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1、1积分式直流数字电压表（G 题）摘 要根据题目的基本部分和提高部分的具体要求，我们小组的思路是：将输入电压检查量程范围，经过放大后，和积分式电路的电压经过比较器比较输出脉冲波，然后进入单片机计数处理，最后用液晶 LCD128*64 显示。放大电路是通过 LM324 接成差动放大电路 ,再运用积分式原理，利用运放 LM324 构成积分电路，从而达到积分的要求，然后通过与比较器 LM311 进行比较输出方波。控制部分，应用 STC89C52 单片机控制模拟开关，从而达到自动调零，量程转换，电压转换显示电路，通过单片机中断定时，计数并转换其电压值。然后通过液晶显示 LCD128*64 显示出来。Ab
2、stractAccording to some of the basic topics and some of the specific requirements of our group is the idea: input voltage range of inspection, after amplification, and the integration of the circuit voltage comparator output pulse comparison, then entered SCM count, the last 64 with LCD display * LC
3、D128 . Through LM324 amplifier to a differential amplifier, re-use of the principle of integration, using LM324 constitute integral operational amplifier circuits to meet the requirements of integration, and then compare the LM311 comparator output pulse. Control of Application STC89C52 SCM control
4、analog switches, thus achieving automatic zero range conversion, voltage conversion circuit that, interrupted regularly by SCM, calculators and conversion of its voltage. Then LCD LCD128 * 64 show.关键词：积分电路，模拟开关，LM311，LM324，STC89C52 ，LCD128*6421. 系统方案 方案一： 运用三极管产生积分电路，并用继电器控制导通性，并用计数器计数转换，这种电路误差较大，不能
5、自动转换量程。方案二：运用运放 LM324 产生积分电路，同时运用单片机控制模拟开关，从而自动转换，自动调零，同时对输入电压经过分段落处理，也经过放大，比较，来调节其电压，最终通过单片机对电压进行转换并用液晶显示出来，最终达到积分式直流电压表的目的。这种方案积分性好，容易控制，自动化强，精确高。11 系统结构：整个系统的结构如图（1）所示。图（1）系统结构12 工作原理我们小组根据题目要求与发挥部分要求，选择方案二,电压比较器输入电压经过放大电路，比较电路，积分电路，最终把电压送入单片机进行处理，最终用液晶显示出来。灵活运用单片机控制模拟开关，利用单片机的自动调零，还有实现量程的自动转换的功能
6、，然后，用液晶 LCD128*64 显示出来。2.理论分析与计算21 积分式电路积分式电路的思路，根据积分公式: ; RX=R21/R20dtCtUIX)()(0如下图 2.1 是本设计的电压测量方案，不难看出， 它是由一个线性积分电路检测电压 差动放大 比较输出 单片机 显示积分电路输入电压锯齿波输出3图 2.1 测量方案 和一个电压比较器 所组成的，由 R20、R21、C14、运放 LM324 构成了深度负反馈的线性积分电路，在 LM324 的 1 脚输出标准的锯齿波，它与被测电压进行比较，在 LM311 的 7 脚输出一个高电平脉冲，其宽度与被测电压大小成正比。22 电压处理部分输入电压
7、经过单片机控制模拟开关对输入电压进行分量程，然后适时调零。灵活运用模拟开关，再将电压差动放大，此种差动可以具有抑制工频干扰的能力，完成基本要求的（8）,再加上比较器与积分式电路相结合，从而输出一个方波给单片机。23 控制与显示我们现在利用单片机软件编程与模拟开关硬件控制 P13 将量程分为 200mv到 2V 发挥部分的第 2 项要求，同时实现自到转换的功能。这达到发挥部分的第 7 个要求。通过液晶 LCD128*64 里面数据可以显示达到十进制 019999 的显示功能，这完成发挥部分的第 3 项。同时再用单片机 P11 实现自动校零的功能。其具体电路见附录一。24 电源电路电源电路可以输出
8、+5V 与+-15V 电压，如下图 D3-6。本方案的直流稳压电源采用通常的桥式全波整流，单电容波滤波，四端固定输出集成稳压器件。电路见附录一。连接此电路后，输入端接了运放电路后，其输入电阻远远大于 1M ，所以这可以达到基本要求第的 7 项发挥其它功能部分，利用凌阳单片机发音发出电压值，具体见附录三。3. 电路与软件程序设计单片机控制模拟开关灵活控制电路，如下图（2） 。主要电路图见附录一4图(2) 单片机控制系统我们采用 STC89C52 单片机芯片,其具有以下特点:在 5V 工作电压下最高频率达到 80MHZ,8K 的 FLASH 存储器,512 的 RAM 字节,内置看门狗,有 32
