电压表的设计报告.docVIP

一 前言 单片机是在一块半导体材料上集成了CPU、存储器、I/O接中等各种功能部件，具有体积小、功耗低、价格便宜、功能强、可靠性好和使用方便灵活的特点。随着以半导体集成电路为中心的微电子技术的进步(DigitalVoltmeter简称DVM) 是采用数字化测量技术， 把连续的模拟电压量转换成不连续 、离散的数字化形式并加以显示的仪表。 传统指针式电压表功能单一 、精度低，难于满足数字化时代的需求，采用A/D 转换器和单片机构成的数字电压表，由于具有测量精度高, 抗干扰和可扩展能力强, 以及集成性能好等优点 ，目前已被广泛应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。 二 方案比较与论证 方案一： 图1 方案一框图 本方案是利用ADC0809对被测电压进行采样，然后经过AT89S51进行处理，送数码管显示。但本方案不能实现量程的自动选择，而且精度不高，显示部分只能显示数字，不能显示字母和字符。 方案二： 本方案采用LCD作为显示终端，电路增加一个八路的模拟开关（CD4051）作为量程选择开关，由单片机控制是哪路开关闭合来控制前级的运算放大器实现量程的自动调节。 图2 方案二框图 综上所述，发现方案二比较符合设计的要求，而且成本低廉，本次主要采用方案二利用AT89S51这个比较经济而又适用的芯片加上51开发系统及其它一些外围部件，再利用微型计算机编写所需的程序来进行数字电压表的设计。 三 硬件电路设计 1 ??各单元模块功能介绍及电路设计 硬件电路包括控制电路，液晶显示电路，采样放大电路， AD转换电路以及发光二极管电路。 1.1控制电路 控制电路部分由AT89C51为主要器件，控制电路部分是本设计的核心，其根据单片机的有关知识结合C语言编写出整个电路的程序，所以AT89C51是最关键的电路。 1.2液晶显示电路 液晶显示器件的优点低电压微功耗。显示效果好平板型结构。显示清晰信息量大。无色彩失真。长寿命。、 由于要有三个测量档位 ，所以对于小信号量要用运放，大信号要进行分压（ADC0809最大采样电压为5V）且要求自动切换量程所以要选通采样通道。 1.4 AD转换电路 ADC0809的内部逻辑结构 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ， VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。 2.电路参数的计算及元器件的选择 2.1 电路参数 首先是将输入的模拟电压经放大或分压（5V用放大）后的电压，送入ADC0809转换为二进制，再化为十进制，以5V为基准计算。ADC0809的基准电压是5V，所以当输入ADC0809的模拟电压为5V时，其输出的八位刚好放满而这八位就是送到STC89C52处理的数字量。 2.2 AT89C51芯片 AT89C51单片机的基本结构 如下: AT89C51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输入/输出。在实训中我们已经使用了P0 、P1口，及部分P2、P3口。 单片机的引脚功能 AT89C51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚排列请参见图 P0.0 ～ P0.7： P0口8位双向口线。 P1.0 ～ P1.7 ：P1口8位双向口线。 P2.0 ～ P2.