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1、陕西理工学院毕业设计（论文）开题报告课题名称 数字电压表的设计与制作课题来源 教师科研 课题类型 实验研究型 指导教师 陈正涛姓 名 张保全 院 系 电信工程系 班 级 通信 07（3）班选题的背景和意义：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，数字电压表有了不断的进步和提高。数字电压表是从电位差计的自动化过程中研制成功的。开始是 4 位数码显示，然后是 5 位、6 位显示，而现在发展到 7 位、8 位数码显示；从最初的一两种类型发展到原理不同的几十种类型；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
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。数字电压表的体积和功耗越来越小，重量不断变轻，价格也逐步下降，可靠性越来越高，量程范围也逐步扩大。DVM 的高速发展，使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表，数字化是当前计量仪器发展的主要方向之一，而高准度的 DC-DVC 的出现，又使 DVM 进入了精密标准测量领域。随着现代化技术的不断发展，数字电压表的功能和种类将越来越强，越来越多，其使用范围也会越来越广泛。采用智能化的数字仪器也将是必然的趋势，它们将不仅能提高测量准确度，而且能提高电测量技术的自动化程序，可以扩展成各种通用数
3、字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。从而提高计量检定人员的工作效率。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。研究的基本内容和拟解决的主要问题：数字电
4、压表基本原理：本设计采用 AT89S51 单片机芯片配合 ADC0809 模/ 数转换芯片构成一个建议的数字电压表。该电路通过 ADC0809 芯片采样输入口 IN0 输入的 05V 的模拟量电压，经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道 D0D7传送给 AT89S51 芯片的 P0 口。该电压表的测量电路主要由三个模块组成：A/D 转换模块、数据处理模块及显示控制模块。A/D 转换主要由芯片 ADC0809 来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89S51 来完成，其负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的 7 段数码管的显示段
5、码，并通过其 P1 口传送给数码管显示出来。同时它还通过其三位 I/O 口P3.0、P3.1、P3.2 产生位选信号，控制数码管的亮灭。另外，AT89S51 还控制着 ADC0809 的工作。显示模块主要由 7 段数码管组成，显示测量到的电压值。课题主要内容：（1）了解数字电压表的基本概念和原理，熟悉不同量程方法之间的差别和其实现方法。（2）熟悉数字电压表的体系结构、实现方法及其原理。（3）掌握数字电压表的各主要性能指标。课题的主要要求：（1）数字电压表测量范围：05v。 （2）绘制数字电压表相关原理图，框图。（3）利用软/硬件编程，然后仿真以及下载论证。课题研究预期目标：简易数字电压表可以测
6、量 05V 的 8 路输入电压值，并在四位 LED 数码管上轮流显示或单路选择显示研究方法及措施：1内容：1) 键盘管理程序(包括键扫描、键处理程序)。 (2) LED 动态显示程序。(3) 各通道轮流显示，共显示 8 个通道。(4) 单通道显示，仅显示指定通道电压，并保持到其他功能键按下；并能实现串口通信。2思路：数字电压表（DVM）是利用模拟/数字交换器（A/D）原理，将模拟信号转换为数字信号。然后再由数码管显示出来。（1）数字电压表设计框图：电压采集模块A/D转换接口模块显示模块（2）软件主程序流程图整个主程序就是在 A/D 转换，数据处理及显示程序循环执行支流稳压电源开始初始化调用 A
7、/D 转换程序调用数据处理程序调用显示程序3、研究方法及措施：A/D 转换模块方案一：A/D 转换器采用 ICL7071 型三位半显示的芯片，输入信号，流经取样与电路取样后送到 ICL7071 型三位半 A/D 转换器，只需要很少的简单的外围元件，就可组成数字电流表模块，直接驱动三位半 LED 显示器显示，最后输入电流在现实部分显示。这块是用 LED 数字表，最大的确定就是数字乱跳不稳定方案二：采用 ADC0809 转换芯片，其中 A/D 转换器用于实现模拟量数字量的转换，单电源供电。它是具有 8 路模拟量输入，8 位数字量输出功能的 A/D 转换器，转换时间为 100vs，模拟输入电压范围为
8、 0V5V，不需零点和满刻度校准，功耗低，约15mW。转换速度快而且精度高 价格低廉 所以选择用 ADC0809接口模块：方案一：实用数字电路实现，采用译码芯片 CD4543 作为借口芯片，这种方案实现功能但是稳定性不高 结构复杂方案二：采用 AT89S51 单片机作为系统的控制单元，通过 A/D 转换将被测值转换为数字量送入单片机中 再有单片机来送显，此方案各类功能易于实现，成本低 功耗低 显示稳定为了完成这次毕业设计，首先在导师的帮助下了解掌握课题的内容和所需要研究的对象，然后查阅学校图书馆的资料和搜索下载网上有关资料，再对资料进行整理、理解。在平时利用自己的电脑学习软件和电气系提供的实验
9、室作系统调试、仿真，当完成足够的理论学习并成功仿真后，最后进行毕业设计论文的编写。进度计划： 08 学年第一学期：第 7 周第 9 周，完成文献综述、外文翻译，并形成设计基本方案。第 10 周，上交任务书、文献综述、外文翻译原文、开题记录纸、开题报告。第 11 周，学生完成总体方案论证。学生列出元器件清单，并购买元器件。第 12 周第 18 周，单元电路制作，系统设计、安装与调试。第 19 周，学院组织教师进行系统验收。寒假：学生完成毕业论文初稿。08 学年第二学期：第 1 周上交毕业论文初稿、外文翻译译文。第 2 周第 3 周，在教师指导下进行毕业论文初稿及其它相关资料修改，完成第二、三稿。
10、第 3-4 周，学生完成设计论文终稿,毕业答辩。主要参考文献：1 徐爱钧智能化测量控制仪表原理与设计M 北京：北京航空航天大学出版社，2004，56-1232 天津市计算机学会单片机分会，2003年全国单片机及嵌如入式系统学术年会论文集 C北京：北京航空航天大学出版社，2003，790-794 3 李光飞，楼然苗单片机课程设计实例指导M 北京：北京航空航天大学出版社，2004，1-124 余永权 ATMEL89系列单片机应用技术M 北京：北京航空航天大学出版社，2002，103-1105 杨文龙单片机原理及应用M 西安：西安电子科技大学出版社， 1998，62-806 黄继昌电子元器件应用手册
11、M 北京：人民邮电出版社， 2004，165-2047 刘文涛单片机应用开发实例M 北京：清华大学出版社， 2005，16-318 孙涵芳，徐爱卿MCS-51系列单片机原理及应用M北京：北京航空航天大学出版社，1998，9 范立南，李雪飞，尹授远单片微型计算机控制系统设计M北京：人民邮电出版社，2004，10 李刚，林凌与8051兼容的高性能、高速单片机M北京：北京航空航天大学出版，200211 周航慈PHILIPS51PC系列单片机原理及应用设计M北京：北京航空航天大学出版社，2002，12 阎石数字电子技术基础M 北京：高等教育出版社， 1998，475-49013 J. Frank. I
12、nstrumentation for Process Measurement and ControlM. BEIJING: Science Publishing House.2000, 60-79. 14 He Jian-jun, Yu Shou-yi. Temperature Intelligent Control System of Large-Scale Standing Quench FurnaceJ.Journal of Electronic Science and Technology of China, 2005,(1),72-88.指导教师意见：指导教师 （签名）年 月 日 专业系意见：专业系领导 （签名） 年 月 日 二级学院审核意见：二级学院领导 （签名） 二级学院（公章） 年 月 日
