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1、以AD637为基础的交流毫伏表设计摘 要在电量的测量中,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,更需要测量弱电的电压,所以毫伏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,灵敏度和分辨率高,测量速度快等特点,而倍受用户青睐。本系统以交流毫伏表为核心,以低功耗单片机MCS-51为主控制器,通过数据采集系统采集数据,经设有运算放大电路和微型继电器的衰减模块输出,经衰减放大处理的模拟信号,其中一路信号通过真有效值直流变换,经12位快速逐次比较式A/D转换器AD574芯片转换,实时把模拟量转化为数字量,经CP
2、U进行计算、处理后,由七段数码LED显示出来,最终实现对被测输入信号的电压值显示测量。关键词单片机 数字交流毫伏表 真有效值 / The AD637-based exchange mV table designAbstractIn the measurement of electricity, voltage, current and frequency is the most basic measurement of the three. Among them, the voltage measurement of the volume of the most often. In addit
3、ion, with the development of electronic technology, but also the need for weak measurements of voltage, so mV voltage meter has become an indispensable instrument. In addition, as a result of digital equipment to facilitate accurate readings with high precision, small error, high sensitivity and res
4、olution to measure the characteristics of speed, and greatly favored customers. MV of the system table to share as the core, low-power single-chip microcomputer-based MCS-51 controller, data acquisition system through data collection, the operator has a micro-amplifier and the attenuation of the rel
5、ay output module, with attenuation enlarge analog signal processing, in which the signal all the way through the DC True RMS conversion, after 12 successive comparison fast A / D converter conversion AD574 chip, real-time analog to digital conversion for, calculated by the CPU and processed, by the
6、Seven-Segment LED digital display, the ultimate realization of the measured value of the input signal voltage and frequency measurement value display. KeywordsSingle-chip microcomputerDigital AC Millivol目 录摘要IAbstractII1 绪论12 单片机22.1 单片机概述22.2 单片机的部结构22.3AT89C51简介32.4 单片机最小系统93 单元电路设计103.1 衰减、放大倍数可调
7、电路设计103.2真有效值直流变换电路设计123.3 A/D模数转换单元设计153.3.1 A/D转换器概述153.3.2 逐次逼近式A/D原理及AD574芯片153.4 直流稳压电源设计203.4.1 单相桥式整流电路203.4.2 桥式整流电路的技术指标213.4.3三端固定式集成稳压器223.4.4 稳压电源电路234 数码管LED及可编程接口芯片设计244.1 LED数码管结构与原理244.1.1 LED数码管结构种类244.1.2 LED数码管的工作原理244.2 8155可编程接口芯片设计254.2.1 8155的部组成及引脚说明264.2.2 8155的RAM和I/O口地址编码2
8、74.2.3 8155 I/O的工作方式274.2.4 8155的命令/状态字285 系统设计305.1 数字交流毫伏表概述305.2 系统使用305.3 硬件电路图316 软件设计326.1 量程自动转换326.2 分贝值计算与显示32结论35致谢36参考文献37附录381 绪论自90年代以来,以计算机技术、通信技术和软件技术为核心的信息技术取得了更加迅猛的发展极大的促进了嵌入式系统的发展。随着嵌入式系统应用的不断深入和产业化程度的不断提升,新的应用环境和产业化需求对嵌入式系统软件提出了更加严格的要求。在新需求的推动下,嵌入式操作系统核不仅需要具有微型化、高实时性等基本特征,还将向高可信性、
9、自适应性、构件组件化方向发展；支撑开发环境将更加集成化、自动化、人性化。同时随着电子技术的迅速发展、数字电路应用领域的不断扩展,当今社会,产品数字化、智能化已成为人们追求的一种趋势,设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注,尤其对电子测量设备的精密度和稳定度最为关注。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,更需要测量弱电的电压,所以毫伏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,灵敏度和分辨率高,测量速度快等特点,而倍受用户青睐,人们对数显仪表类器件的精度需求越来越严格。当今社会,仪
10、表制作技术已经很成熟,仪表制作和嵌入式系统结合的越来越紧密,但是交流毫伏表方面特别是数字显示的交流毫伏表技术才刚刚起步且有待发展,高性能的数显交流毫伏表器件的开发和应用存在巨大的发展空间。本设计正是应社会发展的需求,研制出一种基于单片机的高性能的数字显示交流毫伏表。本数字显示交流毫伏表系统测量交流电压精确,电压测量误差5%,测量频率围广,能有效应用于需要高精度、宽频率围的交流电压测量等领域。2 单片机2.1 单片机概述单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广,发展很快。单片机体积小,重量轻,抗干扰能力强,环境要求不高,价格低廉,可靠性高,灵活性好,
11、开发较为容易。由于具有上述优点,在我国,单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面。2.2 单片机的部结构MCS-51单片机的部结构如图所示,MCS-51单片机把微型计算机的基本部件,如将中央处理器、随机存储器、程序存储器、并行I/O 接口、串行I/O接口、定时器/计数器、中断系统以及特殊功能寄存器等集成在一块芯片上,并通过单一的部总线连接起来。图2-1 MCS-51单片机的部结构1 8位的CPU。2 4KB的片程序存储器ROM/EPROM/EEPROM/Flash3128Byte的片数据存储器RAM4 64KB外部RAM寻址空间,
12、即最大可扩展64KB外部RAM。52个16位的定时器/计数器。64个8位并行I/O接口：P0,P1,P2,P3。71个全双工串行I/O口,可实现多机通信。821Byte的专用寄存器SFR。9 5个中断源,可编程为2个优先级。10 片自带振荡器,还可作为时钟输出。11 片采用单总线结构。12 采用单一的+5V电源供电。2.3 AT89C51简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能COMS8位单片机,片含4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器PEROM和128bytes的随机存取数据存储器RAM,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系
13、统,片置通用8位中央处理器CPU和Flash存储单元,功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁
14、存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图2-1 AT89C51管脚分布1.主要性能参数与MCS-51产品指令系统完全兼容4K字节可重擦写Flash闪速存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hz24MHz三级加密程序存储器1288字节部RAM32个可编程I/O口线2个16位定时/计数器6个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式2.功能特性概述AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器,128字节部RAM,32个I/O口线,两个16位
15、定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片振荡器及时钟电路。同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器。串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。3.引脚功能说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被部上拉为高,可用作输入,P1口被
