多功能直流电压表的设计与实现
多功能直流电压表的设计与实现
一、引言直流电压是电子电路中一项最基本的电学量，因此直流电压表被广泛应用于工业生产和科学研究中。传统直流电压表只具备测量功能，不能满足实际应用需求。本文设计了一款多功能直流电压表，主要包括测量、记录、显示等方面的功能，同时具有压力控制、安全保护等多项优秀特性，能够满足多种场景的应用需求。
二、设计方案 1.基本原理多功能直流电压表采用细分式结构模拟技术，通过模拟电路、数字电路和微处理器构成。基本原理为直流电压分压，将待测电压与分压器分压后的标准电压进行比较，根据比较结果通过数字处理形成相应的显示数据。
2.测量功能多功能直流电压表实现了高精度的直流电压测量，测量范围从10mV至1000V，分辨率达到10μV。并具备频率测量功能，可以精确测量电源的电压频率。同时，该设计增加了用户可设定测量范围和自动切换功能，让用户能够在不同场合下方便地进行测量。
3.记录功能多功能直流电压表还具备记录功能。通过微处理器实现的存储器芯片进行数据的记录，能够记录最大值、最小值、平均值和峰峰值等参数并显示。此外，用
户也可以使用串口接口将记录的数据传输到计算机上，方便后续数据处理和分析。
4.显示功能多功能直流电压表采用超大尺寸的液晶屏幕加上灯光补偿技术，保证在不同环境下都能够清晰显示结果数据，而且能够实现自动亮度调节。此外，该设计还集成了音量设置功能，方便用户在噪声环境下进行测量。
5.压力控制功能压力控制模块能够对被测量的电实验线路进行监测，确保被测量电路电压在合理范围内。当被测量电路的电压超出设定范围时，该模块能够发出报警信号，以保障实验的安全性。
6.安全保护功能多功能直流电压表还配置了防误触功能和过压保护模块。该模块能有效地保护设备的安全性，避免逆向电压或电流等原因对设备造成损坏。
三、实现方法 1.硬件实现硬件部分主要由直流电压分压、超大尺寸液晶屏幕、自动亮度控制电路、压力控制电路、安全保护电路、显示控制电路等部分组成。
2.软件实现软件实现部分采用微处理器单片机技术，主要包括数据采集、数据反馈、显示控制、压力控制、数据记录等多种功能，并配合图形化操作界面，提供更加智能化的使用体验。使用的编程语言为C语言。
四、实验结果经过多次实验和优化，多功能直流电压表成功地实现了测量、记录和显示等多项功能，能够提供
高精度、高稳定性的直流电压数据，并通过压力控制模块和安全保护模块有效地保障了实验安全。同时，该设计还具备操作简单、易于上手的特性，能够适用于多种场景的应用需求。
五、总结多功能直流电压表的设计和实现，不仅仅是对传统直流电压测量仪器的创新，更是对现代检测仪器智能化发展趋势的践行。在今后的电子、机械等行业中，多功能直流电压表的应用前景无疑是十分广泛的。本设计方案所使用的技术和方法也为今后多项检测仪器的创新和智能化提供了一定的参考意义。
基于51单片机的直流数字电压表设计
基于51单片机的直流数字电压表设计 概述： 直流数字电压表是一种用于测量直流电压的仪器，它通过将电压信号转换为数字形式，并显示在数码管上，实现对电压的准确测量。本文将介绍基于51单片机的直流数字电压表的设计原理和实现方法。 一、设计原理： 1.1 电压信号采集： 直流数字电压表的第一步是采集待测电压信号。常用的采集方法是使用一个分压电路将待测电压降低到合适的范围，再通过运算放大器将其放大到合适的电平。51单片机的模拟输入引脚可以接受0-5V的模拟电压信号，因此可以直接将放大后的信号接入单片机进行采集。 1.2 模数转换： 采集到的模拟电压信号需要经过模数转换（A/D转换）才能被单片机读取和处理。51单片机内部集成了一个10位的A/D转换器，可以将输入的模拟电压转换为相应的数字量。通过设置不同的参考电压和采样精度，可以实现对不同电压范围的准确测量。 1.3 数码管显示： 经过模数转换后，得到的数字量需要通过数码管进行显示。51单片
机的IO口可以通过控制段选和位选的方式，将数字量转换为相应的数码管显示。可以根据需要选择常用的七段数码管或者液晶显示屏进行显示。 二、设计实现： 2.1 硬件设计： 硬件设计包括电路原理图设计和PCB布局设计两个部分。电路原理图设计主要包括电压采集电路、运算放大器、A/D转换器和数码管驱动电路等部分。PCB布局设计需要考虑信号的走线和电源的分布，以保证电压信号的准确采集和显示。在设计过程中，需要注意地线和信号线的分离，以减少干扰。 2.2 软件设计： 软件设计主要包括单片机的程序编写和调试。首先需要编写采集模拟电压信号和进行A/D转换的程序，将转换后的数字量存储在单片机的内部存储器中。然后编写数码管驱动程序，将存储的数字量转换为相应的数码管显示。最后，通过按键或者旋转编码器等方式，可以实现对量程和精度的选择。 三、设计优化： 3.1 精度优化： 为了提高直流数字电压表的测量精度，可以采用更高精度的A/D转换器，增加参考电压的精度，或者通过校准电路对测量误差进行校
