数字电压表的电路设计 毕业论文设计.doc

数字电压表的电路设计 目录 摘要 1 绪论 2 1 总体设计思路 3 1.1总体电路构成 3 1.2单元电路设计 4 2 系统硬件电路 4 2.1硬件电路 4 2.2 A/D转换器 7 2.3 电压表显示电路 9 2.4 选择器件 10 2.5 总体电路 10 3 系统软件设计 11 3.2系统程序 14 4 调试与性能分析 16 4.1加入仿真辅助信号 16 4.2加载程序 16 结束语 21 致谢 22 参考文献 23 版权声明 24 摘要 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，不能满足现代测量的需求，采用单片机的数字电压表，它的精度高、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，有各种单片A/D转换器构成的数字电压表，以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测量领域，与此同时，也能把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。该系列产品是一种高精度的安装式仪表. 本设计为简易直流数字电压表, A/D转换器部分采用普通元器件构成模拟部分，利用MCS-51单片机借助软件实现数字显示功能，自动校零、LED显示等功能时采用AT89C51单片机编程实现直流电压表量程的自动转换。 关键词： AT89C51, A/D转换，电压测量 绪论 尽管单片机不断向纵深发展，但目前乃至今后若干年，8位机仍旧是实际应用中的主导产品。MCS-51系列是目前8位单片机的主流机型，在实时控制、智能化仪表等方面应用最广。因此，本设计将主要介绍MCS-51系列单片机。 MCS-51系列单片机以片内有无程序存储器及存储的形式，分为3种基本产品：8051，8751和8031。 随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。在军事、娱乐、海洋开发、工农业生产、社会服务等各个领域。在家庭方面，相关于电器方面都离不开电压表的使用。在电子显示方面也采用电压表的测量。数字电压表灵活多变的测量方式，使用方便.特别是大型的电机,在使用安装、检测时必然所需要的。是电压表的应用才使得电子、电气行业成为有方圆的规矩。 在国内外，微控制系统主要采用单片机作为控制核心。因此，单片机的发展将有助于简单实用电子产品的开发。在本设计中，采用比较先进的AT89C51单片机为控制核心，它的功能很强大。 与此同时单片机技术在社会各领域中得到了广泛的应用。在直流数字电压表系统中，单片机更是取代了由齿轮调节延迟时间的表盘旧式市发展速度，成为日后此系统中的核心部分。由于单片机具有一些突出的优点：体积小、重量轻、电源单一、功能强、价格低；数据大都在单片机内部传送，运行速度快、抗干扰能力强、可靠性高，所以单片机被广泛的应用于测控系统、数据采集、智能仪器仪表、机电一体化产品、智能接口、计算机通信以及单片机的多级系统等领域。本文主要讲的是单片机，课题名称为简易直流数字电压表的设计，它使我们学会了如何使用单片机控制我们日常生活中的多设备设施的应用。通过本课题的设计以后，使我了解到了单片机的许多方面的应用。 1 总体设计思路 1.1总体电路构成 (1)要求简易直流数字电压表可以测量0-5V的2路输入电压值。 (2)轮流显示或单路选择显示。 (3)测量最小误差约为 0.05V。 (4)另加测量温度值。 (5)数字电压表(数字面板表)的具体应用电路是何止千万的，只要掌握了一些最基本的应用，就可以举一反三地越来越熟练，熟就能生巧，就能按照您的构思去得心应手地用好它尽管数字电压表的输入阻抗可以达到 1000 兆欧姆，但是，这个阻抗仅仅是对输入信号而言的，与通常电力系统泛称的“绝缘电阻”有着天壤之别！因此，千万不能把高于芯片供电电压的任何电压输入到电路中！以免造成损失或者危险数字电压表(数字面板表)属于一种测量工具，其本身的好坏直接影响到测量结果，因此，上面所有例子中，其使用的电阻要求精度均不能低于 1% ，在分流、分压和标准电阻链中，最好能够使用 0.5% 或者 0.1% 精度的电阻。电路中使用的电容器也要求使用一种俗称为 CBB 的电容，除各别地方之外，一般是不能使用瓷介电容的。 不要在电路本身没有送上工作电源的时候就加上信号，这很容易损坏芯片。断掉工作电源前也必须先把信号撤掉。 图1-1 总体结构框图 本系统由输入放大与量程转换电路、A/D转换电路、单片机计数控制电路、LED数字显示器构成。电路内部总体结构框图如图1-1所示。 1.2单元电路设计 (1)输入放大与量程自动转换电路的设计 输入放大与量程自动转移电路的主要自用是提高输入阻抗和完成