电气10k2设计单栋清

1、毕业设计)系别毕业设计)系别凯二一四年六摘要本文设计了一个数字电压表, 数字电压测量电路主要由 A/D 转换、数据处理及摘要本文设计了一个数字电压表, 数字电压测量电路主要由 A/D 转换、数据处理及显示控制等组成。数字电压表可以测量 0255V 范围内的 4 路输入电压值,4 位 LED 数码管上和液晶上轮流显示或单路选择显示。A/D 转换由集成电路 ADC08080808 8 路模拟输入端口地址线(2325 脚)可决定对哪一路模拟输入作 A/D转换，单片机的 P0、P2.0P2.4 端口作为四位 LED 数码管显示控制。P3.5P3.7 端口用作单路显示时选择通道。P1端口作 A/D 转换

2、数据读入用，P3 端口用作 转换控制，每隔一段时间一次轮流改变 3 位地址输入端的地址，从而一次对 4 路输量。显示子程序采用动态扫描法实现 4 位数码管的数值显示。出电压进：AT89C52；ADC0808；LED 数码显示管；循环显THE RESEARCH ON MEASUREMENT OF A ON-LINE MONITORING SYSTEM FOR NEUTRAL VOLTAGE OFDISTRIBUTION the design of a digital Voltage meter, digital THE RESEARCH ON MEASUREMENT OF A ON-LINE M

3、ONITORING SYSTEM FOR NEUTRAL VOLTAGE OFDISTRIBUTION the design of a digital Voltage meter, digital This measuring circuit is mainly ed of A/D conver, data sing and control. Digital Voltage meter can measure the range of 5V0to the 4 input Voltage and 4 digital tube LED y shows or choose to display a

4、single road. egrated circuit ADC0808finished og input port line (2325) can decide on which way og input for the A/D converchip P2.0P2.3 port as four LED digital tube display control. P3.5 to P3.7 port is used as single display channel selection. P1port for A/D data read, P3port is used the 0808A/D c

5、ontrol, every once in a while y changing3 bits of address input address, and a8output Voltage measurement. Display subroutine dynamic scanning method to achieve 4 digital tube numerical Key words：AT89C52;ADC0808; LED; Loop 目录摘1 引言目录摘1 引言选题背景与意义研究现状主要研究内容主要章节安排2 仿真简介Keil2 概Proteus概述（Proteus 6 3 基本理论和

6、方案论证基本理方案论系统的设计任务设计方案开发环境4 硬件电路原理和设计交流220V转5V直流电源设系统原理变压电路及整流电路稳压电路各元件的选择与确定模数转换模块（ADC0808和PCF8591单片机的优点复位电路时钟电路数码管显示电路模数码管简介显示方式液晶显示电路模LCD1602 的结构1602液晶显示电路模LCD1602 的结构1602 引脚功能LCD1602 的优点变压器降压以及交直流转换模设计依据元件选择5整体电路设计连接三相电压以及中性点电压模拟仿真方案设计图设计5.1 主程序设模块程序设初始化程AD转换测量程6 系统调试与分析结调稳压电路的调试与分方案一设计的调试与分方案二设计

7、的调试与分参考文致1论引言市场化的今天, 电能质量作为衡量电网传输电能优劣的一个标准变得越来越重要。为了保证电能质量, 国家要求对电压、谐波、频率、不平衡度、闪变等5 大电1论引言市场化的今天, 电能质量作为衡量电网传输电能优劣的一个标准变得越来越重要。为了保证电能质量, 国家要求对电压、谐波、频率、不平衡度、闪变等5 大电测量速度快等特而得到广泛应用。因此, 数字电压表已经成为电厂、变电站和一些对电压数字电压表（Digital Voltmeter）DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模PCA/D 仪表（含数字万用表A/D 选题背景与意义数字式电压表具有高精度、量程宽、显示位数多、分辨率高