多功能直流电压表的设计与实现
多功能直流电压表的设计与实现 一、引言直流电压是电子电路中一项最基本的电学量，因此直流电压表被广泛应用于工业生产和科学研究中。传统直流电压表只具备测量功能，不能满足实际应用需求。本文设计了一款多功能直流电压表，主要包括测量、记录、显示等方面的功能，同时具有压力控制、安全保护等多项优秀特性，能够满足多种场景的应用需求。 二、设计方案 1.基本原理多功能直流电压表采用细分式结构模拟技术，通过模拟电路、数字电路和微处理器构成。基本原理为直流电压分压，将待测电压与分压器分压后的标准电压进行比较，根据比较结果通过数字处理形成相应的显示数据。 2.测量功能多功能直流电压表实现了高精度的直流电压测量，测量范围从10mV至1000V，分辨率达到10μV。并具备频率测量功能，可以精确测量电源的电压频率。同时，该设计增加了用户可设定测量范围和自动切换功能，让用户能够在不同场合下方便地进行测量。 3.记录功能多功能直流电压表还具备记录功能。通过微处理器实现的存储器芯片进行数据的记录，能够记录最大值、最小值、平均值和峰峰值等参数并显示。此外，用
户也可以使用串口接口将记录的数据传输到计算机上，方便后续数据处理和分析。 4.显示功能多功能直流电压表采用超大尺寸的液晶屏幕加上灯光补偿技术，保证在不同环境下都能够清晰显示结果数据，而且能够实现自动亮度调节。此外，该设计还集成了音量设置功能，方便用户在噪声环境下进行测量。 5.压力控制功能压力控制模块能够对被测量的电实验线路进行监测，确保被测量电路电压在合理范围内。当被测量电路的电压超出设定范围时，该模块能够发出报警信号，以保障实验的安全性。 6.安全保护功能多功能直流电压表还配置了防误触功能和过压保护模块。该模块能有效地保护设备的安全性，避免逆向电压或电流等原因对设备造成损坏。 三、实现方法 1.硬件实现硬件部分主要由直流电压分压、超大尺寸液晶屏幕、自动亮度控制电路、压力控制电路、安全保护电路、显示控制电路等部分组成。 2.软件实现软件实现部分采用微处理器单片机技术，主要包括数据采集、数据反馈、显示控制、压力控制、数据记录等多种功能，并配合图形化操作界面，提供更加智能化的使用体验。使用的编程语言为C语言。 四、实验结果经过多次实验和优化，多功能直流电压表成功地实现了测量、记录和显示等多项功能，能够提供
多通道数字电压表设计
摘要 本课题实验主要采用MCS -51芯片和ADC0809芯片来完成一个多通道数字电压表的设计，能够对输入的0～5 V的8路直流电压进行测量，并通过4个 LED数码管进行显示，测量误差约为±0.02 V。该电压表的测量电路主要由四个模块组成：A/D转换模块、单片机及其外围电路模块，显示控制模块及通道选择模块。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MCS -51来完成，其负责把ADC0809传送来的数字量经一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；另外它还控制着ADC0809芯片的工作。显示模块主要由7段数码管组成，显示测量到的电压值及通道。 关键字：多通道数字电压表、ADC0809、MCS-51。 Abstract The experiment is mainly to make a simple digital voltage meter with the adoption of MCS-51 and ADC0809 chips which can measure the input analog DC voltage of 0～5 V . It shows the voltage through an integral digital code tube of 7 pieces of LED. The measuring error is about ±0.02 V. The circuit of the Voltage meter is mainly consisted of three mould