程控电压表(共25页)

1、智能仪器(yq)设计报告程控电压表设计(shj)姓 名： 学 号： 班 级： 指导老师： TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc407736758 综述(zngsh) PAGEREF _Toc407736758 h 3 HYPERLINK l _Toc407736759 1 设计(shj)要求 PAGEREF _Toc407736759 h 4 HYPERLINK l _Toc407736760 1.1 电路设计要求(yoqi) PAGEREF _Toc407736760 h 4 HYPERLINK l _Toc407736761 1.2 实物要求 PAGEREF _

2、Toc407736761 h 4 HYPERLINK l _Toc407736762 1.3 实验仪器 PAGEREF _Toc407736762 h 4 HYPERLINK l _Toc407736763 1.4 主要器件及典型电路形式 PAGEREF _Toc407736763 h 4 HYPERLINK l _Toc407736764 2 方案的设计 PAGEREF _Toc407736764 h 4 HYPERLINK l _Toc407736765 2.1系统结构框图： PAGEREF _Toc407736765 h 5 HYPERLINK l _Toc407736766 2.2原理

3、框图： PAGEREF _Toc407736766 h 6 HYPERLINK l _Toc407736767 3.系统硬件电路设计 PAGEREF _Toc407736767 h 7 HYPERLINK l _Toc407736768 3.1量程自动切换电路: PAGEREF _Toc407736768 h 7 HYPERLINK l _Toc407736769 3.2 A/D采集和输出电路： PAGEREF _Toc407736769 h 9 HYPERLINK l _Toc407736770 3.3数码管显示： PAGEREF _Toc407736770 h 11 HYPERLINK l

4、 _Toc407736771 3.4串口电路 PAGEREF _Toc407736771 h 12 HYPERLINK l _Toc407736772 3.5labview PAGEREF _Toc407736772 h 12 HYPERLINK l _Toc407736773 3.6 总电路 PAGEREF _Toc407736773 h 14 HYPERLINK l _Toc407736774 4 软件设计 PAGEREF _Toc407736774 h 14 HYPERLINK l _Toc407736775 4.1 初始化程序： PAGEREF _Toc407736775 h 14 H

5、YPERLINK l _Toc407736776 4.2程控电压表 PAGEREF _Toc407736776 h 15 HYPERLINK l _Toc407736777 4.3ad0809数据采集 PAGEREF _Toc407736777 h 16 HYPERLINK l _Toc407736778 4.4数码显示 PAGEREF _Toc407736778 h 17 HYPERLINK l _Toc407736779 4.5延时程序 PAGEREF _Toc407736779 h 18 HYPERLINK l _Toc407736780 4.6串口输出： PAGEREF _Toc407

6、736780 h 18 HYPERLINK l _Toc407736781 4.7主程序： PAGEREF _Toc407736781 h 19 HYPERLINK l _Toc407736782 5 系统仿真与调试 PAGEREF _Toc407736782 h 20 HYPERLINK l _Toc407736783 5.1系统仿真 PAGEREF _Toc407736783 h 20 HYPERLINK l _Toc407736784 5.1.1放大1倍 PAGEREF _Toc407736784 h 20 HYPERLINK l _Toc407736785 5.1.2放大5倍 PAGE

7、REF _Toc407736785 h 21 HYPERLINK l _Toc407736786 5.1.3放大50倍 PAGEREF _Toc407736786 h 22 HYPERLINK l _Toc407736787 5.2 串口调试 PAGEREF _Toc407736787 h 22 HYPERLINK l _Toc407736788 5.2.1放大1倍 PAGEREF _Toc407736788 h 22 HYPERLINK l _Toc407736789 5.2.2放大5倍 PAGEREF _Toc407736789 h 23 HYPERLINK l _Toc407736790

8、 5.2.3放大50倍 PAGEREF _Toc407736790 h 23 HYPERLINK l _Toc407736791 5.3 LABVIEW调试 PAGEREF _Toc407736791 h 24 HYPERLINK l _Toc407736792 6 小结与感悟 PAGEREF _Toc407736792 h 25综述(zngsh)本次(bn c)课程设计是以AT89C51单片机为核心，设计一个具有电压的自动换挡，提高(t go)测量精度智能化测量仪器程控电压表。要求电压表分成三档0100mV；100mV1V；15V，利用程控增益放大器改变放大器的放大倍数，将各档内的输入电压依

9、次放大50倍，5倍，1倍；程控放大器的输出端经ADC0809进行A/D转换，转换结果传输给AT89C51，AT89C51根据结果将信息反馈给多路选择器从而改变放大器放大倍数的，并利用串行通信发送给上位机，在Labview上实现测量数据的显示。通过课程设计进一步熟悉并掌握单片机的编程，对智能化仪器的设计思路和步骤等有一定的了解。并为将来的毕业设计打下扎实的基础。硬件部分主要包括量程自动切换电路、A/D采集和输出电路、以及AT89C51和LED数码管及相应的显示控制和驱动电路、串口等。要求掌握电路的原理和各部分功能的实现过程，重点是与单片机的连接上。软件部分要求编写相关程序，实现对ADC0808的

10、控制和读数，然后由单片机传递至数码管显示，转送至串口或LABVIEW。1 设计(shj)要求1.1 电路设计要求(yoqi)（1）输入(shr)电压：05V（直流）；（2）分成三档：0100mV；100mV1V；15V；（3）自动根据输入电压换挡；（4）测量精度：最大值的0.4%；（5）自动校零；（6）利用虚拟仪器实现测量结果在微机上显示1.2 实物要求根据智能仪器的设计要求，在仿真的基础上，对系统的程控放大器在面包板上完成连接、装配、调试并和单片机的开发系统连接并通过开发系统与微机连接，最后在微机上显示所测的电压数值。1.3 实验仪器单片机与微机；功率函数信号发生器： SP1631A；万用表

