基于单片机的数字电压表论文资料

基于单片机的数字电压表论文资料内容摘要：

1、12006 届 本 科 毕 业 设 计基于单片机的数字电压表姓 名： 赵营 系 别： 物理与信息工程系 专 业： 电子信息工程 学 号： 040314034 指导教师： 李晓伟 2006 年 4 月 12 日2基于单片机的数字电压表赵营 商丘师范学院物理与信息工程系 040314 班 河南商丘 476000摘要：本文介绍一种基于 89片机的一种电压测量电路,该电路采用精度、双积分 A/D 转换电路，测量范围直流 0-2000 伏，使用 以与 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，89特点，功能和应用，功能和应用。 该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。 关键词 2、：电压测量，积分 A/D 转换器，1601 液晶模块 of a 9CU a , C 0CD be a PC on a 89be 89言数字电压表（称 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 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 展而成的各种通用及专用数字3输入电路A/D 3、转换89片机示 通讯模块仪器仪表，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。 2 系统原理及基本框图如图 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，然后送到单片机中进行数据处理。 处理后的数据送到 显示，同时通过串行通讯与上位机通信。 图 统基本方框图3 入电路图 程切换开关 图 减输入电路输入电路的作用是把不同量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 片 要求输入电压 0-2V。 本仪表设计是 0压，灵敏度高所以可以不 4、加前置放大器，只需衰减器，如图 示 9M、900K、90K、和 10K 电阻构成41/10、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 动识别档位，还要有图 硬件连接。 ，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，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。 积 A/D 转换器的工作原理图 积 A/D 转换器如图所示：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 5、的时间间隔 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 0809、）中，图 积 A/D 转换器的波形图5其余几种有所不同，它是一种四位半的双积分A/D 转换器，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 数据以实现单片机电压表和小型智能仪表的设计方案。 135 的应用7135 是采用 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 6、。 7135 主要特点如下：双积型 A/D 转换器，转换速度慢。 在每次 A/D 转换前，内部电 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（2围内，保证转换精度 1 字相当于 14 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 0模拟出入可以是差动信号，输入电阻极高，输入电流典型值 1所有输出端和 路相容。 有过量程（欠量程（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。 对外提供六个输入,输出控制信号(R/H,T,R,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 7、用。 采用 28 外引线双列直插式封装，外引线功能端排列如图所示。 7135 数字部分数字部分主要由计数器、锁存器、多路开关及控制逻辑电路等组成。 脚图6一次 A/D 转换周期分为四个阶段：1、自动调零（2、被测电压积分（3、基准电压反积分（4、积分回零（具体内部转换过程这里不做祥细介绍，主要介绍引脚的使用。 R/H（25 脚）当 R/H=“1”（该端悬空时为“1”）时，7135 处于连续转换状态，每 40002 个时钟周期完成一次 A/D 转换。 若 R/H 由“1”变“0”，则7135 在完成本次 A/D 转换后进入保持状态，此时输出为最后一次转换结果，不受输入电压变化的影响。 因此利用 R/H 端的 8、功能可以使数据有保持功能。 若把R/H 端用作启动功能时，只要在该端输入一个正脉冲（宽度300转换器就从 段开始进行 A/D 转换。 注意：第一次转换周期中的 段时间为 9001是由于启动脉冲和内部计数器状态不同步造成的。 /6 脚）每次 A/T 端都输出5 个负脉冲，其输出时间对应在每个周期开始时的 5 个位选信号正脉冲的中间，脉冲宽度等于 1/2 时钟周期。 第一个 脉冲在上次转换周期结束后 101 个时钟周期产生。 因为每个选信号（正脉冲宽度为 200 个时钟周期（只有 段开始时的第一个 脉冲宽度为 201个 期），所以 脉冲之间相隔也是 200 个时钟周期。 需要注意的是，若上一周期为保持状态（R 9、/H=“0”）则 脉冲信号输出。 号主要用来控制将转换结果向外部锁存器、微处理器进行传送。 1 脚）在双积分阶段（E），高电平，其余时为低电平。 因此利用 能，可以实现 A/D 转换结果的远距离双线传送，其还原方图 波形图7法是将 ”后来计数器，再减去 10001 就可得到原来的转换结果。 7 脚）当输入电压超出量程范围（20000），会变高。 该信号在 号结束时变高。 在 段开始时变低。 8 脚）当输入电压等于或低于满量程的 9%（读数为 1800），则一当 号结束，会变高。 该信号在 段开始时变低。 3 脚）该信号用来指示输入电压的极性。 当输入电压为正，则 ”，反之则等于“0”。 该信号 段开始时变化，并维持 10、一个 A/D 转换调期。 位驱动信号 4、2、2、17、18、19、20 脚）每一位驱动信号分别输出一个正脉冲信号，脉冲宽度为 200 个时钟周期，其中 应万位选通，以下依次为千、百、十、个位。 在正常输入情况下，出连续脉冲。 当输入电压过量程时， 段开始时只分别输出一个脉冲，然后都处于低电平，直至 段开始时才输出连续脉冲。 利用这个特性，可使得显示器件在过程时产生一亮一暗的直观现象。 4、1（16、15、14、13 脚）该四端为转换结果 输出，采用动态扫描输出方式，即当位选信号 1”时，该四端的信号为万位数的内容，1”时为千位数内容，其余依次类推。 在个、十、百、千四位数的内容输出时，范围为 0000于 11、万位数只有 0 和 1 两种状态，所以其输出的 为“0000”和“0001”。 当输入电压过量程时，各位数输出全部为零，这一点在使用时应注意。 最后还要说明一点，由于数字部分以 作为接地端，所以所有输出端输出电平以 为相对参考点。 基准电压，基准电压的输入必须对于模拟公共端 正电压。 与单片机系统的串行连接在 单片机系统进行连接时，使用并行采集方式，要连接 数据输出线，可以将 （ 要外部的时钟信号，本设计采用 对 4M 信号进行 32 分频得到 125时钟信号。 数为级进制计数器，在数字集成8电路中可实现的分频次数最高，而且 包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。 图 系统的连接图 图 钟发生电路 片机部分单片机选用的是 司新推出的 图 示。 该芯片具有低功耗、高性能的特点，是采用 艺的 8 位单片机，与 全兼容。 有以下主要特点：采用了 司的高密度、非易失性存储器（术；其片内具。