pieces: A/D converting mould piece, data processing mould piece and manifestation controlling mould piece. A/D converting is mainly completed by the ADC0809, it converts the collected analog data into the digital data and transmits the outcome to the manifestation controlling mould piece. Data processing is mainly completed by the MCS-51chip, it processes the data produced by the ADC0809 chip and generates the right manifestation codes, also transmits the codes to the manifestation controlling mould piece. Also, the AT89C51 chip controls the ADC0809 chip to work. Manifestation controlling mould piece is mainly consisted of the digital code tube , it shows the voltage measured by the voltage meter. KEYWORDS:simple digital voltage meter , ADC0809 , MCS-51. 前言 数字电压表出现在50 年代初，六十年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM。它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。 目前实现电压数字化测量的方法仍然是模-数（A/D）转换的方法，而数字电压表种类繁多，
多路数字电压表的设计
8.3 多路数字电压表的设计 数字电压表是电子测量中经常用到的电子器件，传统的指针式电压表功能单一、精度低、不能满足数字时代的要求。而采用单片机的数字电压表精度高、抗干扰能力强、可扩展性强、使用方便，在日常生活中广泛应用。 8.3.1 多路数字电压表的功能要求 多路数字电压表的功能要求如下： (1) 输入电压为8路。 (2) 电压值的范畴为0～5V。 (3) 测量的最小分辨率为0.019V，测量误差为 0.02V。。 (4) 能通过显示器显示通道和通道电压，有效位数为小数点后两位 8.3.2 多路数字电压表的总体设计 多路数字电压表的总体结构如图8.9所示，处理过程如下：先用A/D转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成正比关系运算得到对应的模拟电压值，然后把模拟值通过显示器显示出来，另外可以通过按键选择通道。 图8.9 多路数字电压表的总体结构图 根据系统的功能要求，控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换器采用ADC0808(0809)。ADC0808(0809)是8位的A/D转换器。当输入电压为5.00V时，输出的数据值为255(0FFH)，因此最大分辨率为0.0196V(5/255)。ADC0808(0809)具有8路模拟量输入端口，通过3位地址输入端能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间依次轮流改变3位地址输入端的地址，就能依次对8路输入电压进行测量。显示器采用LCD显示器，显示效果好。按键可只设定一个，用于选择显示的当前通道。 8.3.3 多路数字电压表硬件电路 多路数字电压表具体硬件电路如图8.10所示。
