4.3 中断显示程序 (12) 5使用说明与调试结果 (13) 6总结 (13) 参考文献 (14) 附录1 源程序 (15) 附录2原理电路 (19) 1 引言 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。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用[1]。 传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表，将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础[2]。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。目前，由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。 最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，从而促使了数字电压表的快速发展，并不断出现新的类型[4]。数字电压表从1952年问世以来，经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化（IC 化），另一方面，精度也从0.01%-0.005%。 目前，数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，因而，以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面[3]。 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容，本系统主要包括三大模块：转换模块、数据处理模块及显示模块。其中，A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理，最后驱动输出装置LED显示数字电压信号 数字电压表 译文 引言 这是一个很容易建立并且非常准确和有用的数字电压表。它被设计成一个面板仪表，可用于直流电源供应器或其他需要有一个准确电压指示的地方。该电路采用的ADC（模拟数字转换器）集成电路CL7107由Intersil公司生产。该IC采用40引脚的情况下整合了所有必要的电路模拟信号转换为数字，可以直接驱动4个7段LED显示。在IC中内置的电路是数字转换器，比较器，一个时钟，一个解码器和一个7段LED显示驱动器模拟。在这里它描述了一个可以显示在0-1999电压范围的直流电压电路。 LED显示屏数字电压表技术规格 - 特征 电源电压：.............+ / - 5V（对称）。 电源要求：.............200mA（最大）。 测量范围：.............+ / - 0-1,999V在四个范围。 精度：.................0.1％。 特征： 小尺寸。 简易建筑。 成本低。 简单的调整。 易于读取距离。 很少的外部元件。 数字电压表的基本原则 为了了解电路的运作的原则，说明ADC的集成电路工程是必要的。该集成电路具有以下非常重要的特点： 准确性。 抗干扰性。 无需要一个采样保持电路。 它有一个内置的时钟。 它不需要精度高的外部元件。 一个模拟数字转换器(ADC)，从现在起更好的称为双斜率转换器或集成转换器。这种类型的转换器通常优于其他类型，因为它提供了准确，简洁的设计和它可以将相对不重要的噪音变得非常可靠。如果将电路分两个阶段描述，该电路的操作将更好的理解。在第一阶段的输入集成电压和最后阶段的输出集成电压中有一个电压与输入电压成正比。在预设的时间结 引言 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。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。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。本论文重点介绍单片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。 1 实训要求 （1）基本要求： ①实现8路直流电压检测 ②测量电压范围0-5V ③显示指定电压通道和电压值 ④用按键切换显示通道 （2）发挥要求 ①测量电压范围为0-25V ②循环显示8路电压 2 实训目的 （1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理； （2）掌握单片机的借口技术及，ADC0809芯片的特性，控制方法； （3）通过这次实训设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术；（4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计的方法和调试技术。 3 实训意义 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使自身了解开发单片机应用系统的全过程，强化巩固所学知识，为以后的学习和工作打下基础。 4 总体实训方案 测量一个0——5V的直流电压，通过输入电路把信号送给AD0809，转换为数字信号再送至89s52单片机，通过其P1口经数码管显示出测量值。 4.1 结构框图 如图1—1所示 图1—1 $NOMOD51 ;------------------------------------------------------------------------------ ; This file is part of the C51 Compiler package ; Copyright (c) 1988-2002 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc. ;------------------------------------------------------------------------------ ; STARTUP.A51: This code is executed after processor reset. ; ; To translate this file use A51 with the following invocation: ; ; A51 STARTUP.A51 ; ; To link the modified STARTUP.OBJ file to your application use the following ; BL51 invocation: ; ; BL51 《单片机原理及应用》课程设计报告书 课题名称数字电压表设计 名姓 学号 专业 指导教师 机电与控制工程学院月年日 1 任务书 电压表是测量仪器中不可缺少的设备，目前广泛应用的是采用专用集成电路实现的数字电压表。