9、个 I/O 口,2K 的 E2PROM.2 个外部中断,2 个定时/计数器,1 个串行中断.我利用中断定时功能从而达到定时计数的作用，我们利用 24MHZ 的晶振,使这种单片机的采样速度远远大于 2 次/秒，采样速度可以达到基本要求第（4）。也可以达到发挥部分的第（4）要求软件流程图如下N初始化开始校零校正数据积分处理显示首选 2V 档判挡是否小于 200MvY2mV档图(4) 软件流程图4. 测试方案与测试结果4.1 仪器设备 根据设计要求，测试使用的仪器设备如表 1 所示。表 1 测试使用的仪器设备序号 名称、型号、规格 数量 备注1 数字示波器 1 GDS-820S2 数字万用表 1 D
10、T-9205B54.2 测量结果测量结果对比如表 2 所示.表 2 测试结果对比表测量序号万用表测量值mv电压表测量值mv绝对误差mv测量误差%测量序号万用表测量值mv电压表测量值mv绝对误差mv测量误差%1 1.0000 1.0020 0.0004 0.0400 11 100.00 100.01 0.0060 0.00602 2.0000 2.0030 0.0010 0.0500 12 200.00 200.01 0.0720 0.03603 3.0000 3.0020 0.0015 0.0500 13 300.00 300.02 0.0700 0.02334 4.0000 4.0010 0
11、.0010 0.0250 14 400.00 400.01 0.0500 0.01255 5.0000 5.0010 0.0010 0.0200 15 500.00 500.01 0.1100 0.02206 10.000 10.010 0.0040 0.0400 16 1000.0 1000.1 0.3000 0.03007 20.000 20.010 0.0100 0.0500 17 1200.0 1200.1 0.3000 0.02508 30.000 30.010 0.0130 0.0433 18 1500.0 1500.2 0.2000 0.01339 40.000 40.020 0
12、.0200 0.0500 19 1800.0 1800.2 0.2000 0.011110 50.000 50.030 0.0230 0.0460 20 2000.0 2000.2 0.9000 0.0450具体数据见附表三以上结果达到显示范围是：1mv2v 达到发挥部分的第一项要求。测量误差：远小于0.055 个字,达到发挥部分的第 5 项要求。5总结由于使用单片机作为中央控制器件和计算器件，本仪表有功能性强，性能可靠，体积小，电路简单的特点，量程自动转换等功能又使这个测量仪表具有较高的智能水平。由于时间的关系，在配置电阻电容时，可能还会有点不足。但是可以达到一定的要求。参考文献61 罗亚非
13、 等编著 . 北京航空航天大学出版社2 马忠梅,马岩等编. 北京航空航天大学出版社出版.3 电子测量仪器原理与使用 林占江，林放编著. 电子工业出版社.4 数字电子技术 徐丽香编著. 电子工业出版社.附录一:整体电路附录二:程序清单附录三元件清单:测量具体数据与发挥其它功能部分7附录一：主电路图电源电路图8附录二/*程序 名:dianyabiao.c程序功能:引脚定义:*/#include#include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*滤波数据*/uchar shuzu_num=50;bit ctrl
14、5_flag=0; / ctrl5_flag=1 2V;/ ctrl5_flag=0 200mvbit jiao_flag=1;bit tiao_ling_flag=1;unsigned long int Count0=0;unsigned long int tiaoling_num;unsigned long int jiao_num;unsigned long int sum=0;uchar a=0;unsigned long int ncount;/*引脚定义*/sbit LCD12864_EN = P20;sbit LCD12864_RW = P21;sbit LCD12864_RS
15、= P22;sbit p32=P32;sbit ctrl1 = P10;/*trl1=0 时放电，trl1=1 时冲电*/sbit ctrl2 = P12;/*ctrl2=0 调零*/sbit ctrl3 = P11;/*ctrl3=0 测量*/9sbit ctrl4 = P13;/*ctrl4=0 校准*/sbit ctrl5 = P14;/*档位：ctrl5=1 时 2V 档,ctrl5=0 时 200mV 档*/uchar code table10=48,49,50,51,52,53,54,55,56,57;uchar Vin11;/uint voltage=0,temp=0;/*函数定义*/void t0_init();void Lcd12864_Int();void Lcd12864_Location_XY(uchar x,uchar y);void Lcd12864_Write_Data(uchar *p);void Lcd12864_Write_Command(uchar Command_Code);/void Lcd12864_show