11、：UNI-T1.4 主要器件及典型电路形式（1）本次课程设计用器件介绍 ：单片机实验箱、微机、OP07、AD0808、Protues、Protel、Labview、Keil C51、（2）典型数字电路形式和模拟电路：程控运放电路2 方案(fng n)的设计2.1系统结构框图(kungt)：2.2原理(yunl)框图：3.系统(xtng)硬件电路设计3.1量程自动(zdng)切换电路:同相放大器的放大增益为：K=1+Rf/RS , 在本电路(dinl)中使R6、R7分别为R5的50 倍和5倍。与多路选择开关配合，使电路分别放大50、5和1倍。CD4052是一个双4选一的多路模拟选择开关，具体接通

12、哪一通道，由输入地址码AB来决定管脚图：4502真值表OP071和8为偏置(pin zh)平衡(调零端)，2为反向(fn xin)输入端，3为正向(zhn xin)输入端，4接地，5空脚 6为输出，7接电源3.2 A/D采集(cij)和输出电路：ADC0809芯片(xn pin)有28条引脚，采用双列直插式封装。IN0IN78路模拟量输入(shr)端。2-12-8：8位数字(shz)量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址(dzh)输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START：A/D转换启动信号，输入，高电平有效。EOC：A/D转换结束信

13、号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZREF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一+5V。GND：地。ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转 换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转

14、换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。3.3数码管显示(xinsh)：3.4串口电路(dinl)3.5labview3.6 总电路(dinl)4 软件设计4.1 初始化程序(chngx)：#include #include #include #define PINO XBYTE0X7FF8#define uchar unsigned char#define uint unsigned long intunsigned char tab = 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d

15、,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;/共阴段选码uint a,b,c,d,e,f; uint t;float result;sbit CD4052_A=P34;sbit CD4052_B=P35;void qi_dong() TMOD=0X20; TH1=0XFA; TL1=0XFA; PCON=0X80; SCON=0X40; TR1=1;4.2程控电压表void dangwei_xuanze() float adc_data; CD4052_A=0; CD4052_B=0; delay(5); adc_data=read_adc0808(); if (adc_data0 xf

16、f) result = result/50; vart_tx(adc_data,50); else CD4052_A=1; CD4052_B=0; delay(5); adc_data=read_adc0808(); if(adc_data0 xff) result = result/5; vart_tx(adc_data,5); else CD4052_A=0; CD4052_B=1;delay(5); adc_data=read_adc0808(); if(adc_data0 xff) result = result/1.0351967; vart_tx(adc_data,1); 4.3a

17、d0809数据(shj)采集float read_adc0808() float adc_data; PINO=0; delay(5); adc_data=PINO; result=adc_data*5/255; return adc_data;4.4数码(shm)显示void xianshi(uint a,b,c,d,e,f) P2=0 x3e; /位选第一位 P1=taba+0 x80;/带小数点 delay(5); P2=0 x3d; /位选第二位 P1=tabb; delay(5); P2=0 x3b; /位选第三位 P1=tabc; delay(5); P2=0 x37; /位选第四

18、位 P1=tabd; delay(5); P2=0 x2f; /位选第五位 P1=tabe; delay(5); P2=0 x1f; /位选第六位 P1=tabf; delay(5); P2=0 x3f; 4.5延时程序(chngx)void delay(uint i) /延时 uint j=0; while (ji) j+; 4.6串口输出(shch)：void vart_tx_byte(uchar tx_data) /串口输出(shch) TI=0; SBUF=tx_data; while (!TI); TI=0;void vart_tx(uchar voltage,uchar gain)

19、 vart_tx_byte(0 x7e); vart_tx_byte(0 x02); vart_tx_byte(voltage); vart_tx_byte(gain);4.7主程序：void main() uchar i; qi_dong(); while(1) dangwei_xuanze(); for(i=0;i50;i+) delay(5); t=result*100000; a=t/100000; /显示(xinsh)第1位 b=(t-a*100000)/10000; /显示(xinsh)第2位 c=(t-a*100000-b*10000)/1000; /显示(xinsh)第3位 d

20、=(t-a*100000-b*10000-c*1000)/100; /显示第4位 e=(t-a*100000-b*10000-c*1000-d*100)/10; /显示第5位 f=(t-a*100000-b*10000-c*1000-d*100)%10; /显示第6位 xianshi(a,b,c,d,e,f); 5 系统(xtng)仿真与调试5.1系统(xtng)仿真5.1.1放大(fngd)1倍5.1.2放大(fngd)5倍5.1.3放大(fngd)50倍5.2 串口调试(dio sh)5.2.1放大(fngd)1倍当输入电压为2v时，电压表为第三档，即放大倍数为1，串口发送如下图所示，电压为6D，即D=109/255*5=2.13v,放大倍数约为1。5.2.2放大(fngd)5倍当输入电压为0.1v时，电压表为第二档，即放大(fngd)倍数为5，串口发送如下图所示，电压为33，即D=51/255*5=1 v,放大倍数约为5。5.2.3放大(fngd)50倍当输入电压为50mv时，电压表为第一档，即放大倍数为50，串口发送如下图所示，电压为80，即D=128/255*