说明书正文hjb课设

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1、武汉理工大学《智能仪器课程设计》说明书1绪论数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，其精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。本系统用单片机AT89S51构成智能化数据采集和电压监控系统,具有精度高、速度快、性能稳定和电路简单且工作可靠等特点,具有很好的使用价值。目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的

2、生命力。本课设用ADS7825制成数字电压表可以测量0～5V的输入电压值，ADS7825进行模数转换然后送给单片机处理，用数码显示器进行测量结果的显示。以便于与其它设备进行数据交换，便于实现智能化控制。该系统以单片机为核心具有如下功能：1）能对2-4v范围变化的模拟信号进行连续采样（模拟信号中有尖峰脉冲干扰和50Hz工频干扰）和实时数字显示，采样频率为10Hz，保存最近的50个连续采样值；2）当采样值小于2v时第1个报警灯闪烁，大于4v时第2个报警灯闪烁；3）能对存在的系统误差进行线性插值校正；4）能和上位机进行串行通信，根据上位机的要求随时将采样数据上传；5）能产生占空比为20%幅

3、度为5v的50Hz脉冲波供外设用。本章重点对它的硬件和软件部分进行详细介绍2方案设计2.1A/D采样模块的选择方案一：利用ADS7825芯片来进行A/D转换，，它是4通道，16位模数转换器，由单一5V电源供电，数据采样及转换时间不超过25us，它的最大优点就是数据可以并行输出，又可串行输出，所以转换速度比较快，使用也很方便。方案二：MAX197是一种单电源，工作电压为5V，并行12位A/D转换器，其采样速率可以达到100ksps，采样有效动态范围可增至16位。具有8个采集通道，可独立设置多种输入范围：±10V、±5V、0V至10V或0V至5V，且任何通道的故障都不影响其他通道的变换结

4、果。由于该芯片在片内已有采样跟踪保持电路，内部时钟电路和内部参考电压源，所以在应用时，所需外围元件极少，因此,用MAX197构成的数据采集系统具有硬件结构简单、体积小和可扩展功能多的优点。经比较，为了更好实现电路要求、采集精度适合，AD采样模块采用方案一。2.2显示模块的选择方案一：采用液晶1602显示，它属于工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵27武汉理工大学《智能仪器课程设计》说明书字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一

5、个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。但它微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。方案二：采用数码管显示，数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一点，它在单片机里可以用作静态显示和动态显示，只要我们输入段码和位码，我们就可以在相应的数码管显示我们想要的数值,不断的循环移位显示，并且保证间隔时间很短，就可以动态显示了。根据性价比和编程方便的需要

6、，综合考虑我选择方案二2.3总设计方案与系统框图根据设计要求，该系统采用51内核的8位机作为控制核心，A/D转换器采用ADS7825，它是16位转换，因为要求电压显示精度要1mv，所以8位转换明显不够，所以就采用了16位转换的，数字量经过CPU处理后，转化为十进制数，这就是我们要显示出来的电压值，我们采用动态显示，把4位数字量循环显示出来，同时我们还可以利用51的定时器在P3.6引脚输出满足条件的方波，利用RS232端口可以实现单片机与PC机之间的串口通信，把单片机采集到的50个数据进行实时传送和显示。输入AD转换的模拟信号，50hz工频干扰利用带阻滤波器消除，脉冲干扰信号采用数字滤

7、波用软件编程加以去除，零点误差和增益误差利用软件编程进行校正。本设计的系统框图如下图2-1所示:LED数码显示滤波电路/模拟量输入通道AD转换/单片机PC上位机RS232串口方波输出显示报警显示图2-1系统总设计框图3硬件部分设计3.1单片机系统介绍以及报警显示方波输出本设计采用的单片机芯片为AT89C51，提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双