叶融 基于单片机的数字电压表仿真设计

基于单片机的数字电压表仿真设计开题报告论文题目基于单片机的数字电压表仿真设计年级自动1102专业自动化学生姓名叶融学号111401215（1）设计（论文）依据及研究意义数字电压表出现在上世纪50年代初，60年代末发张起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后通过显示器件显示。这种电子仪表之所以出现，一方面是由于电子计算机的应用推广到系统的自动控制信号的实验领域，提出了各种被观测量或被控制量转换成数字量的要求，即为了实时控制和数据处理的要求；另一方面，也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的发展，为数字化仪表的出现提供了条件。所以，数字化测量仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的；同时，为革新电子测量中的烦琐与陈旧方式也促进了它的飞速发展。如今，它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。如今，数字电压表已经绝大部分取代了传统的模拟指针式电压表，因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候非常不方便还经常出错，而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛应用与电子和电工测量，工业自动化仪表，自动测量系统等领域。显示出强大的生命力。数字电压表最初是伺服步进电子管比较式，其优点是准确度比较高，但是采样速度较慢，体积重达几十公斤。继之出现了谐波式电压表，它的速度方面稍有提高但准确度低，稳定性差，再后来出现了比较式仪表改进逐次渐进式结构，它不仅保持了比较是准确度高的优点，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺点就是抗干扰能力差，很容易受到外界因素的影响，随后，在谐波式的基础上双引申出阶梯波式，它的唯一进步就是成本降低了，可是准确度，速度及抗干扰能力都未提高。而数字电压表的发展已经非常成熟，就原理来讲，它从原来的一两种已经发展到多种，在功能上讲，它从测单一的参数发展到能测多种参数；从制作原件看，发展到集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度已经达到1NV，读数速度达到每秒几万次，而相对以前价格已经降低了很多。目前实现电压数字化测量的方法仍然是模—数（A/D）转换的方法。数字电压表分类繁多，日常生活中一般根据原理的不同进行分类，大致分为：比较式，电压—时间变换式，积分式等。在电量的测量中，电压，电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最经常。而且随着电子技术的发展，更是需要经常测量高精度的电压，所以数字电压就成为必不可少的测量仪器。另外，数字测量仪器具有读数准确方便，精度度高，误差小，灵敏度高，分辨率高，测量速度快等特点倍受用户亲睐，数字电压表的设计就基于这种需求发展起来。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，这有别于传统的以指针加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。目前数字万用表的内部核心部件是A／D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字万用表的准确度，本次A/D转换器采用ADC0808对输入模拟信号进行转换，控制核心AT89C51对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号。（2）总体方案设计、论证；本课题所设计的数字电压表主要包括两部分：硬件电路及软件程序。而硬件电路采用ATMEL公司的AT89C51作为主处理器，系统主要由信号采集、A/D转换、数据处理输出、驱动显示等几个功能模块组成。各部分电路的设计及原理将会在CKeil软件对其编译和仿真，详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍。系统框图如下：数码管显示环节A/D转换单元数据处理单元数码管显示环节A/D转换单元数据处理单元AT89C51被测电压被测电压被测直流电压由A/D转换单元采集后被量化，再由单片机对A/D转换的结果进行标度变换，得到被测电压的数值，通过单片机SOI串行数据接口把数值输出驱动数码管显示（3）硬件电路设计；硬件电路设计主要包括：89C51单片机系统，A/D转换电路，显示电路。测量最大电压为5V，显示最大值为5．00V。数字电压表硬件电路原理图。A／D转换由集成电路0808完成。0808具有8路模拟信号输入端口，地址线(23～25脚)可决定对哪一路模拟信号进行A／D转换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2μS宽高电平脉冲时，就开始A／D转换。7脚为A／D转换结束标志，当A／D转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A／D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A／D转换数据从该端口输出。10脚为0809的时钟输入端，利用数字信号发生器产生500kHz时钟信号（4）软件设计；开始开始开始开始启动测试初始化启动测试初始化读取高八位A\D转换子程序读取高八位A\D转换子程序 左移4位左移4位显示子程序显示子程序读取低四位读取低四位返回返回主程序A\D转换子程序（5）设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：3月1日－4月1日：查阅相关资料，对基于单片机的电压计设计有整体认识；4月1日－4月15日：掌握相关仿真软件的使用，了解所用芯片功能、主要特性以及工作原理；4月16日－4月25日：完成各模块设计；4月26日－5月5日：完成软件设计；5月5日－5月21日：进一步完善频率计设计的软件设计和功能模块，并撰写论文；6月：毕业答辩。参考资料：(1)胡汉才.单片机原理及系统设计.清华大学出版社.2002(2)张永枫.单片机应用实训教程.西安电子科技大学出版社.2005(3)孙军,李国忠.基于89C51单片机的数字电压表设计.制造业自动化.2005(4)张靖武.单