數(shù)字電壓表的設計開題報告.doc

電子科技大學中山學院計算機控制系統(tǒng)課程設計開題報告課題名稱： 數(shù)字電壓表的設計 院 (系)： 機電工程學院 專 業(yè)： 自動化 班 級： 11自動化B班 姓 名： 佘維峰 學 號： 2011100102033 指導老師： 黎萍 起訖日期: 2014.11.13-2014.11.23 2014年11月20日數(shù)字電壓表的設計摘要：本文是以基于AT89C51單片機的數(shù)字電壓表設計作為研究內容。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，最后給出自己的方案和準備采用的手段方法。數(shù)字電壓表簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術，把連續(xù)的模擬量轉換成不連續(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)準確方便、精度高、誤差小、測量速度快等特而得到廣泛應用。關鍵詞：單片機;A/D轉換;數(shù)據(jù)處理1、數(shù)字電壓表的國內外研究現(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)字化是當前計量儀器發(fā)展的主要方向之一，而高準度的DC-DVC的出現(xiàn)，又使DVM進入了精密標準測量領域。隨著現(xiàn)代化技術的不斷發(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確度，而且能提高電測量技術的自動化程序，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，自己動手設計數(shù)字電壓表與仿真，它可以廣泛的應用于電壓測量外，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廣泛應用于測量領域每期測量的準確度和可信度取決于它的主要性能和技術指標。所示我們要學習和掌握如何設計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：本設計采用AT89S51單片機芯片配合ADC0809模/數(shù)轉換芯片構成一個簡易的數(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)轉換后，產(chǎn)生相應的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道D0D7傳送給AT89S51芯片的P0口。該電壓表的測量電路主要由三個模塊組成：A/D轉換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示控制模塊。A/D轉換主要由芯片ADC0809來完成，它負責把采集到的模擬量轉換為相應的數(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、課程設計的主要目標設計的基本內容設計一個以單片機為控制核心，測量范圍為05V，量程自動轉換，4位半顯示的數(shù)字表。有完整的設計論文和電氣原理圖（1）設計數(shù)字電壓表電路。（2）測量范圍：交直流電壓0V5V。自動轉換量程顯示位數(shù)：4位半（3）以單片機為控制核心，自行設計將輸入電壓轉換為A/D的輸入電壓范圍內，交結果輸出由數(shù)碼管進行顯示。課題研究預期主要目標：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、課程設計的主要內容（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)字電壓表的體系結構、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試。（3）掌握數(shù)字電壓表的各主要性能指標。6、課程設計的技術路線6.1軟件內容：（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)字電壓表設計框圖：電壓采集模塊A/D轉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轉換，數(shù)據(jù)處理及顯示程序循環(huán)執(zhí)行6.3. A/D轉換模塊:方案：采用ADC0809轉換芯片，其中A/D轉換器用于實現(xiàn)模擬量數(shù)字量的轉換，單電源供電。它是具有8路模擬量輸入，8位數(shù)字量輸出功能的A/D轉換器，轉換時間為100vs，模擬輸入電壓范圍為0V5V，不需零點和滿刻度校準，功耗低，約15mW。轉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轉換將被測值轉換為數(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計，在老師的幫助下了解掌握課題的內容和所需要研究的對象，然后查閱學校圖書館的資料和搜索下載網(wǎng)上有關資料，再對資料進行整理、理解。在平時利用自己的電腦學習仿真軟件，當完成足夠的理論學習并成功仿真后，最后進行設計論文的編寫。7、進度安排11-12周：收集資料，寫開題報告，準備開題13-14周：整體方案設計1516周：硬件電路設計17周：軟件設計18周：論文整理，打印