本系统以8051单片机为核心，以逐次逼近式A/D转换器ADC0809、LED显示器为主体，设计了一款简易的数字电压表，能够测量0～5V的直流电压，最小分辨率为0.02V。 该设计大体分为以下几个部分，同时，各部分选择使用的主要元器件确定如下： 1、单片机部分。使用常见的8051单片机，同时根据需要设计单片机电路。 2、测量部分。该部分是实验的重点，要求将外部采集的模拟信号转换成数字信号，通过单片机的处理显示在显示器上，该部分决定了数字电压表的精度等主要技术指标。根据需要本设计采用逐次逼近型A∕D转换器ADC0809进行模数转换。 3、键盘显示部分。利用4×6矩阵键盘的一个按键控制量程的转换，3或4位LED显示。其中一位为整数部分，其余位小数部分。 关键词：8051 模数转换LED显示矩阵键盘 2 目录 1 绪论 (1) 2 方案设计与论证 (2) 3 单元电路设计与参数计算 (3) 4 总原理图及参考程序 (8) 5 结论 (14) 6 心得体会 (15) 参考文献16 (7) 3 1.绪论 数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优 点。 电压表的数字化测量，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字量，完成这种转换的电路叫模数转换器（A/D）。数字电压表的核心部件就是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的DVM。一般说来，A/D 转换的方式可分为两类：积分式和逐次逼近式。 积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再将其数字化。根据转化的中间量不同，它又分为U-T（电压-时间）式和U-F（电压-频率）式两种。 逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。 在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。本设计以8051单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0809、LED 显示器为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够测量1路0～5V直流电压，最小分辨率0.02V。 4 2.方案设计与论证 基于单片机的多路数字电压表电路的基本组成如图3.1所示。 1.设计主要内容及要求； 设计一个多功能数字电压表。 要求：1）硬件电路设计，包括原理图和PCB板图。 2）数字电压表软件设计。 3）要求能够测量并显示直流电压、交流电压，测量范围0.002V---2V。 2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求； （1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。 （2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。 （3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。 （4）. 课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3.时间进度安排； 中文摘要 随着微型计算机及微电子技术在测试领域中的广泛应用，仪器仪表在测量原理、准确度、灵敏度、可靠性、多种功能及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，逐步形成了完全突破传统概念的新一代仪器——智能仪器。智能化是现代仪器仪表的发展趋势，许多嵌入式系统、电子技术和现场总线领域的新技术被应用于智能仪器仪表的设计，尤其是嵌入式系统的许多新的理念极大地促进了智能仪器仪表技术的发展。 今年来，随着大规模集成电路的发展，有单片A/D转换器构成的数字电压表获得了迅速普及和广泛应用，它是目前在电子测量及维修工作中最常用、最得力的一种工具类数字仪表。数字电压表具有很高的性价比，其主要优点是准确度高、分辨力强测试功能完善、测量速率快、显示直观。 测试仪器的智能化已是现代仪器仪表发展的主流方向。因此学习智能仪器的工作原理、掌握新技术和设计方法无疑是十分重要的。 关键词智能，数字，电压表，仪器仪表 电子技术课程设计报告 专业班级： 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 自动化与电气工程学院 设计课题题目： 多量程直流数字电压表 一、设计任务与要求 1．设计并制作一个直流稳压电源，设计要求为 （1） 输入电压为220V （2） 输出电压为±5V 2．设计一个2 13 直流数字电压表，设计要求为 分辨率 （1） 测量量程：基本量程：200mV 0.1mV 扩展量程：2V 1mV 20mV 0.01mV （2） 测量范围： 0mV~2V (3 ) 显示范围：十进制数0~1999 （4） 使用双积分A/D 转换器ICL7107完成直流电压的数字化转换 二、电路原理分析与方案设计 1. 设计要求分析 数字电压表由电阻网络（量程调整）、直流放大（运放组成）、电压极性判断、A/D 转换、数码（液晶）显示等部分组成。 直流数字电压表主要完成对电位器或外部电压的测量与显示。因此，为了适应不同大小的的待测模拟电压信号，应该有测量量程的选择功能。ICL7107是双积分式三位半A/D 转换器，可构成基本量程200Mv,而扩展量程20V 可由电阻电位器分压，2V 量程可由运放放大。 2. 方案设计 （1）±5V 直流稳压电源 首先通过中心抽头的18V 电源变压器，输出电压经过四个二极管组成的桥式整流电路整流后通过电容滤波，然后通过三端稳压管LM7805和KV7905分别对正负电压进行稳压，在对输出电压进行滤波，从而得到较为稳定的±5V 直流稳压电源。 （2）2 13 直流数字电压表 将输入电压分别通过电阻电位器和μA741运放放大器进行缩小和放大，将输出信号输入到ICL7107 A/D 转换器V-IN 端，经过A/D 转换电路、参考电压电路、复位电路、时钟电路等电路完成数据转换及传输，最后通过2 13 数码管进行显示。 三、单元电路分析与设计 1．