基于单片机的简易数字电压表设计 精品Word文档下载推荐.docx
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学号200912303
指导教师
完成时间2013年5月20日
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导师签名:
签字日期:
摘要
随着时代的进步,用指针式万用表测量小幅度直流电压已经显得有些不太方便。
因为指针式的测量不够精确,随着长时间的使用可能会造成欧姆调零以及机械调零的磨损,这都会对数据的测量造成很多困难,而采用数字式电压表来测量就可以避免这种情况的发生,而且操作更加方便。
下面本文将介绍一种由数字电路以及单片机构成的数字电压表的设计方法。
本设计运用STC89C52和ADC0809进行A/D转换,根据数据采集的工作原理,设计简易数字电压表,将模拟电压量直接转换成数字量,用LCD液晶屏来显示。
其基本原理是,模拟电压量经过A/D转换芯片转换成数字量,送入单片机进行处理。
最后输出的数据在经过线路驱动器送入液晶屏显示电压大小。
最后介绍了程序流程,并用KEIL和PROTUES联机调试进行仿真。
调试完成之后进行硬件焊接,测试并进行改进。
最后完成测量的电压值。
该数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是0-5V。
电路包括:
数据采集电路的单片机最小化设计、单片机钟电路、复位电路、A/D转换电路、测量电压输入电路等。
单片机采用STC89C52芯片、A/D转换采用ADC0809芯片。
关键字:
STC89C52单片机;
ADC0809;
A/D转换;
LCD显示;
数据处理。
Abstract
Withtheprogressofthetimes,themeasurementofsmallamplitudeDCvoltagewithaPointermultimeterhasabitlessconvenient.Becausethepointerisnotpreciseenoughtomeasure,withprolongedusemayresultinazeroohms,andthewearofthemechanicalzero,thiswillbethemeasurementofdatacausedmanydifficulties,MeasuringwithaPointermultimeteryoucanavoidthisfromhappeningandtheoperationismoreconvenient.Thefollowingarticledescribesthedesignofadigitalcircuits,andMCUsdigitalvoltmeter.
TheuseofdesignSTC89C52andADC0809A/Dconverter,accordingtotheworkingprincipleofthedataacquisition,designsimpledigitalvoltmeteranalogvoltageintodigitalLCDscreentodisplay.ThebasicprincipleisthattheamountofanalogvoltageA/Dconverterchiptoconvertdigital,intothemicrocontrollerforprocessing.ThefinaloutputdatainthesizeofthevoltageafteralinedriveintotheLCDdisplay.Finally,theprogramflowsimulationwithKEILandPROTUESofonlinedebugging.Afterthecompletionofthedebugginghardwarewelding,testandimprove.Finalizethemeasuredvoltagevalue.ThedigitalvoltmetertomeasurethevoltagetypeDC,measuringrangeis0-5V.
Thecircuitincludes:
adataacquisitioncircuitofthesmallestsingle-chipdesign,microcontrollerclockcircuit,resetcircuit,A/Dconversioncircuit,ameasuringvoltageinputcircuit.,A/DconversionusingADC0809chipmicrocontrollerSTC89C52chip.
Keywords:
STC89C52single-chip;
A/Dconversion;
ADC0809;
LCDdisplay;
dataprocessing.
绪论
数字电压表(DigitalVoltmeter)简称DVM,作为智能仪表的一种,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量(直流输入电压)转化成不连续,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,精度高,抗干扰能力强,可扩展性强,集成方便。
目前,由各种单片A/D转换器构成的说字电压表,已经被广泛用于电子及电工测量,工业自动化仪表,自动测量系统等智能化测量领域,显示出强大的生命力。
一设计背景
数字电压表在1952年由美国NLS公司首次创造,它刚开始是4位,50多年来,其设计技术有了不断的发展和提升。
数字电压表是从电位差计的自动化过程中研制成功的。
从刚开始使用4位数码显示,发展到5位、6位,进而发展到7位、8位;
从最初的一两种类型发展到功能和量程、精度都不同的好几十种;
从最早的采用继电器、电子管发展到全晶体管、集成电路、微处理器化;
从一台仪器只能测1-2种参数到能测几十种参数的多用型;
显示器件也从辉光数码管发展到等离子体管、发光二极管、液晶显示器等。
其体积、功耗、价格、可靠性、量程范围都已经迈入集成电路领域。
数字电压表出现在50年代初,60年代末发起来的电压测量仪表。
简称DVM,它采用的是数字化测量技术,把连续的模拟量,也就是连续的电压值转变为不连续的数字量,加以数字处理然后再通过显示器件显示。
这种电子测量的仪表之所以出现,一方面是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制信实验研究的领域,提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求,即为了实时控制及数据处理的需要;
另一方面,也是电子计算机的发展,带动了脉冲数字电路技术的进步,为数字化仪表的出现提供了条件。
所以,数字化测理仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的;
同时,为革新电子测量中的烦锁和陈旧方式也催促了它的飞速发展。
如今,它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。
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。
数字电压表最初是伺服步进电子管比较式,其优点是准确度比较高,但是采样速度慢,重量达几十公斤,体积大,继之出现了斜波式电压表,它的速度方面稍有提高,但是准确度低,稳定性差,再后来出现了比较式仪表改进逐次渐近式结构,它不仅保持了比较式准确度高的优点,而且速度也有了很大的提高,但它有一缺点是抗干扰能力差,很容易受到外界各种因素的影响。
随后,在斜波式的基础上双引伸出阶梯波式,它的唯一的进步是成本降低了,可是准确宽,速以及抗干扰能力都未能提高。
而现在,数字电压表的发展已经是非常的成熟,就原理来讲,它从原来的一二种已发展到多种,在功能上讲,则从测单一参数发展到能测多种参数;
从制作元件来看,发展到了集成电路,准确度已经有了很大的提高;
读数每秒几万次,而相对以前,它的价格也有了降低了很多。
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,压电流和频率是最基本的三个被测量。
其中,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。
二设计意义
这个课题的目的和意义在于使自己掌握对数字电压表的理解,自己动手设计数字电压表与仿真,它可以广泛的应用于电压测量外,通过各种变换器还可以测量其他电量和非电量,测量是一种认识过程,就是用实验的方法将被测量和被选用的相同参量进行比较,从而确定它的大小。
DVM广泛应用于测量领域每期测量的准确度和可信度取决于它的主要性能和技术指标。
所示我们要学习和掌握如何设计DVM就显得十分重要。
第一章数字电压表
1.1数字电压表的优点
传统的指针式刻度电压表功能单一,精度低,容易引起视觉疲劳,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
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