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1、電子科技大學(xué)中山學(xué)院計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計開題報告課題名稱： 數(shù)字電壓表的設(shè)計 院 (系)： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動化 班 級： 11自動化B班 姓 名： 佘維峰 學(xué) 號： 2011100102033 指導(dǎo)老師： 黎萍 起訖日期: 2014.11.13-2014.11.23 2014年11月20日數(shù)字電壓表的設(shè)計摘要：本文是以基于AT89C51單片機的數(shù)字電壓表設(shè)計作為研究內(nèi)容。首先對數(shù)字電壓表作了詳細介紹，接著講述了數(shù)字電壓表的作用以及制作原理和構(gòu)造，對比一下各種方法制造的電壓表。對各種電壓表的制作做一個歸納和總結(jié)，最后給出自己的方案和準(zhǔn)備采用的手段方法。數(shù)字電壓表簡稱DVM，它是采用
2、數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、測量速度快等特而得到廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：單片機;A/D轉(zhuǎn)換;數(shù)據(jù)處理1、數(shù)字電壓表的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)字電壓表在1952年由美國NLS公司首次創(chuàng)造，它剛開始是4位，50多年來，數(shù)字電壓表有了不斷的進步和提高。數(shù)字電壓表是從電位差計的自動化過程中研制成功的。開始是4位數(shù)碼顯示，然后是5位、6位顯示，而現(xiàn)在發(fā)展到7位、8位數(shù)碼顯示；從最初的一兩種類型發(fā)展到原理不同的幾十種類型；從最早的采用繼電器、電子管發(fā)展到全晶體管、集成電路、微處理器化；從一臺儀器只能測1-2種參數(shù)到能測幾十種
3、參數(shù)的多用型；顯示器件也從輝光數(shù)碼管發(fā)展到等離子體管、發(fā)光二極管、液晶顯示器等。數(shù)字電壓表的體積和功耗越來越小，重量不斷變輕，價格也逐步下降，可靠性越來越高，量程范圍也逐步擴大。如今，數(shù)字電壓表已絕大部分已取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表。因為傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時候也非常不方便，很容易出錯。而采用單片機的數(shù)字電壓表由于測量精度高，速度快，讀數(shù)時也非常的方便，抗干擾能力強，可擴展性強等優(yōu)點已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測量，工業(yè)自動化儀表，自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域,顯示出強大的生命力。DVM的高速發(fā)展，使它已成為實現(xiàn)測量自動化、提高工作效率不可缺少的儀表，數(shù)字化是當(dāng)前計
4、量儀器發(fā)展的主要方向之一，而高準(zhǔn)度的DC-DVC的出現(xiàn)，又使DVM進入了精密標(biāo)準(zhǔn)測量領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電壓表的功能和種類將越來越強，越來越多，其使用范圍也會越來越廣泛。采用智能化的數(shù)字儀器也將是必然的趨勢，它們將不僅能提高測量準(zhǔn)確度，而且能提高電測量技術(shù)的自動化程序，可以擴展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表(如：溫度計、濕度計、酸度計、重量、厚度儀等)，幾乎覆蓋了電子電工測量、工業(yè)測量、自動化儀表等各個領(lǐng)域。從而提高計量檢定人員的工作效率。2、課程的研究目的和意義這個課題的目的和意義在于使自己掌握對數(shù)字電壓表的理解，自己動手設(shè)計數(shù)字電壓表與仿真，它可以
5、廣泛的應(yīng)用于電壓測量外，通過各種變換器還可以測量其他電量和非電量，測量是一種認識過程，就是用實驗的方法將被測量和被選用的相同參量進行比較，從而確定它的大小。DVM廣泛應(yīng)用于測量領(lǐng)域每期測量的準(zhǔn)確度和可信度取決于它的主要性能和技術(shù)指標(biāo)。所示我們要學(xué)習(xí)和掌握如何設(shè)計DVM就顯得十分重要。3、研究概況3.1工作原理及基本框圖 數(shù)字電壓表基本原理：本設(shè)計采用AT89S51單片機芯片配合ADC0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個簡易的數(shù)字電壓表。該電路通過ADC0809芯片采樣輸入口IN0輸入的05V的模擬量電壓，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道D0D7傳送給AT89S51芯片的P0口。該電壓