单元电路原理分析 电源： (1) 电源变压器 目录 摘要........................................................................ I 1 绪论. (1) 1.1数字电压表介绍 (1) 1.2仿真软件介绍 (1) 1.3 本次设计要求 (2) 2 单片机和AD相关知识 (3) 2.1 51单片机相关知识 (3) 2.2 AD转换器相关知识 (4) 3 数字电压表系统设计 (5) 3.1系统设计框图 (5) 3.2 单片机电路 (5) 3.3 ADC采样电路 (6) 3.4显示电路 (6) 3.5供电电路和参考电压 (7) 3.6 数字电压表系统电路原理图 (7) 4 软件设计 (8) 4.1 系统总流程图 (8) 4.2 程序代码 (8) 5 数字电压表电路仿真 (15) 5.1 仿真总图 (15) 5.2 仿真结果显示 (15) 6 系统优缺点分析 (16) 7 心得体会 (17) 参考文献 (18) 1 绪论 1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。 1.2仿真软件介绍 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是: (1)现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 (2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、 A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 (3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。 (4)具有强大的原理图绘制功能。 可以仿真51系列、A VR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的 /*简易数字电压表制作（C语言版）*/ /*目标器件：AT89S52 */ /*晶振:12.000MHZ */ /*编译环境：Keil */ /***********************************************************************************/ /*********************************包含头文件********************************/ #include 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。 八、指导老师评定........................................................................................ 错误！未定义书签。 目录 二．课程设计任务与要求 2.1 设计目的 2.2 设计要求 三．设计思路 3.1 方案选择 3.2 系统框图 四．课程设计框图及工作原理 4.1 工作原理 4.2 ICL7107的工作原理 单片机课程设计报告 简易数字电压表 一、设计任务与要求 1.电压表的测量范围为0-5V; 2.测量精度约为20mV。 二、方案设计与论证 方案一： 选择MC14433A/D转换器、CD4511等元器件设计电路： 方案二： 用单片机设计电路： 设计采用STC89C52单片机、A/D转换器ADC0809和共阴数码管为主要硬件，分析了数字电压表Proteus软件仿真电路设计及编程方法。将单片机应用于测量技术中，采用ADC0809将模拟信号转化为数字信号，用STC89C52实现数据的处理。通过数码管以扫描的方式完成显示。 方案比较： 方案1：3为半双积分式A/D转换器MC14433转换精度为读数的±0.05%±1字，并能很方便地判断出是否超欠量程，以便于量程的自动切换功能的实现，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。具有输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能。缺点是工作速度低，且外围电路需配基准电源，短译码驱动器和位驱动器，电路较复杂。 方案2：设计电路简单。易于控制，且性能稳定；单调试过程需要一定的编程基础，可利用Proteus软件仿真电路设计和调试。Proteus软件是一种电路分析和实物模拟仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以进行仿真、分析（SPICE）各种模拟器件和集成电路，是集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能强大，具有系统资源丰富、硬件投入少、形象直观等优点，因此可用此软件方便调试电路。 经过以上两种方案的特点比较，方案二中的电路设计采用比较常见的元器件，对这种方案有一定的专业基础，故采用第二种方案。 三、单元电路设计与参数计算 1 A/D转换模块 一、简易数字电压表的设计 l ．功能要求 简易数字电压表可以测量0～5V 的8路输入电压值，并在四位LED 数码管上轮流显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019 V ，测量误差约为土0.02V 。 2．方案论证 按系统功能实现要求，决定控制系统采用A T89C52单片机，A ／D 转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其它A ／D 转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如图1-1。 3．系统硬件电路的设 计 简易数字电压测量电 路由A ／D 转换、数据处 理及显示控制等组成，电 路原理图如图1-2所示。A ／D 转换由集成电路0809完 成。0809具有8路模拟输人 端口，地址线(23～25脚)可决定对哪一路模拟输入作A ／D 转换，22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存，6脚为测试控制，当输入一个2us 宽高电平脉冲时，就开始A ／D 转换，7脚为A ／D 转换结束标志，当A ／D 转换结束时，7脚输出高电平，9脚为A ／D 转换数据输出允许控制，当OE 脚为高电平时，A ／D 转换数据从该端口输出，10脚为0809的时钟输入端，利用单片机30脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1 MHz 时钟。