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1、.,基于单片机的简易数字电压表设计,答 辩 人： 指导教师： 学 号： 专 业：电子信息科学与技术,.,提纲,1.选题意义 2.国内外发展现状 3.研究内容及成果 4.总体方案设计 5.硬件电路设计 6.程序设计 7.系统仿真及测试 8.结论,.,1.选题意义,测量是一种认识过程，就是用实验的方法将测量和被选用的相同参量进行比较，从而确定它的大小。 在现代测量技术中，常常需要用数字电压表进行现场检测，将测量的数据送入微计算机系统中，完成计算、存储、控制和显示等功能。本课题的实际意义在于使自己能够掌握对数字电压表的理解，并且设计电路与仿真，加深对电路知识的巩固与复习。,.,2.国内外发展现状,数
2、字电压表是在上世纪50年代初兴起，60年代末发展起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的电压模拟量转变为离散的数字量，通过数字处理利用显示器件显示。 如今，数字电压表已经绝大部分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，读数容易产生视觉疲劳，还经常出错。而数字电压表测量精度高，速度快，读数方便，抗干扰能力强，可扩展性强等诸多优点。它已被广泛应用于各种电子、电工测量领域。,.,3.研究内容及研究成果,主要研究内容是： （1）设计单片机的最小系统； （2）采用A/D转换器； （3）应用数码管显示； （4）系统流程：硬件电路仿真以及软件烧写，
3、实现数字电压表功能。 （5）对设计电路和程序进行调试与仿真。 研究成果： （1）组成一个直流数字电压表，量程0-5V; （2）数码管显示数据，并显示小数点后两位； （3）能够成功读取数据。,.,4.总体设计方案,数字电压表设计的两种方案 （1）.由数字电路及芯片构建 （2）.由单片机及A/D转换芯片构建 设计要求 设计方案,.,数字电压表设计的两种方案,由数字电路及芯片构建 这种设计方案纯硬件电路，由模拟电路与数字电路两大 部分组成，模拟部分包括输入放大器。A/D转换器和基准电压源；数字部分包括计数器、译码器、逻辑控制器、振荡器和显示器。 由单片机及A/D转换芯片构建 这种方案在第一种方案的基
4、础上将数字电路部分应用到单片机系统中，然后通过对单片机系统软件编程，采集信号并加以转换，从而通过单片机送入显示器显示。此方案不仅能够继承上一中方案的各种优点，还能改进上一中设计方案设计的不灵活，以及原基础上进行功能扩展的不足。,.,设计要求,（1）以51系列单片机为核心器件，组成一个简易的直流数字电压表。 （2）采用1路模拟量输入，能够测量0-5V之间的直流电压值。 （3）电压显示用4位一体的LED数码管显示，至少能够显示两位小数。 （4）电压表精确度受A/D转换的影响，误差0.02V。最小分辨率0.02V。,.,设计方案,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
5、电压表的准确度。硬件电路设计由6个部分组成; A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED显示系统、时钟电路、复位电路及测量电压输入电路。硬件电路设计框图所示。,.,5.硬件电路设计,单片机最小系统：时钟电路，复位电路 A/D转换器模块：ADC0808 显示模块：LED 电压测量电路：通过滑动变阻器避免电流输入过大,.,电路原理图,.,6.程序设计,根据模块的划分原则，将该程序划分初始化模块，A/D转换子程序和显示子程序，这三个程序模块构成了整个系统软件的主程序，如图所示。,显示子程序,A/D转换子程序,.,7.系统仿真及测试,由于单片机AT89C51为8位处理器，当输入电压为5.00V时
6、，ADC0808输出数据值为255（FFH），因此单片机最高的数值分辨率为0.0196V(5/255)。这就决定了电压表的最高分辨率只能到0.0196V，从上表可看到，测试电压一般以0.01V的幅度变化。 从上表可以看出，简易数字电压表测得的值基本上比标准电压值偏大0-0.01V，这可以通过校正ADC0808的基准电压来解决。因为该电压表设计时直接用5V的供电电源作为电压，所以电压可能有偏差。当要测量大于5V的电压时，可在输入口使用分压电阻，而程序中只要将计算程序的除数进行调整就可以了。,.,8.结 论,对应前面的设计要求在，基本上达到了以下要求： （1）运用单片机AT89C51做成一个简易的直流数字电压表。 （2）数字电压表量程0-5V。 （3）电压显示用4位一体的LED数码管显示，显示了两位小数。 （4）电压表精确度受A/D转换的影响，误差0.02V。最小分辨率0.02V。 当然由于本课题过于简易，完全可以将其功能复杂化，可以添加分压器改变量程，在电压测量部分添加转化器可以测量非电量。,.,谢谢,
