2014年9月30號 1.1數(shù)字電壓表的發(fā)展背景 31.2數(shù)字電壓表的發(fā)展現(xiàn)狀 3 2設(shè)計要求 3設(shè)計方案 3.2系統(tǒng)框圖 4硬件電路 4.1單片機(jī)系統(tǒng) 4.2A/D轉(zhuǎn)換電路 4.4LED點陣顯示電路 145軟件設(shè)計 8附件(系統(tǒng)仿真圖、原理圖、PCB圖) 21 9參考資料 領(lǐng)域中，有著非常廣泛的應(yīng)用。尤其是智能化數(shù)字儀表的種類很多，應(yīng)用場合各不相同，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也相差很大。根據(jù)儀表的用途(即被測量的性自1952年，美國NLS公司首創(chuàng)四位數(shù)字電壓表，到現(xiàn)在的三十多年中經(jīng)過了不斷的改確度階段、智能化階段。1972年，美國Intel公司首創(chuàng)微處理器，不久即研制出微處理器微處理式DVM在智能儀表中占的比重最大。我國的數(shù)字電壓表是從60年代初期發(fā)展起來的，現(xiàn)在我國已經(jīng)有50多個單位研制生產(chǎn)數(shù)字儀表，并出現(xiàn)了許多六位表和七位表，準(zhǔn)確度達(dá)百萬分之幾，靈敏度已達(dá)到0.0luV。精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可以去PC進(jìn)行實時通信。目前，由各用及專用數(shù)字儀表儀器，也把電量及非電量測量技術(shù)提高到過相應(yīng)換算后將測試結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來的一種電壓表。較之于一般的模擬數(shù)字電壓表，數(shù)字電壓表具有精度高、測量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀、使用方無法完成的。然而基于PC通信的數(shù)字電壓表，既可以完成數(shù)據(jù)的傳遞，又可以借助PC對測1.3數(shù)字電壓表的發(fā)展意義2).等精度頻率計→連續(xù)反轉(zhuǎn)(60步，間隔0.1s)。7).智能型數(shù)字PID調(diào)節(jié)器(硬件設(shè)計重點為：打印、通信接口電路、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、程控增益放大電路軟件設(shè)計重點為：打印、通信、控制輸出、非線性校正、冷端溫度補(bǔ)償)2.A/D器件選擇(5G14433或ADC0809)及其與微控制器接口電路設(shè)計；4.參數(shù)顯示電路的軟、硬件設(shè)計：通過LED、LCD或點陣式顯示器及接口電路實3.A/D轉(zhuǎn)換部分：利用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器5G14433或逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用最廣泛的八位單片機(jī)首推Intel的51系列。51系列優(yōu)點之一是它從內(nèi)部的硬件到的單片機(jī)包括AT89C51、AT89C52等，其中AT89C51是最典型的產(chǎn)品，可以做乘法和除法指 單片機(jī)單片機(jī)A口轉(zhuǎn)換芯片量程切換電路4硬件電路128*8B內(nèi)部RAM;32個可編程I/0口線；2個16位定時/計數(shù)器；5個中斷源；可編程串行UART通道；片內(nèi)震蕩器和掉電模式。4.1.2AT89C51各引腳功能AT89C51采用PDIP封裝形式，引腳配置如圖4.2所示。123456789PO口：這組引腳共有8條，P0.0為最低位。這8個引腳有兩種不同的功能，分別適用用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)，這時輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專用鎖存器入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性；第二種情況是89C51帶片外存儲器，P0.0-P0.7在CPU訪問片外存儲器時先傳送片外存儲器的低8位地址，然后傳送CPU對片外P1口：這8個引腳和PO口的8個引腳類似，P1.7為最高位，P1.0為最低位，當(dāng)P1口使用，它的第一功能和PO口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高8位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不是像PO口那樣傳送存儲器的讀/寫數(shù)據(jù)。在P0.0-P0.7引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器讀/寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲器時，89C51自動在ALE線上輸出頻率為1/6震蕩器頻率的脈沖序列。該脈沖序列可以作為外部時/EA:片外存儲器訪問選擇線，可以控制89C51使用片內(nèi)ROM或使用片外ROM,若/EA=1,則允許使用片內(nèi)ROM,若/EA=0,則只使用片外ROM。