单片机的P1、P3.0～P3.3端口作为四位LED 数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示／循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A ／D 转换数据读入用，P2端口用作0809的A ／D 转换控制。 4．系统程序的设计 （1）初始化程序 系统上电时，初始化程序将70H ～77H 内存单元清0，P2口置0。 （2）主程序 在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后，将 图1-1 数字电压表系统设计方案 课程设计 ——基于51数字电压表设计 物理与电子信息学院 电子信息工程 1、课程设计要求 使用单片机AT89C52和ADC0832设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，两位数码显示。在单片机的作用下，能监测两路的输入电压值，用8位串行A/D转换器，8位分辨率，逐次逼近型，基准电压为 5V；能用两位LED进行轮流显示或单路选择显示，显示精度0.1伏。 2、硬件单元电路设计 AT89S52单片机简介 AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存 储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89S52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 ADC0832模数转换器简介 ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832 可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。 图1 芯片接口说明： 〃 CS_ 片选使能，低电平芯片使能。 〃 CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。 仿真图: #in elude unsigned char CH; // 通道变量 unsigned char dis[] = {0x00, 0x00, 0x00}; // 显示数值 /*************************共阳 LED 段码表unsigned char code tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; char code tablewe[]={ 0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xfe }; /*************************************************************************** * 函数功能 :AD 转换子程序 入口参数 :CH 出口参数 :dat ************************************************************************** unsigned char adc0832(unsigned char CH) { unsigned char i,test,adval; adval = 0x00; test = 0x00; Clk = 0; // 初始化 DATI = 1; _nop_(); CS = 0; _nop_(); Clk = 1; _nop_(); 基于51单片机数字电压表的设计 基于51单片机数字电压表的设计 摘要：本文介绍了基于STC89C52单片机为核心的，以AD0809数模转换芯片作为采样，以四位八段数码管作为显示的具有测量功能的具有一定精度的数字电压表。在实现基础功能的情况下，另外还可以扩展串行口通信，时钟，等其他一系列功能，使系统达到了良好的设计效果和要求。本课题主要解决A/D转换，数据处理及显示控制等三个模块。 关键词：STC89C52；数字电压表；模数转换；数字信号 Abstract：This paper introduces STC89C52 SCM as the core based on AD0809 analog-to-digital conversion chip, as sampled to four seven segment digital tube as display with certain with measuring function of digital voltmeter accuracy. The basic function in realizing circumstance, also can expand serial port communication, clock, and other series of function, make the system to achieve a good design effect and requirements.This subject mainly to solve AD, data processing and display control three modules. Key words: Digital voltmeter; Frequency-field; Digital signal 本设计在分析研究和总结了单片机技术的发展历史及趋势的基础上，以使用可靠，经济，精度高等设计原则为目标，设计出基于单片机的数字测量电压表。单片机有着微处理所具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。 单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可用软件控制来实现，并能够实现智能化。由于单片机具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品，家用电器，智能化仪器仪表，过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。 1 系统构成 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STC89C51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；另外它还控制着ADC0809芯片的工作。显示模块主要由7段数码管显示测量到的电压值 系统构成框图 2 系统硬件设计 2.1 电源电路原理 由于本系统的主控芯片是单片机，所以应提供五伏的恒流源作为单片机的基准电压。