电子系统设计课程设计-量程自动切换的数字电压表设计

《电子系统设计课程设计-量程自动切换的数字电压表设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、宁波理工学院电子系统设计大作业题目数字智能电压表设计姓名学号专业班级指导教师学院完成日期1.系统原理和方案介绍1.1系统总体方案介绍根据数字电压表的功能实现要求，选用51系列单片机作控制系统，测量低电压时，经比例放大器（LM324）电路实现放大，放大倍数为10倍、高电压经大电阻分压从而控制输入ADC0808的信号在0到5V左右实现A／D转换经AT89C52送入LED数码管显示，实现模拟测量，结果数字显示。设计两个量程进行自动切换，基本实现智能化。硬件操作其测量准确性较高，显示效果基本满足接受范围，并且电路相对比较简单，成本低，稳定性较高。1

2、.2系统结构总框架按照设计要求，初步确定下系统的设计方案，下图为该系统设计方案的总体结构框架图。硬件及软件仿真电路均由6大部分组成，即51单片机电路、时钟电路、复位电路、数码管显示电路、A/D转换器（ADC0809）和电压输入测量电路。控制模块（MCU）电源模块时钟模块复位模块AD转换模块电压转换模块显示模块量程选择模块输入模块模块1.3系统工作原理对待测模拟电压值按不同的范围，分为500mv、10v两个档位。对于高于500mv的档位，采用高电阻分压的方式，其1/2等比例转换为0—5V的电压值；对于低于500mv的档位，采用比例放大器，等比

3、例放大10倍左右，再将电压送入AD进行转换，然后将处理好的信号送入51单片机进行运算，最后再数码管上显示。同时单片机对模拟开关芯片（74HC4066）进行控制，完成自动量程切换，实现智能处理。实验时，档位自动切换原理。当所测电压超过500mv时，P3.2输出低电平，关闭500mv档位电路中的模拟开关74HC4066，而P3.3输出高电平，打开10v档位电路中的模拟开关74HC4066，10v档位的电路正常工作，如此实现自动切换量程。在本系统设计中采用AT89C52单片机的端口P1.0～P1.7作为4位LED数码管的显示控制。P3.2与P3.

4、3作为档位控制端口。P0口作为AD转换数据输入端口，P2口作为进行AD转换的控制端口。同时，4位LED数码管的采用动态显示方式显示。2部分电路设计2.1复位电路显而易见，复位电路的作用是复位。在单片机接上电源以后，或电源出现过低电压时，将单片机存储器复位，使其各项参数处于初始位置，即处于开机时的标准程序状态，以消除由于某种原因的程序紊乱。单片机的复位电路有上电复位电路和按键式复位电路。上电复位电路——利用电容器充电来实现复位。当加电时，电容上的电压不能突变，RST引脚为高电平，开始复位；电容C不断充电，电阻R上的压降逐步下降，当电容C充满电

5、后，电路相当于开路，复位结束。可见复位的时间与充电的时间有关，充电时间越长复位时间越长，增大电容或电阻都可以增加复位时间。按键式复位电路——它的上电复位功能与上电复位电路相同，但还可以通过按键实现复位。按下按键后，通过两个电阻分压，使RST端产生高电平。按键按下的时间决定了复位的时间。单片机的复位是靠外部电路实现的，在本次设计中采用了按键式复位。2.2AD转换电路（ADC0809）工作原理首先输入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

6、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。转换数据的传送A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。本次设计采用的是查询方式：A/D转换芯片有表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。通过查询方式测试EOC的当前状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。2.3模

7、拟检测电路（74HC4066）74HC4066包含4个独立的模拟开关。每个开关包含2个输入/输出引脚（nY或nZ）和1个高有效使能输入引脚（nE）。当引脚nE为低时，其对应的开关将被关断。设计中我们只使用了芯片中的两个开关作为模拟输入。2.4同相比例放大电路(LM324)经过计算，可以得知放大倍数刚好为10倍。假设输入为Ui，输出为Uo，得到同相比例运算电路具有高输入电阻，低输出电阻的优点，但因为集成运放有共模输入，所以为了提高运算精度，应当选用高共模抑制比的集成运放。从另一个角度看，在对电路进行误差分析时，应特别注意共模信号的影响。2.5

8、数码管显示电路（SM42036系列——共阴极暖色调）单片机应用系统中，通常都需要进行人机对话。这包括人对应用系统的状态干预与数据输入，以及应用系统向人们显示运行状态与运行结果。显