电子测量课程设计-直流数字电压表

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1、课程设计报告题目：直流数字电压表院（系）：电气工程学院专业：电子3班学生姓名：张XX学号：指导教师：李老师写作日期：2011年12月6日20摘要数字电压表英文名称为DigitalVoltmeter,简称为DVM，是采用数字化测量技术，把连续的模拟量通过抽样保持电路，AD转换电路转换为离散的数字量的形式，并加以显示出来的仪表，与传统的模拟式电压表相比，具有数据显示直观易读，读数准确，测量范围宽，扩展功能强等优点。本次设计内容为构建一个简易直流数字电压表，主要方法是利用A/D转换电路将被测的模拟量电

2、压进行采样，转换成数字量，送到微处理器进行数据处理，然后将数据送到显示器上进行输出显示。该电压表具有测量准确度高，性能稳定，扩展功能强，方便易读等优点。关键词：A/D转换；单片机数据处理；LCD液晶显示1系统目标及概要本次设计内容为构建一个简易直流数字电压表，利用A/D转换电路将被测的模拟电压进行采样，转换成数字量并在显示器上显示。基本要求：能测量0-5V电压，并用LCD进行显示。功能完善：可自由发挥实现各种具有新意的功能。本次设计功能完善主要有：（1）具备量程切换档电路，能通过换挡实现-20—

3、20V电压的测量，实现三位半电压的测量，并且LCD显示界面友好。（2）具备过量程声光报警。（3）自带系统运行所需的直流稳压电源。能测量实时温度并在LCD上显示。202系统方案总体概述及方案显示电路直流稳压电源ADC电路微处理器衰减电阻网络和量程切换电路被测电压2.1各方案的选择及优缺点2.11方案一采用集成芯片ICL7106三位半LCD/LED显示A/D转换器。ICL7106和ICL7107是高性能，低电源，1/2位A/D转换。包括七个段解码器，显示驱动器，一个参考时钟。ICL7106是一个液晶

4、接口设计显示器（LCD）包括复背板驱动器;IL7107将直接驱动的仪器大小灯发光二极管（LED）显示。ICL7106和ICL7107汇集的组合精度高，通用性和真正的经济。它功能自动归零小于10μV，零比1μV/oC，输入漂移偏置电流10pA的（最大），和翻转误差小于一个计数。真正的差分输入和参考有用所有系统，但给设计师一种罕见的优势20当测量称重传感器，应变计和其他桥梁类型传感器。最后，单电源的真实经济电源操作（ICL7106），实现了高性能此外只有10被动内置面板仪表。此方案电路结构简单，经济

5、适用但没有达到练习的目的。2.12方案二采用逐次比较ADC0804，单片机和LED显示路。外部被测电压是一种连续的模拟量，而把模拟量测量出来并显示出来需要将模拟量变成数字量，方法是将模拟量经过采样保持电路，量化，编码才成为处理器与显示器可以识别的二进制数。随着科技的发展，现在的A/D转换器一般都实现了采样保持，量化编码的电路功能。ADC0804为8位AD，采用逐次比较的原理实现电压转换，转换速度快，但由于与被测电压直接比较，容易产生干扰，误差比较大实际测量转换数据将达不到8位的精度。LED扫描显

6、示占用CPU处理时间，且扫描显示数据难以达到稳定显示，实现的电路复杂。2.13方案三应用单片机控制积分式ADC驱动液晶显示电路。其中在此次方案中我们采用的ADCMC1443320为双斜积分式AD转换器。这种AD为31/2的转换位数直接输出四位BCD码。转换精度高，但处理时间慢，因为我们在此应用为数字电压表，转换速度要求不是很高，所以考虑稳定度和经济成本的问题。显示采用1602由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像数码管动态点亮的时候要不断地刷新亮点。因此，液

7、晶显示器画质高且不会闪烁。显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。而且体积小、重量轻。综合上述，我采用的是第三种方案，这种方案在我看来电路简单易懂，能更好的明白数字式电压表的工作原理。根据所学单片机的内容可以在此电路中加一些扩展电路，比如时钟显示，温度显示等，但考虑的重点主要还是DVM性能的设计。3电路设计及其原理3.1微处理器本次设计中的微处理器是整个系统的核心，主要作用是接收A/D转换的数据，将数据进行运算输出驱动LCD显示。在本次设计中能胜任此系统的控制与运算功能

8、的处理器多种多样。由于本系统对数据处理的速度与要求不高，且系统所要实现的控制运算逻辑比较简单，若使用大规模控制系统所需使用的微处理器，而且此类处理器的成本也比较高，因此从性价比的角度选用8051系列单片机比较20适合。因此本次设计采用工业与控制领域应用广泛，本系统的微处理器。与传统的处理器电路相比，该款处理器芯片实现了高度集成化，将处理器电路所需的算术逻辑单元ALU，随机存储器RAM，只读存储器ROM，多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能，集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。