4.1.3復(fù)位電路設(shè)計4.1.4時鐘電路設(shè)計需要一個晶振和2個電容即可，如圖4.2所示。A/D轉(zhuǎn)換器是模擬量輸入通道中的一個環(huán)節(jié)，單片機(jī)通過A/D轉(zhuǎn)換器把輸入模擬量變隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前不同廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了多種型號的A/D轉(zhuǎn)換器，以滿足不同應(yīng)用場合的需要。如果按照轉(zhuǎn)換原理劃分，主要有3種類型，即雙積分式A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度更高，比如ADC0808、ADC0809等，它們通常具有8路模擬ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一采用ADC0808進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，實際使用時采用ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。454VREF(-)67589圖4.3ADC0809ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器。引腳圖轉(zhuǎn)換器，它有8路模擬開關(guān)、地址鎖存與a)分辨率：8位二進(jìn)制數(shù)；d)單一電源：+5V;e)模擬輸入電壓范圍：單極性0—5V;雙極性±5V,±10V(需外加一定電路);g)啟動轉(zhuǎn)換控制為脈沖式(正脈沖),上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使A/D轉(zhuǎn)000001010011100101110111該系統(tǒng)使用ADC0809并行A/D轉(zhuǎn)換芯片，使用單片機(jī)的2.0、2.1和2.2作為該芯片在量程切換電路中，我選用模擬電子開關(guān)4051來做成一個多路選擇器。4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，有三個二進(jìn)制輸入端A、B、C和INH輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。4051的外形結(jié)構(gòu)如圖4.5表3.34051管腳圖CBALLLL0LLLH1LLHL2LLHH3LHLL4LHLH5LHHL6LHHH7HXXXLED點陣是由發(fā)光二極管排列組成的顯示器件，在我們?nèi)粘Ｉ畹碾娖髦须S處可見，被廣泛應(yīng)用于汽車報站器，廣告屏等。。特別是它的發(fā)光類型屬于冷光源，效率及發(fā)熱量是普通發(fā)光器件難以比擬的，它采用低電壓掃描驅(qū)動，具有：耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)、規(guī)格品、可靠耐用、應(yīng)用靈活、安全、響應(yīng)時間短、綠色環(huán)保、控制靈活種等特點，其原理如圖4.7所示。從圖中可以看出，8X8點陣共需要64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當(dāng)對應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；要實現(xiàn)顯示圖形或字體，只需考慮其顯示方式。通過編程控制各顯示點對應(yīng)LED陽極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點的亮滅。4.4.2顯示屏驅(qū)動電路變U60周是是是足義定是周少少少面留m74HC245是典型的CMOS型三態(tài)緩沖門電路。由于單片機(jī)或CPU的數(shù)據(jù)/地址/控制總線端口都有一定的負(fù)載能力，如果負(fù)載超過其負(fù)載能力，一般應(yīng)加驅(qū)動器。本設(shè)計采用74HC245來驅(qū)動LED點陣的列，采用74LS138來進(jìn)行行掃描，采用了兩片8*8點陣，另外加一個獨立LED來表示小數(shù)點，這也一定意義上局限了本系統(tǒng)最高量程只能到50V,精確到小數(shù)點后兩位。4.5電源電路采用變壓器將市電220V降壓到9V交流，用單相整流橋電路將9V交流整流為直流電路，再用三端穩(wěn)壓器7805將直流9V降壓穩(wěn)壓為5V,給單片機(jī)系統(tǒng)以及外圍的所有電路供電。電源電路設(shè)計如圖4.9所示。U8直流9V34.6超量程報警電路電路測量范圍最大為49.99V,若超出了此范圍，單片機(jī)會驅(qū)動蜂鳴器報警，提示使用者測量電壓已經(jīng)超出范圍，并且顯示屏也會顯示“——”以顯示待測電壓過高，無法顯示。報警電路如圖4.10、4.11所示.NY圖5.1主程序流程圖********************* *********全局變量*******************1unsignedcharj;} } }//如果是在50V量程檔測量到5V以下，切換量程 if(CD4051add==0)//如果處于5V檔量程elseif(CD4051add==1)//如果處于50V檔量程______