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基于单片机的数字电压表设计大学论文.doc
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基于单片机的数字电压表设计大学论文.doc
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广东技术师范学院天河学院
《PLC 课程设计》报告
基于单片机的数字电压表设计
系 别 电气工程系
班 级 本自动化
学 号
学生姓名
指导老师
组 员
2012 年 6 月
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,然后通过四位数
码管将被测数据加以显示。
目录
一、数字电压表简介-------------------------------------------1
二、数字电压表设计两种方案简介-------------------------------1
1. 由数字电路及芯片构建----------------------------------2
2. 由单片机系统及 A/D 转换芯片构建------------------------2
三、本设计单片机的选择---------------------------------------3
1. 本设计使用的单片机的简介------------------------------3
四、各种显示器件的介绍和选择---------------------------------3
1. 常用显示器件简介--------------------------------------3
2. 数码管的参数资料--------------------------------------4
五、模数(A/D)转换芯片的选择--------------------------------6
1. 常用的 A/D 芯片简介------------------------------------6
2. 模数(A/D)芯片 AD0808 的资料--------------------------6
六.总体设计-------------------------------------------------8
七.硬件电路系统模块的设计----------------------------------10
八、系统软件的设计------------------------------------------14
1. 程序设计----------------------------------------------14
九.总结----------------------------------------------------18
参考文献----------------------------------------------------18
1
一.数字电压表简介:
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。显示出强大的生命力。
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。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:
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。
二.数字电压设计两种方案简介:
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,
2
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。
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.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。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。
三.本设计单片机的选择
1. 本设计使用的单片机的简介
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