单片机控制的数字电压表设计.doc

淮海工学院 课程设计报告书 课程名称： 智能仪器课程设计 题 目：单片机控制的数字电压表设计 系 （院）： *********学院 学 期： 2012-2013-2 专业班级： ******** 姓 名： **** 学 号： 031005110 评语： 成绩： 签名： 日期： 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。 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。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。 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。 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。 2 目的? （1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理；? （2）掌握单片机的接口技术及ADC0808等芯片的特性，控制方法；? （3）通过这次设计，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 设计内容及要求 设计的数字电压表可以测量： 1、0～5V范围的输入电压，并4位LED数码管上显示； 2、分辨力为100μV即最小分辨率为0.002V； 3、测量速率：2次/秒自动连续测量；  4.、结果显示方式：当前电压显示以及与上一次电压差值显示。 4 设计方案? 分析：电压是模拟量，而数码管显示需要的是数字量，故需要采用A/D转换模拟信号为数字信号供数码管显示出来,可供选择的芯片有AD0808、AD0809、AD7723、AD974、AD976A、AD976等等。?且因为量程是0-5v，分辨力是0.1mv。可以求出其AD转换芯片的位数。5000mv/0.1mv=50000份；50000=2的x次方；可求x=16（2的16次方是1024*64=65526，2的15次方是32768）。所以需要一个16位的AD（模数）转换芯片16位,而且可直接驱动LED显示器工作，而单片机一般很难实现16位的AD转换要求，故采用逐次逼近式A/D转换器AD0808。它的转换速度更快，而且精度更高，它们通常具有8路模拟选通开关及地址译码、锁存电路等，它们可以与单片机系统连接，将数字量送单片机进行分析和显示。这样电路设计简单，电路板布线不复杂，便于焊接、调试。 顺序脉冲发生器 顺序脉冲发生器 逐次逼近寄存器 ADC 电压 比较器 输入电压 输入数字量 逐次逼近式A/D转换器原理图 主要分为两部分：硬件电路及软件程序。硬件电路包括：单片机及外围电路，模拟信号采集电路，A/D转换电路，数码管显示电路，各部分电路的衔接。软件的程序可采用C语言或汇编，这里采用汇编语言，详细的设计思路在后面介绍。 数字电压表的设计方案很多，但采用集成电路来设计较流行。其设计主要是由模拟电路和数字电路两大部分组成，模拟部分包括A/D转换器，基准电源等;数字部分包括振荡器，数码显示，计数器等。其中，A/D转换器将输入的模拟量转换成数字量，它是数字电压表的一个核心部件。 显示部分可以采用各类数码管或用LCD显示器显示。在此简化采用4位八段共阴极数码管对A/D转换变换后的结果加以显示。 总体思路：测量一个0-5V的直流电压，通过输入电路把信号送给AD0808，转换为x 数字信号再送至A