D 7 D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0 E R W R S V S S V D D V E E 图8.10 多路数字电压表的电路原理图 其中，ADC0808(0809) 的数据线D0～D7与AT89C52的P2口相连，地址输入端 ADDA 、ADDB 、ADDC 与AT89C52的P3口的低3位P3.0、P3.1、P3.2相连，地址锁存控制端ALE 和启动信号START 连接在一起与P3.7相连，数据输出允许控制端OE 与P3.6相连，转换结束信号EOC 与P1.3相连。ADC0809的时钟信号输入端CLOCK 与P1.4相连，而P1.4由定时/计数器0控制，每10μs 取反一次，则CLOCK 的时钟周期为20μs ，频率为50KHz ，满足ADC0808(0809)的时钟要求。参考电压VREF+接+5V 电源，参考电压VREF-接地，则当输入电压为5.00V 时，输出的数据值为255(0FFH)，当输入电压为0V 时，输出的数据值为0(00H)，最大分辨率为0.0196V(5/255)。 显示器LCD1602的数据线与89C 52的P0口相连，RS 与P1.7相连，R/W 与P1.6相连，E 端与P1.5相连。按键只设定了一个K1，与AT89C52的P1.0，用于进行通道选择，当按下一次，通道加1，显示下一个通道。 8.3.4 多路数字电压表软件程序 多路数字电压表系统软件程序由主程序、A/D 转换子程序和显示驱动程序组成，这里只介绍主程序、A/D 转换子程序。 1．主程序 主程序流程如图8.11所示。首先是对定时计数器和LCD 初始化，在LCD 上显示提示信息，然后进入循环，在循环中依次为：调用A/D 转换子程序对8个通道转换一次，
数字直流电压表
摘要 本文介绍了用ADC0832集成电压转换芯片和ATC89C52单片机设计制作的数字直流电压表。在测量仪器中，电压表是必须的，而且电压表的好坏直接影响到测量精度。具有一个精度高、转换速度快、性能稳定的电压表才能符合测量的要求。为此，我们设计了数字电压表，该系统有三个部分：数据采集，数据处理和显示，终端接收，主要由ADC0832转换器和单片机ATC89C52构成，A/D转换器在单片机的控制下完成对模拟信号的采集和转换功能，最后由译码器74LS164和LED数码显示器构成的显示部分来显示采集的电压值。此设计通过调试完全满足设计的指标要求。电路设计简单，设计制作方便有较强的实用性。 关键词：模数转换器ADC0832；单片机ATC89C52；数字电压表; 译码器74LS164; LED数码显示器
摘要 (1) 第一章电压表概述 (4) 第二章总体方案设计 (6) 2.1信号采集分析 (6) 2.1.1信号采集 (6) 2.1.2 A/D转换器的选取 (8) 2.2控制与显示方法分析 (8) 2.2.1单片机系统分析 (9) 2.2.2显示分析 (10) 2.3传输方式分析 (11) 第三章系统硬件设计 (12) 3.1单片机及外围电路的设计 (12) 3.1.1 单片机的选择 (12) 3.1.2复位和振荡电路的设计 (13) 3.2数据采集电路 (14) 3.2.1 A/D转换的一般步骤 (14) 3.2.2 ADC0832内部功能与引脚介绍 (14) 3.2.3 AT89C52单片机 (16) 3.2.3 ADC0832与ATC89C52单片机的接口方法 (17) 3.3 LED显示电路和译码器74LS164 (18) 3.3.1 LED显示电路 (18) 3.3.2 译码器74LS164 (18) 3.3.3 LED与74LS164的接口方法 (19) 3.4通信电路 (20) 第四章系统软件设计 (22) 4.1 数字电压表系统软件设计方案确定 (22) 4.2数字电压表应用程序设计 (24) 4.3 LED显示程序 (24) 第五章总结 (26) 参考文献 (27)
51单片机的数字电压表设计
51单片机的数字电压表设计 随着科技的快速发展，单片机在许多领域得到了广泛应用。51单片机作为一种常见的单片机，具有功能强大、易于编程等优点，因此在数字电压表设计中具有独特优势。本文将介绍如何利用51单片机设计数字电压表。 数字电压表的电源电路通常采用直流电源，可以通过变压器将交流电转换为直流电，再经过滤波和稳压电路，将电压稳定在单片机所需的电压范围内。 数字电压表的信号采集电路可以采用电阻分压的方式，将待测电压分压后送入单片机进行测量。为了提高测量精度，可以采用差分放大器对信号进行放大和差分输出。 51单片机内置ADC模块，可以将模拟信号转换为数字信号。在数字电压表中，可以使用ADC模块对放大后的模拟信号进行转换，得到数字信号后进行处理和显示。 数字电压表的显示电路可以采用液晶显示屏或LED数码管，将测量结果以数字形式显示出来。液晶显示屏具有显示清晰、亮度高、视角广等优点，但价格较高；LED数码管价格便宜、亮度高、寿命长，但显
