暑期实习报告——多量程数字电压表

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1、电子实习实验报告多量程数字电压表19目录一、前言……………………………………………………………2二、系统方案的选择和论证………………………………………………22.1数模转换模块…………………………………………………………………22.2模拟数据采集处理模块………………………………………………………22.3译码显示模块…………………………………………………………………32.4AC-DC转换模块………………………………………………………………3三、详细软件硬件设计……………………………………………………33.1所采用实验方案的原理…………………………………………………………3

2、3.2硬件设计部分…………………………………………………………………43.3软件设计部分…………………………………………………………………8四、测试数据与结果分析…………………………………………………94.1测试仪器…………………………………………………………………………94.2测试数据…………………………………………………………………………94.3测试数据分析…………………………………………………………………10五、实验心得……………………………………………………………14六、参考文献……………………………………………………………14七、附录…………………………………

3、……………………1419一、前言本数字电压表可以对直流电源和交流电压进行比较准确的测量。其中直流部分的测量范围是0-20V，分为三个档位：0-0.2V，0.2V-2V，2V-20V。该直流电压表的测量电路主要由三个模块组成：模拟数据采集处理模块、A/D转换模块及译码显示控制模块。模拟数据的采集处理模块由模拟电路部分完成。A/D转换模块主要由芯片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AT89S51单片机进行数据处理。译码显示模块是单片机将译好的数据传送到由74LS244驱动的4位7段数码管进行显示。交流部分的测量范围是0-5V，测量的是交流

4、电压的有效值。该交流电压表的测量电路由三个模块构成：AC-DC转换模块、电压补偿模块、直流电压表测试模块。其中AC-DC转换模块由AD637完成。电压补偿模块对AD637的非线性部分进行补偿，由LM324完成。直流电压表测试模块由直流部分完成。关键字：AT89S51，数模转换，AC-DC转换，数码管显示二、系统方案的选择和论证2.1数模转换模块方案一：用分离元件完成数据采集AD转换的功能。该方案由于需要大量的元器件，实现起来比较复杂，而且精度不易控制。方案二：选则集成芯片ADC0809。ADC0809的采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8

5、通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8个单断模拟输入信号中的一个进行A/D转换。由于本实验要求的测量误差是<=1%,显示精度是0.01V，本设计采用ADC0809就可以满足要求。ADC0809的分辨率是1/28，量化间隔为∆=满量程输入电压/28-1，完成一次转换的时间是100us。适合此设计使用。方案三：采用其他采样频率位数更高的AD转换芯片，如积分型（如TLC7135）、压频变换型（如AD650）、调制型（如AD7705）、并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）。这些AD转换芯片各有各的特点。单本实验只需要采用常用的、性价比高的芯片就可以完成

6、。2.2模拟数据采集处理模块方案一：不加另外的模拟电路，直接让ADC0809采集输入电压。对于此设计不可行。因为ADC0809只能对0-5V的模拟电压进行采样，而要求对0-20V的电压进行处理，故淘汰此设计。方案二：用滑动变阻器对输入的电压进行分压19，实现了对比较大的电压进行采样的目的。再对不同的分压后的电压进行不同的处理放大，这样可以避免ADC0809对比较小的电压采样误差较大的弊端。所以分压与放大两部分电路结合成功完成数据采集处理模块。2.3译码显示模块方案一：用CD4511进行译码，四位七段数码管进行显示。因为CD4511可将BCD，码转换为可以再数码管上显示的

7、数字，则在单片机的程序中不需要写译码的程序。由于CD4511译码出的数据不能显示小数点，小数点的控制仍需在单片机程序中另外编写。方案二：用单片机直接控制四位的七段数码管进行显示，在单片机的程序中完成译码。其中在单片机和数码管之间要加驱动芯片驱动。所以实现起来较为简单。2.4AC-DC转换模块方案一：采用分立元件设计，经过整理滤波等措施，使交流电压变为直流电压。但是设计要求的是测量其有效值，所以电路实现起来较为复杂，而且精确度不高。方案二：采用AD637完成AC-DC转换，再配合LM324完成交流转其对应的直流有效值的功能，精度较高。三、详