数字电压表的设计开题报告.doc

电子科技大学中山学院计算机控制系统课程设计开题报告课题名称： 数字电压表的设计 院 (系)： 机电工程学院 专 业： 自动化 班 级： 11自动化B班 姓 名： 佘维峰 学 号： 2011100102033 指导老师： 黎萍 起讫日期: 2014.11.13-2014.11.23 2014年11月20日数字电压表的设计摘要：本文是以基于AT89C51单片机的数字电压表设计作为研究内容。首先对数字电压表作了详细介绍，接着讲述了数字电压表的作用以及制作原理和构造，对比一下各种方法制造的电压表。对各种电压表的制作做一个归纳和总结，最后给出自己的方案和准备采用的手段方法。数字电压表简称DVM，它是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。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用。关键词：单片机;A/D转换;数据处理1、数字电压表的国内外研究现状数字电压表在1952年由美国NLS公司首次创造，它刚开始是4位，50多年来，数字电压表有了不断的进步和提高。数字电压表是从电位差计的自动化过程中研制成功的。开始是4位数码显示，然后是5位、6位显示，而现在发展到7位、8位数码显示；从最初的一两种类型发展到原理不同的几十种类型；从最早的采用继电器、电子管发展到全晶体管、集成电路、微处理器化；从一台仪器只能测1-2种参数到能测几十种参数的多用型；显示器件也从辉光数码管发展到等离子体管、发光二极管、液晶显示器等。数字电压表的体积和功耗越来越小，重量不断变轻，价格也逐步下降，可靠性越来越高，量程范围也逐步扩大。如今，数字电压表已绝大部分已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，读数的时候也非常不方便，很容易出错。而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量，工业自动化仪表，自动测试系统等智能化测量领域,显示出强大的生命力。DVM的高速发展，使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表，数字化是当前计量仪器发展的主要方向之一，而高准度的DC-DVC的出现，又使DVM进入了精密标准测量领域。随着现代化技术的不断发展，数字电压表的功能和种类将越来越强，越来越多，其使用范围也会越来越广泛。采用智能化的数字仪器也将是必然的趋势，它们将不仅能提高测量准确度，而且能提高电测量技术的自动化程序，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。从而提高计量检定人员的工作效率。2、课程的研究目的和意义这个课题的目的和意义在于使自己掌握对数字电压表的理解，自己动手设计数字电压表与仿真，它可以广泛的应用于电压测量外，通过各种变换器还可以测量其他电量和非电量，测量是一种认识过程，就是用实验的方法将被测量和被选用的相同参量进行比较，从而确定它的大小。DVM广泛应用于测量领域每期测量的准确度和可信度取决于它的主要性能和技术指标。所示我们要学习和掌握如何设计DVM就显得十分重要。3、研究概况3.1工作原理及基本框图 数字电压表基本原理：本设计采用AT89S51单片机芯片配合ADC0809模/数转换芯片构成一个简易的数字电压表。该电路通过ADC0809芯片采样输入口IN0输入的05V的模拟量电压，经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道D0D7传送给AT89S51芯片的P0口。该电压表的测量电路主要由三个模块组成：A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块。A/D转换主要由芯片ADC0809来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89S51来完成，其负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示段码，并通过其P1口传送给数码管显示出来。同时它还通过其三位I/O口P3.0、P3.1、P3.2产生位选信号，控制数码管的亮灭。另外，AT89S51还控制着ADC0809的工作。显示模块主要由7段数码管组成，显示测量到的电压值。4、课程设计的主要目标设计的基本内容设计一个以单片机为控制核心，测量范围为05V，量程自动转换，4位半显示的数字表。有完整的设计论文和电气原理图（1）设计数字电压表电路。（2）测量范围：交直流电压0V5V。自动转换量程显示位数：4位半（3）以单片机为控制核心，自行设计将输入电压转换为A/D的输入电压范围内，交结果输出由数码管进行显示。课题研究预期主要目标：简易数字电压表可以测量05V的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示5、课程设计的主要内容（1）了解数字电压表的基本概念和原理，熟悉不同量程方法之间的差别和其实现方法。（2）熟悉数字电压表的体系结构、实现方法。熟悉在仿真软件上对数字电压表的仿真与调试。（3）掌握数字电压表的各主要性能指标。6、课程设计的技术路线6.1软件内容：（1) 键盘管理程序(包括键扫描、键处理程序)。 (2) LED动态显示程序。(3) 各通道轮流显示，共显示8个通道。(4) 单通道显示，仅显示指定通道电压，并保持到其他功能键按下；并能实现串口通信。6.2设计思路：数字电压表（DVM）是利用模拟/数字交换器（A/D）原理，将模拟信号转换为数字信号。然后再由数码管显示出来。（1）数字电压表设计框图：电压采集模块A/D转换接口模块显示模块 支流稳压电源（2）软件主程序流程图整个主程序就是在A/D转换，数据处理及显示程序循环执行6.3. A/D转换模块:方案：采用ADC0809转换芯片，其中A/D转换器用于实现模拟量数字量的转换，单电源供电。它是具有8路模拟量输入，8位数字量输出功能的A/D转换器，转换时间为100vs，模拟输入电压范围为0V5V，不需零点和满刻度校准，功耗低，约15mW。转换速度快而且精度高 价格低廉 所以选择用ADC08096.4. 接口模块：方案：采用AT89S51单片机作为系统的控制单元，通过A/D转换将被测值转换为数字量送入单片机中 再有单片机来送显，此方案各类功能易于实现，成本低，功耗低，显示稳定。为了完成这次课程设计，在老师的帮助下了解掌握课题的内容和所需要研究的对象，然后查阅学校图书馆的资料和搜索下载网上有关资料，再对资料进行整理、理解。在平时利用自己的电脑学习仿真软件，当完成足够的理论学习并成功仿真后，最后进行设计论文的编写。7、进度安排11-12周：收集资料，写开题报告，准备开题13-14周：整体方案设计1516周：硬件电路设计17周：软件设计18周：论文整理，打印