积分式数字电压表..doc

共10页,第 PAGE 6页 积分式数字直流电压表 姓 名: 指导老师: 2007年9月6日 [摘要]：本作品由电源电路、PC控制电路、积分电路、显示器为主体构成数字电压表。其中PC控制电路由 8 位单片机 89C52组成，积分电路由 12 位 TLV5618 双 D/转换器,单数控电位器(软件设计) 和运算放大器 OP07 构成的加法器组成。由于方案采用软件调试与数控电位器细调相结合，达到发挥部分的要求，并采用数码管直观显示。经测试,各项技术指标完全满足题目规定的技术要求,在工程领域具有较大的应用价值。 [关键词]：数字电压表、积分电路 、 PC控制 、 数码显示 目 录 1 基本设计方案 1.1 方案一 1.2 方案二 1.3 方案比较 2 系统最终方案 3 单元电路设计与计算 3.1 电源电路 3.2 控制电路 4 软件设计 5 系统调试与整机调试 参考文献 附件 积分式数字直流电压表 1. 基本设计方案 1. 1 方案一 利用双斜积分式 A/D 转换构成积分式数字电压表，如图 1 所示。它由模拟电路和数字电路两部分构成。模拟电路部分由基准电压源+Ur 和-Ur,模拟开关 S1~S4 ，积分器和比较器等组成，数字电路部分由控制逻辑电路,时钟发生器，计数器与寄存器等组成。积分器的第一次积分是对输入电压 Ui 做定时（ T1 ）积分，第二次积分是对基准电压做定值积分。通过两次积分得到与输入电压的平均值正比的时间间隔 T2 ，即实现 U-T 转换。在 T2 的时间内对时钟脉冲进行计数。最后完成电压-数字转换。在控制逻辑电路的控制下，实现一次转换。 图1 1.2 方案二 利用 89C52芯片最小系统构成积分式数字电压表，如图 2 所示，主要由个人计算机控制电路，积分电路,显示器和电源系统组成。积分器由双 D/A串行数模转换，数字电位器,，加法器构成，积分输出 U-与被测电压 U+通过比较器判定后控制 89C52的I/ O口，确定 89C52的工作状态，即U-＜U+时 89C52计数，U-＞U+时 89 C52 通过显示器显示被测电压值。 图2 1.3 方案比较 方案一：利用双积分式 A/D 转换电路构成积分式数字电压表。该电路主要是由模拟电路构成，调试难度大，精度低，不易控制。 方案二：因积分电路的主体结构由数字电路组成，电路信能稳定可靠，易调试，精度高。相比之下选用方案二。 2. 系统最终方案 该系统由电源电路，个人计算机控制电路，积分电路,显示器构成，各模块电路如图 3 所示。其中个人计算机控制电路由 8 位单片机 89C52组成，积分电路由 12 位 TLV5618S 双 D/A转换器,单数控电位器 X9110 和运算放大器 OP07 构成的加法器组成。由于方案采用软件调试与数控电位器细调相结合，达到发挥部分的要求，并采用数码管直观显示。 3 单元电路设计与计算 3.1 电源电路 因三端稳压具有结构简单外围元器件、外围元器件少、性能优良、调试方便等显著优点，供电部分用三端稳压电路，如图 4 所示。 3.2 控制电路 3.2.1单片机最小系统 由 8 位单片机 89C52构成最小系统,如图5所示。89C52 单片机是一种低功耗/低电压，高性能的 8 位单片机，采用了互补型金属氧化半导体工艺和 ATMEL 公司的高密 图3 图4 度非易失性存储器（ NURAM ）技术，而且其输出引脚和指令系统都与 MCS-51 兼容，是一种功能强,灵活性高且价格合理的单片机，可方便应用于各种控制领域。通过硬件电路与软件控制相结合，本最小系统解决和处理了设计指标中的量程选择、五位数据显示、实时测量的采样控制和抗工频干扰。 3.2.2显示与计数功能 积分电路的输出电压 U-与被测电压 U+通过比较器判定后控制 89C52的I/ O口，确定 89C52的工作状态，即U-＜U+时 89C52计数，U-＞U+时产生一个中断信号，89C52通过引导程序显示器显示被测电压值。 图5 3.3 积分电路 3.3.1 双D/A数模转换电路 积分电路的核心部分是12位双D/A数模转换器TLV5618。如图6所示。双D/A两路输出电压,一路衰减系数为1,另一路通过数字电位器(软件电路),分别送入到加法器,加法器增益等于1,因此加法器的输出信号的大小是输入信号的1.1倍,将该信号送入比较电路与被测信号进行比较.当PC控制程序的计数功能每累加一个数据相应加法器的输出电压为1.1mV，随计数器的数据增加,加法器输出电压以1.1mV的斜率按积分规律递增。由于TLV5618的传速速率等于20Mbit/s,因此测量分辨率为0.1mV,通过控制程序调整计数过程,测