示内容有限。 数字电压表的主程序主要完成电压的采集、A/D转换和显示等功能。主程序首先进行系统初始化，包括设置ADC模块参数、初始化显示等；然后不断循环采集电压信号，将采集到的模拟信号转换为数字信号后进行处理和显示。 51单片机的ADC模块可以通过特殊功能寄存器进行配置和控制。在数字电压表的软件设计中，需要编写ADC模块驱动程序，以控制ADC 模块完成模拟信号到数字信号的转换。具体实现可以参考51单片机的ADC模块寄存器定义和操作指南。 数字电压表的显示程序需要根据显示硬件选择合适的显示库或驱动 程序。在编写显示程序时，需要将采集到的数字信号转换为合适的数值，并将其显示在显示屏上。具体实现可以参考所选显示库或驱动程序的文档说明。 精度问题：数字电压表的精度直接影响到测量结果的质量。为了提高测量精度，可以采用高精度的ADC模块和合适的信号处理技术。同时，需要注意信号采集电路中电阻的精度和稳定性。 抗干扰问题：在实际应用中，往往存在各种干扰因素，如电源波动、
实验十 多功能数字电表和万用表的设计(部分)
12级电科专业《专业实验》安排表（2015下半年） 说明：14周3 103 每一时间段实验为4学时，下午上课时间：14:30-17:30 每次实验上课前需认真预习相关实验内容并写好预习报告 每位学生准备8张16开实验报告纸，8张32开原始记录纸。 讲义份数：导热系数？份, 电源特性？份, 声光电路？份。 所开设实验的房间管理由各位老师自己承担。 理学院物理实验室 2015.09.06 实验十多功能数字电表和万用表的设计 数字电表以它显示直观、准确度高、分辨率强、功能完善、性能稳定、体积小易于携带等特点在科学研究、工业现场和生产生活中得到了广泛应用。数字电表工作原理简单，完全可以让同学们理解并利用这一工具来设计对电流、电压、电阻、压力、温度等物理量的测量，从而提高大家的动手能力和解决问题能力。 【实验目的】 1、了解数字电表的基本原理及常用双积分模数转换芯片外围参数的选取原则、电表的校准原则以及测量误差来源。 2、了解万用表的特性、组成和工作原理。 3、掌握分压、分流电路的原理以及设计对电压、电流和电阻的多量程测量。 4、了解交流电压、三极管和二极管相关参数的测量。 5、通过数字电表原理的学习，能够在传感器设计中灵活应用数字电表。 【实验仪器】 1、DH6505数字电表原理及万用表设计实验仪。 2、四位半通用数字万用表。（自备） 3、示波器。（自备）
4、ZX25a 电阻箱。（自备） 【实验原理】 一、数字电表原理 常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓模拟量，指针式仪表可以直接对模拟电压和电流进行显示。而对数字式仪表，需要把模拟电信号(通常是电压信号)转换成数字信号，再进行显示和处理。 数字信号与模拟信号不同，其幅值大小是不连续的，就是说数字信号的大小只能是某些分立的数值，所以需要进行量化处理。若最小量化单位为∆，则数字信号的大小是∆的整数倍，该整数可以用二进制码表示。设∆=0.1mV ，我们把被测电压U 与∆比较，看U 是 ∆的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N (二进制)。一般情况下，N ≥1000即可满足 测量精度要求(量化误差≤1/1000=0.1%)。所以，最常见的数字表头的最大示数为1999，被称为三位半(3 1/2)数字表。如：U 是∆ (0.1mV )的1861倍，即N =1861，显示结果为186.1(mV )。这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路和小数点选择位，就可以测量显示-199.9～199.9mV 的电压，显示精度为0.1mV 。 1、双积分模数转换器（ICL7107）的基本工作原理 双积分模数转换电路的原理比较简单，当输入电压为Vx 时，在一定时间T1内对电量为零的电容器C 进行恒流（电流大小与待测电压Vx 成正比）充电，这样电容器两极之间的电量将随时间线性增加，当充电时间T1到后，电容器上积累的电量Q 与被测电压Vx 成正比；然后让电容器恒流放电（电流大小与参考电压Vref 成正比），这样电容器两极之间的电量将线性减小，直到T2时刻减小为零。所以，可以得出T2也与Vx 成正比。如果用计数器在T2开始时刻对时钟脉冲进行计数，结束时刻停止计数，得到计数值N2，则N2与Vx 成正比。 