8、、易于实现测量自动化等优点，在电压测量中也占据了越来越重要的地位，所以我以数字显示电压表为中心来做。伴随着工厂建设规模的扩大，各种用电设备的增多，用电量越来越大，工厂的供电设备经常超负荷运转，用电环境变得越来越恶劣，对电源的“考验”越来越严重。人们对数字显示电压表以其高准确度、高可靠性、高分辨力、高性价比等优良特性倍受青睐，数字电压表作为数字化仪表的基础与，已被广泛应用于电子和电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。在毕业设计的这段时间里，在老师的帮助和指导下，使我对于一些平常理论的东西，有了感性的认识，感觉受益匪浅。这对我以后的学习和工作有很大的帮助，最重要的是使我

9、对于数字电压表有了更深的了解。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、能力强，可扩展性强、集成方便。通过单片机，采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表，使测得的结果更为精准。研究现状生AD LSI 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、能力强，可扩展性强、集成方便。通过单片机，采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表，使测得的结果更为精准。研究现状生AD LSI LED 主要研究内容4路模拟电压值转换

10、为数字量进4 量ADC0808、PCF8591ADC0808、PCF8591熟悉并掌握Proteus的使用，能够自己绘制 PCB 图，绘制电原理图。主要章节安排首先就课题研究的背景和意义作出说明。第一章第二章第三章第四章第五章第六章总体的介绍下设计的内容。主要介绍了设计所需要的基本理论和方案论证。硬件电路原理和设计。设计。系统调试与分析的发展及其相关知识。2 仿真简介Keil 内的完整开发方案，通过一个集成开发环境）将这些部分组合在一起Keil C51试下面，默认有三个窗口。左边的工程窗口包含一个工程的目标的结果显示在输出窗口中，会出现通过或错误（包括错误类型及行号）Proteus（Prote

11、us62 仿真简介Keil 内的完整开发方案，通过一个集成开发环境）将这些部分组合在一起Keil C51试下面，默认有三个窗口。左边的工程窗口包含一个工程的目标的结果显示在输出窗口中，会出现通过或错误（包括错误类型及行号）Proteus（Proteus6ISIS6 具有的功能：原理布图；PCB自动或人工布线；SPICEProteusISIS是英国Labcenter了单片机仿真和SPICE电路组成的系统的仿真、RS232 动态仿真、I2C调试器、SPI LCD 片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列

12、、HC11调的KeilC51 2是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿主要介绍Proteus EDA 的工作环境和一些基本操作。ISIS 6 3 基本理论和方案论证 输入电压为4 电压值3 基本理论和方案论证 输入电压为4 电压值的范围为0255V，要求能在4 位 LED 数码上轮流显示或单路显AT89C52 单片机，A/D 5V 时，输出的数据值为255，因此最大分辨率为0.0196V（5/255。ADC0808 具有8 路模3838译码动态显示。通过按键选择可8路循环显示，也可以单路循环。单路显示可通系统的设计任务4接口电路、LED 显示电路（液晶显示电路24设计方案ADC0808 D0

13、 至D7 与单片机P1 数码管位选，P0 3-1 所示。接口电路输入电压传入 PCF8591 SDA P2.0 连接,经过单片机处理从LCD16023-1 开发环境 83-1 开发环境 8LED数码管以及ADC0808/PFC8591 为数模转，利用P0至P4 的各个串口来进行不同设备间的连接开发环境：用画电路图、拨码开4 硬件电路原理和设计系统原理4-15V4 硬件电路原理和设计系统原理4-15V220V的高压进行变压，变压器的具体的匝比要根据下级的电路来确定。变变压电路及整流电路4-4-2，变压电路主要由变压器，为了方便监测TR1为无穷大的交流电压表（内阻可任意设置810V 7805Vi8

14、10V，由此可假定变压器TR1220:8 稳压电路4-3所示：C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容。7805 为稳压元件，具体确定方案见下文。Vo 4-3各元件的选择与确定4）4）5V78057805三端稳压电路的工78055V模数转换模块（ADC0808和ADC08081）ADC08084-4，ADC08088 A/D 转换器、8 逻辑的CMOS组件它是逐近式A/D转换器可以和单片机直接接口由图4-4可知ADC0808 8 A/D A/DOE端为高电平时，才可以4-4ADC08082）ADC08084-5，ADC0808各脚功能如下：D7-D0：8 位数字量输出引脚。IN0-IN7：8 位