6、表的測量電路主要由三個模塊組成：A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示控制模塊。A/D轉(zhuǎn)換主要由芯片ADC0809來完成，它負責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量再傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片AT89S51來完成，其負責(zé)把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示段碼，并通過其P1口傳送給數(shù)碼管顯示出來。同時它還通過其三位I/O口P3.0、P3.1、P3.2產(chǎn)生位選信號，控制數(shù)碼管的亮滅。另外，AT89S51還控制著ADC0809的工作。顯示模塊主要由7段數(shù)碼管組成，顯示測量到的電壓值。4、課程設(shè)計的主要目標(biāo)設(shè)計的基本內(nèi)容設(shè)計一個以單片機為控制核心，測量范圍為05V，量程自動轉(zhuǎn)
7、換，4位半顯示的數(shù)字表。有完整的設(shè)計論文和電氣原理圖（1）設(shè)計數(shù)字電壓表電路。（2）測量范圍：交直流電壓0V5V。自動轉(zhuǎn)換量程顯示位數(shù)：4位半（3）以單片機為控制核心，自行設(shè)計將輸入電壓轉(zhuǎn)換為A/D的輸入電壓范圍內(nèi)，交結(jié)果輸出由數(shù)碼管進行顯示。課題研究預(yù)期主要目標(biāo)：簡易數(shù)字電壓表可以測量05V的8路輸入電壓值，并在四位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示5、課程設(shè)計的主要內(nèi)容（1）了解數(shù)字電壓表的基本概念和原理，熟悉不同量程方法之間的差別和其實現(xiàn)方法。（2）熟悉數(shù)字電壓表的體系結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法。熟悉在仿真軟件上對數(shù)字電壓表的仿真與調(diào)試。（3）掌握數(shù)字電壓表的各主要性能指標(biāo)。6、課程設(shè)計的技術(shù)路線
8、6.1軟件內(nèi)容：（1) 鍵盤管理程序(包括鍵掃描、鍵處理程序)。 (2) LED動態(tài)顯示程序。(3) 各通道輪流顯示，共顯示8個通道。(4) 單通道顯示，僅顯示指定通道電壓，并保持到其他功能鍵按下；并能實現(xiàn)串口通信。6.2設(shè)計思路：數(shù)字電壓表（DVM）是利用模擬/數(shù)字交換器（A/D）原理，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。然后再由數(shù)碼管顯示出來。（1）數(shù)字電壓表設(shè)計框圖：電壓采集模塊A/D轉(zhuǎn)換接口模塊顯示模塊 支流穩(wěn)壓電源（2）軟件主程序流程圖整個主程序就是在A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理及顯示程序循環(huán)執(zhí)行6.3. A/D轉(zhuǎn)換模塊:方案：采用ADC0809轉(zhuǎn)換芯片，其中A/D轉(zhuǎn)換器用于實現(xiàn)模擬量數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，單
9、電源供電。它是具有8路模擬量輸入，8位數(shù)字量輸出功能的A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為100vs，模擬輸入電壓范圍為0V5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)，功耗低，約15mW。轉(zhuǎn)換速度快而且精度高 價格低廉 所以選擇用ADC08096.4. 接口模塊：方案：采用AT89S51單片機作為系統(tǒng)的控制單元，通過A/D轉(zhuǎn)換將被測值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入單片機中 再有單片機來送顯，此方案各類功能易于實現(xiàn)，成本低，功耗低，顯示穩(wěn)定。為了完成這次課程設(shè)計，在老師的幫助下了解掌握課題的內(nèi)容和所需要研究的對象，然后查閱學(xué)校圖書館的資料和搜索下載網(wǎng)上有關(guān)資料，再對資料進行整理、理解。在平時利用自己的電腦學(xué)習(xí)仿真軟件，當(dāng)完成足夠的理論學(xué)習(xí)并成功仿真后，最后進行設(shè)計論文的編寫。7、進度安排11-12周：收集資料，寫開題報告，準(zhǔn)備開題13-14周：整體方案設(shè)計1516周：硬件電路設(shè)計17周：軟件設(shè)計18周：論文整理，打印
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