主要原理是用变压器将220V交流电压进行变压，然后经过电桥整流，将交流电变为直流电源，经过稳压管稳压，得到稳定的5V电源供单片机使用。 电桥由整流二极管1N4007所搭建的电 摘要 LabVIEw 8．5版本的工程技术比以往任何一个版本都丰富．它采用了中文界面，各个控件的功能一目了然。利用它全新的用户界面对象和功能，能开发出专业化、可完全自定义的前面板。LabVIEw 8．5对数学、信号处理和分析也进行了重大的补充和完善，信号处理分析和数学具有更为全面和强大的库，其中包括500多个函数。所以在LabVIEw 8．5版本下能够更方便地实现虚拟电压表的设计。 虚拟电压表是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它由控制模块、仪器模块和软件组成，由软件编程来实现仪器的功能。在虚拟仪器中，计算机显示器是惟一的交互界面，物理的开关、按键、旋钮以及数码管等显示器件均由与实物外观相似的图形控件来代替，操作人员只要通过鼠标或键盘操作虚拟仪器面板上的旋钮、开关、按键等设置各种参数，就能根据自己的需要定义仪器的功能。在虚拟电压表的设计中，考虑到仪器主要用于教学和实验，使用对象是学生，因此将引言中提到的三种检波方式的仪器合为一体，既简化了面板操作，又便于直接对比。 该电压表主要用于电路分析和模拟电子技术等实验课的教学和测量仪器，能够使学习者了解和掌握电压的测量和电压表对各种波形的不同响应。因此，虚拟电压表应具备电源开关控制、波形选择，以及显示峰值、有效值和平均值三种结果，且输入信号的大小可调节等功能。虚拟电压表由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，硬件设备与接口包括仪器接口设备和计算机，设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通信，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作相对应的各种控件。在此，用软件虚拟了一个信号发生器。该信号发生器可产生正弦波、方波和三角波，还可以输入公式，产生任意波形。根据需要，可调节面板上的控件来改变信号的频率和幅度等可调参数，然后检测电压表的运行情况。因此，在LabVIEW图形语言环境下设计的虚拟电压表主要分为两个部分：第一部分是虚拟电压表前面板的设计；第二部分是虚拟电压表流程图的设汁。 数字电压表 摘要 在现代先进的电子系统的前端和后端都将应用到A／D转换器，以改善数字处理技术的性能。在各种A／D转换器中，逐次逼近型A／D转换器是采样率低于5 Msps(每秒百万次采样)的中等至高等分辨率应用的常见结构。由于逐次逼近型A／D转换器具有低功耗、小尺寸的特点，因此有很宽的应用范围。本文设计的8位逐次逼近A／D转换器，采用了以D／A转换器、比较器和带隙基准模块为主体的结构，通过各个模块的优化设计，得到了可在4.5V-5.5V单电源电压下工作的中速、低功耗8位逐次逼近A／D转换器。 D／A转换器模块采用了扩展分辨率的方法，将电阻分压和电容分压相结合，得到了不同缩放方式的DAC组合，扩展D／A转换器分辨率，也提高了转换速度。比较器模块采用了三级比较器通过电容耦合级联的方式来实现，具有高增益的特点，结果所设计的比较器既满足了高速比较的要求，又有效降低了功耗。最后，在A／D转换器中基准电压模块也是一个很重要的组成部分，它直接关系A／D转换器的精度。本文中自主设计的带隙基准电路具有很高的抗电源电压波动和抗温度变化的能力，温度在-50℃-100℃、电源电压在 1.6V-9.7V范围内变化时能使输出保持在 1.246V。应用Cadence spectre采用CSMC 0.6μm CMOS Nwell工艺库对电路性能进行验证。仿真结果表明，设计的高速比较器、带隙基准电路和D／A转换器满足8位A／D 转换的要求。 Abstract In the front and the end of the advanced electronics systems, analog to digital converters (A/D converters) are applied to improve the performance of the digital processing technique. Of all kinds of A/D converters, successive approximation (SAR)A/D converters are frequently the architecture of choice for medium-to-high-resolution applications with sample rates under 5 mega samples per second (Msps). Because of providing low power consumption as well as a small scale factor, SAR A/D converters have a wide variety of applications.A 8-bit medium speed, low power A/D designed in this paper, is composed of digital-analog (D/A) converters, comparators ,bandgap and so on. By optimizing the performances of every module, it can operate well from from a signal 4.5V to 5.5V power supply.In D/A coverter module, in order to extend the resolution of D/A converter, the combination of differently scaled DACs is designed. A charge scaling D/A converter with capacitor voltage divider and resistance divider is designed, which extends the resolution of a parallel D/A converter as well as improve speed rate greatly. The comparator has the组成数字电压表的原理与应用
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