15、模REF（+ 输入端。EOCOE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（500KADDA、ADDB、ADDCOE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（500KADDA、ADDB、ADDC4-5ADC08083）ADC0808ADC08088 IN0IN73 C、B、A（引脚 2325）22 ALE，当输入为高电平时，C、B、A 6为启动转换控制端START2sADC0808EOCADC08089 A/D OEOE 为高电ADC0808D0D710 为 ADC0808 的时钟信号输入端 CLOCK。在连接时，ADC0808 的数据线

16、D0D7 与 AT89C52 OEAT89C52的P3EOCAT89C52P3.2连接。时钟信号输入端CLOCK信号，由单片机的P3.3ADC08088：18 位A/D1（1） 输入端ABCABC 的P3.5P3.7 ADC0808 05VPCF85914-6 PCF8591 是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS ADC0808 05VPCF85914-6 PCF8591 是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS 数据获取器件。PCF8591411个串行ICPCF85913A0、 A1 和A2 IC8 个PCF8591 器件，而无需额外的硬件。在PCF8591

17、IC 总PCF8591保持、8-bit8-bitPCF8591的最大转化速率由ICPCF8591：引脚地址端。 D/A 转换输出端。VREF4-7PCF8591单片机的优点4 位机、8 位机、16 位机、32 4-7PCF8591单片机的优点4 位机、8 位机、16 位机、32 结构愈加完美，配套的片功单片机的发展 CPU 4-8所示图4-P0 口：P0 8 I/O 8TTL P0 图4-P0 口：P0 8 I/O 8TTL P0 为数据/P1P1门电流。P11 P2 口：P2 8 I/O 口，P2 4 TTL P2 1 输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由上拉的缘故。P2 口

18、当用外部程器或16 位地址外部数器进行存取时，P2 出地址“1上拉优势，当对外部八位地址数器进行读写时，P2 当P3 口写入“1”后，它们被上拉电阻的双向I/O4个TTL为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 AT89C52 些特殊功能口，P3.0 RXD（；P3.1 ；P3.20（0；P3.31；P3.4 ；P3.5 P3.6 P3.7P30；P3.31；P3.4 ；P3.5 P3.6 P3.7P3 P3RSTRSTFLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6/PSEN两次/PSEN外部数器时

19、，这两次有效的/PSEN 信号将不出现/EA：当/EA器FH程器1时，/EA锁定为RESET；当/EA 器。XTAL1：反向振荡放大器的输入及此间程序时钟工作电路的输入。复位电路4-9所示，单片机系统常常有上电复位和操作复位两种。上电复位是指单片机上RST10ms CPU开始工作。89 RST P30（0输入1(1输入T0（定时器/0的外部输入T1（定时器/1的外部输入器写允许器读允许当系统处于正常工作状态时，且当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果 RST 引脚上有一个高电平并维持 2 个机器周期(24 个振荡周期)以上，则CPU 就可以响应并将系统复位。RST 上加入高电RST V

20、cc 之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则 图4-复位电时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，使用晶体震荡器时 C2,C3 取值 2040PF，使用陶瓷震荡器时C2,C3 取值3050PF。在设计电路板时，时钟和电容应尽量20 引脚接地。时钟电路实际上是一个对标准频率（1HZ） 图4-时钟电数码管简介 图4-时钟电数码管简介 显示方式地;8 位的锁存输出相连。一般称之为静态显示,是由于显示器中利用通信号串行输出。在实际应用中，多位 LED 显示时，为了简化电路，在系统不需要通信功能时，经常采用串行通信口工作方式 0，外接移位寄存器 74LS164、CD4094 来实对多位LED为了

21、实现LEDLED 显示器接口电路需要有两个输 B、CLED 显示器接口电路需要有两个输 B、C、D、E、F、G、OP为段选引脚，1、2、3、4图4-LCD1602 的结构工业字符型液晶能够同时显示16x02 32 个字符（16 2 行）1602 液晶16025X75X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一 示字符和数字1602 引脚功能1602164-12所示：1 脚：VSS 为电源地2脚：VDD5V3 脚：VEE 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（10K 的电位器调整对比度。4 脚：RS 1 0 时选择指令寄存器。5脚：RW

