8路电压测量电路的设计和仿真.doc

word格式精心整理版 范文范例 学习指导 PAGE 1 1 绪论 数字电压表（Digtal Volmeter）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，除精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便外，还可以与PC进行实时通信。目前，由各种单片机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，显示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量技术提高到崭新水平。本章着重介绍单片A/D转换器以及由它们构成的基本单片机的数字电压表的工作原理。 2 设计要求 数字电压表是用来测试电压并让人直观的看到所测试电压的大小，基于这样的功能就必须要把电压这样的模拟量转换为数字量的电路以及用于使人看到电压大小的显示电路。由于在设计任务书中提到了用单片机来实现电压的测量以及每次可以同时测量的电压为8路，于是在显示电路与模数转换电路之间采用单片机来作为控制显示和处理数字信号的电路主体。 不同等级的模拟电压经过档位切换到不同的分压电路衰减后，经隔离干扰送到A/D转换器进行A/D转换，然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到LED数码管中显示，在显示电路中显示被测电压级具体通道号，使人更容易辨别电压。 图2.1总体方案设计图 3 硬件电路设计 3.1 单片机主电路设计 在本次课题设计中我们选择了AT89C51芯片，它是一个低电压，高性能COMOS 8位单片机，片内含4k bytes 的反擦写的Flash 只读程序储存器和128 bytes 的随机存取数据储存器（RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性储存技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内内置通用8位中央处理器和Flash 储存单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O)端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口。它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，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。 图3.1 单片机的引脚图 3.2 测量、转换电路设计 本设计采用A/D转换电路，它的转换精度对于测量电路极其重要，它的参数关系到测量电路性能。本设计采用ADC0808，它的性能比较稳定，转换精度高，具有很高的抗干扰能力，电路结构简单，其缺点是工作速度较低。在对转换精度要求较高，而对转换速度要求不高的场合如电压测量有广泛的应用。 A/D转换电路采用的是具有A/D转换功能的芯片ADC0808，不同级别的电压经过输入电路的不同档位分压为ADC0808所允许的电压测量范围0-5V，把0-5V的模拟电压量转换为数字电压量。通过对地址选通端送入不同的地址来锁定模数转换红得数字量，然后分时的输出8路数据给点评价进行处理。 ADC0808芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚 如图3.2所示 图3.2 ADC0808引脚图 ADC0808是带有8：1多路模拟开关的8位A/D转换芯片，所以它可有8个模拟量的输入端，由芯片的A，B，C三个引脚来选择模拟通道中的一个。A，B，C三端分别与89C51的P0.0~P0.2相接。地址锁存信号(ALE)和启动转换信号（START），由P2.6和/WR或非得到。输出允许，由P2.6和/RD或非得到。时钟信号，可有89C51的ALE输出得到，不过当采用12M晶振时，应该先进行二分频，以满足ADC0808的时钟信号必须小于640K的要求。与单片机的连接如图3.3所示 图3.3数据转换系统电路图 3.3 显示电路设计 显示接口用来显示系统的状态，命令或采集的电压数据。本显示部分用的是LED数码管显示模块。采用4个七段数码管分别显示每个通道的电压及被测电压所在的通道。 LED数码管显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也称为数码管。其外形结构如图所示。它由8个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示0-9、A-F及小数点“.”等字符。 七段数码管是共阳极结构规格，如图3.4所示。图中电阻