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1、毕 业 论 文题目 单片机的数字电压表 姓 名 系（院） 2011年 6月 22日I摘要随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握得手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，二电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。本文首先简要介绍了设计电压表的主要方式以及单片机系统的优势；然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程，以及硬件和软件系统的设计，并给出了硬件电路的设计细节，包括各部分电路的走向、芯片的选择以及方案的可行性分析等。本文介绍一种基于AT89S52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ICL7135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围直流0-2000伏，使用LCD液晶模
2、块显示，可以与PC机进行串行通信。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的原理，89S52的特点，ICL7135的功能和应用，LCD1601的功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。传统的电压表在测量电压时需要手动切换量程，不仅不方便，而且要求不能超过该量程。如果在测量时忘记改变量程，则会出现很大的测量误差，甚至有将电压表烧坏的可能。本文中采用运算放大器和集成多路模拟开关电路设计了电压表量程自动切换技术，通过单片机检测可实现电压表的自动转换，它具有体积小，动作快，结构简单，操作方便的优点，可用于实验教学中。关键词：电压测量，ICL7135，双积分A/D转换器，1601
3、液晶模块bstractAs electronic science and technology development, electronic measurement to become broad electronic workers must acquire tactics, and, for the accuracy of measurement and functional requirements are increasingly high, two voltage measurement is outstanding, the most popular because voltag
4、e measurement. This paper firstly introduces the design of the main way and voltmeter SCM system advantage; Then introduces the design process of dc digital voltmeter, and the design of hardware and software system, and gives the hardware circuit design details, including each part of the circuit, t
5、he option and direction and chip scheme of feasibility analysis, etc. The introduction of a cost-based 89S52 MCU a voltage measurement circuits, the circuits used ICL7135 high-precision, dual-scoring A/D conversion circuits, measuring scope DC 0-2000 volts, the use of LCD that can be carried out wit
6、h a PC serial communications. The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit, introduced double integral circuit theory, 89S52 features ICL7135 functions and applications, LCD1601 functions and applications. The traditional voltmeter when in measuring voltage need t
7、o manually switched range, not only not convenient, and it requires no more than this range. If in measurement forget span gas, will appear in large measurement error, have even will burn out possible. Voltmeter This paper using amplifier and integrated multi-channel analog switch circuit design aut
8、omatically switch the voltmeter range, by the technology can realize the microcontroller detection voltmeter automatically convert, it has small, action quick, simple structure, convenient operation, can be used for the advantages of experimental teaching. the circuit design nnovative, powerful, can
9、 be expansionary strong.Key Words : Digital Voltmeter ICL7135 LCD1601 89S52目录摘要IbstractII目录III前言IV第一章 系统原理及基本框图1第二章 硬件设计22.1 输入电路22.2 A/D 转换电路22.2.1双积A/D 转换器的工作原理22.2.2 ICL7135芯片的应用32.2.2.3与单片机系统的串行连接5第三章 单片机部分6第四章 液晶显示部分74.1 1601使用说明84.2 液晶显示部分与89S52的接口10第五章 通讯模块10第六章 系统的软件设计116.1主程序设计116.2 A/D中断程序
10、设计116.3通讯模块程序设计136.4原理图设计如下14附录15总结24参考文献25致 谢26前言数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、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，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数
11、字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本章重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。第一章 系统原理及基本框图输入电路A/D转换89S52单片机LCD显示通讯模块1.1图如图1.1所示，模拟电压经过档位切换到不同的分压电路衰减后，经隔离干扰送到A/D转换器进行A/D转换，然后送到单片机中央处理器中进行数据处理。处理后的数据送到LCD中显示，同时通过串行通讯与上位机通信。实现远距离控制，适合现在工业中数据采集，实用性强。 图1.1系统基本方框图第二章 硬件设计2.1 输入电路图2.1.1量程切换开关 图2.1.2衰减输入电路输入电路的作用是把不同量
12、程的被测的电压规范到A/D转换器所要求的电压值。智能化数字电压表所采用的单片双积分型ADC芯片ICL7135，它要求输入电压0-2V。本仪表设计是0-1000V电压，灵敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰减器，如图3.1.2所示9M、900K、90K、和10K电阻构成1/10、1/100、1/1000的衰减器。衰减输入电路可由开关来选择不同的衰减率，从而切换档位。为了能让CPU自动识别档位，还要有图3.1.1的硬件连接。2.2 A/D 转换电路A/D 转换器的转换精度对测量电路极其重要，它的参数关系到测量电路性能。本设计采用双积A/D 转换器，它的性能比较稳定，转换精度高，具有很高的抗干扰能力
13、，电路结构简单，其缺点是工作速度较低。在对转换精度要求较高，而对转换速度要求不高的场合如电压测量有广泛的应用。2.2.1双积A/D 转换器的工作原理图3.2.1.1双积A/D 转换器图3.2.1.2双积A/D 转换器的波形图 如图所示：对输入模拟电压和基准电压进行两次积分，先对输入模拟电压进行积分，将其变换成与输入模拟电压成正比的时间间隔 T1，再利用计数器测出此时间间隔，则计数器所计的数字量就正比于输入的模拟电压；接着对基准电压进行同样的处理。在常用的A/D转换芯片（如ADC -0809、ICL7135、ICL7109等）中，ICL7135与其余几种有所不同，它是一种四位半的双积分A/D转换
14、器，具有精度高（精度相当于14位二进制数）、价格低廉、抗干扰能力强等优点。本文介绍用单片机并行方式采集ICL7135的数据以实现单片机电压表和小型智能仪表的设计方案。2.2.2 ICL7135芯片的应用7135是采用CMOS工艺制作的单片4位半A/D转换器，其所转换的数字值以多工扫描的方式输出，只要附加译码器，数码显示器，驱动器及电阻电容等元件，就可组成一个满量程为2V的数字电压表。2.2.2.1 7135主要特点双积型A/D转换器，转换速度慢。在每次A/D转换前，内部电 3.2.1.1 ICL7135引脚图路都自动进行调零操作，可保证零点在常温下的长期稳定。在20000字（2V满量程）范围内，保证转换精度1字相当于14bitA/D转换器。 具有自动极性转换功能。能在但极性参考电压下对双极性模拟输入电压进行A/D转换，模拟电压的范围为01.9999V。 模拟出入可以是差动信号，输入电阻极高，输入电流典型值1PA。 所有输出端和TTL电路相容。 有过量程（OR）和欠量程（UR）标志信号输出，可用作自动量程转换的控制信号。 输出为动态扫描BCD码。 对外提供六个输入,输出控制信号(R/H,BUSH,ST,POL,OR,UR),因此除用于数字电压表外,还能与异步接收 /发送器,微处理器或其它控制电路连接使用。 采用28外引线双列