22、10时进行写操作。6 脚：E(或EN)端为使能(enable)端。714脚：D0D781516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16图4-LCD1602液晶仿真LCD1602 的优点图4-LCD1602液晶仿真LCD1602 的优点设计依据220V等级的电压三相电压值，ADC0808和PCF8591模数转换的参考5V0V 5V AD736进行交直流电压转换以便于AD 元件选择5V 100:1 4-13 AD736AD736 是AD 公司推出的真有效值直流变换器。和以往的有效值测量技术不同，真有AD736AD73684.14CcCc Cc 1020F2 Cc 1020F2 VIN 种为输出 A

23、C+DC 方式。该方式将 1 脚（Cc）与 8 脚（COM）短接，其输出电压为效流真AC1 Cc 8 图4-图4- 三相电压以及中性点电压模拟仿真图图4-A相电压降压、交直流转换电路仿图4-A相电压降压、交直流转换电路仿真图（B、C相类似图4-4-154-16最到INA、INB、INC、IND四个端口05V的直流模拟电压方案设计图ADC0808模数转换元件，经转换后通过D0 至D7 与单片机P1 口连接，把转换完的模LED 数码显示管显DSW1连P3口，实现通道选择。P2口接数码管位选，P04-17 4-17 接口电路输入电压INA、INB、INC、IND入PCF8591模数转换元件，经转换后

24、通过SDA与单片机P2.0LCD16024-18 5设计5.1根据模块的划分原则，将该程序划分初始化模块，A/D 5-15-1 初始化51 5设计5.1根据模块的划分原则，将该程序划分初始化模块，A/D 5-15-1 初始化51 AD 转换测量程A/D转换的常用方法有：1）计数式A/D 转换；2）逐近型A/D转换；3）双积A/D转换；4）V/F A/DA/D 及 AD755（41/2 近型的A/D转A/DY小N图5-A/D转换测量程Y小N图5-A/D转换测量程LED显示程ED且人眼具有视觉残留效应，看起来与全部显示器持续点亮一样。LED 5-35-3 要使得 5-3 要使得 LED 显示的比较

25、均匀，又有足够的亮度，需要设置适当的扫描频率，当扫描频率在 LED1ms6 系统调试与分析6 系统调试与分析 8051系列、AVR系列、PIC系列、HC11系列及Z80等等。Proteus理图电路绘制、PCB设计，更为显著点的特点是可以与u s3 IDE 为主，其中，系统电路图的绘制和仿真我采用的是 ，而程序方面，采用的是C6-1Vc=（1.11.2）V26-1，Vc1.2*V2=9.6V6- 6-29.6V6-3 Vo6-29.6V6-3 Vo6-3，由逻辑分析仪、电压表以及电压表指针图形数据表明，经过整流、滤波、5.00V5VKeil Proteus调试。在Proteus ISIS 编辑窗

26、口中单击开始仿真按钮，4位LED图6-图6-A相电压测量显示仿真S2=0 1Ua=218V 基本满足要求。图6- S2=02Ub=220V图6- S2=1 3Uc=222V 基本满足要求。图6- 3.46VUd=3.51 3.46VUd=3.51VA、B、C Y Keil Proteus调试。在ProteusISIS编辑窗口中单击开始仿真按钮，LCD16026-8 222VUa=218V，Ub=220V，Uc=222V，Un=3.47V。故各测量值基本满足设计所要结论 ，ADC0808 结论 ，ADC0808 LEDAT89C52 模数转换元件，经转换后通过SDA与单片机P2.0连接,把转换完的模拟信号以数字信号的信号的形式传给单片机，信号经过单片机处理从LCD1602 液晶显示。量范围为 0255V，最小分辨率为 1V；中性点电压为 05V，分辨率为 0.0196V。仿真结果A/D以 ：对于A、B、C1V6）ADC08088个通道