双积分AD 的工作原理就是基于上述电容器充放电过程中计数器读数N2与输入电压Vx 成正比构成的。现在我们以实验中所用到的3位半模数转换器ICL7107为例来讲述它的整个工作过程。ICL7107双积分式A/D 转换器的基本组成如图1所示，它由积分器、过零比较器、逻辑控制电路、闸门电路、计数器、时钟脉冲源、锁存器、译码器及显示等电路所组成。下面主要讲一下它的转换电路，大致分为三个阶段： 第一阶段，首先电压输入脚与输入电压断开而与地端相连放掉电容器C 上积累的电量，然后参考电容Cref 充电到参考电压值Vref ，同时反馈环给自动调零电容C AZ 以补偿缓冲放大器、积分器和比较器的偏置电压。这个阶段称为自动校零阶段。 第二阶段为信号积分阶段（采样阶段），在此阶段Vs 接到Vx 上使之与积分器相连，这样电容器C 将被以恒定电流Vx/R 充电，与此同时计数器开始计数，当计到某一特定值N1（对于三位半模数转换器，N1=1000）时逻辑控制电路使充电过程结束，这样采样时间T1是一定的，假设时钟脉冲为T CP ，则T1=N1*T CP 。在此阶段积分器输出电压Vo=-Qo/C(因为Vo 与Vx 极性相反)，Qo 为T1时间内恒流（Vx/R ）给电容器C 充电得到的电量，所以存在下式： Qo= dt R Vx T *1 ⎰=1T R Vx (1)
基于单片机的直流数字电压表的设计
常用电子设备维护实践实习报告 学院：信息学院 专业班级：电信10-1班 姓名：黄致伟 学号：3100718122 设计题目：基于单片机的直流电压表的设计
目录 目录............................................... 错误！未定义书签。 1 题目名 (2) 2 功能和技术指标要求 (2) 3 国内外相关情况概述.............................. 错误！未定义书签。 3.1 数字电压表简介............................. 错误！未定义书签。 3.2 国内外的发展现状与趋势 (3) 4 技术方案 (4) 4.1 检测的基本原理 (4) 4.2 总体技术方案 (4) 5 硬件设计 (5) 5.1 各模块电路介绍 (5) 5.1.1 单片机模块 (5) 5.1.2 A/D转换电路模块 (6) 5.1.2.1 A/D转换芯片的选择 (6) 5.1.2.2 ADC0809工作原理.................. 错误！未定义书签。 5.1.2.3 ADC0809与单片机的接口方法...... 错误！未定义书签。 5.1.3 显示电路模块.......................... 错误！未定义书签。 5.1.4.1 1602LCD主要技术参数： ........... 错误！未定义书签。 5.1.4.2 引脚功能说明 (10) 5.1.4复位电路模块........................................................错 误！未定义书签。 5.1.5 晶振电路模块 (11) 5.1.6量程转换电路模块..............................................................错 误！未定义书签。 5.1.7时钟电路模块................................ 错误！未定义书签。 5.1.8电源电路模块......... .................... 错误！未定义书签。 6 总体电路原理图 (14) 7 PCB图： (15) 8 软件设计 (16) 8.1 主程序设计 (16) 8.2 AD转换子程序 (17) 8.3 显示子程序 (18) 9 硬件调试 (19) 9.1 调试步骤 (19) 9.2 可能出现的问题解答 (19) 10 软件调试 ...................................... 错误！未定义书签。 11 显示结果及误差分析 (20) 11.1 显示结果 (22) 11.2 误差分析 (23) 12 实习总结： (24)
直流数字电压表设计方案及原理
直流数字电压表设计方案及原理 直流数字电压表是一种用于测量直流电压的电子设备。其设计方案及原理如下： 设计方案： 1. 选择合适的电压测量范围：根据实际需求选取合适的电压测量范围，可以是几个固定的范围或可调节的范围。 2. 选择适当的电压分压电阻：为了避免将高电压直接施加在测量电路上，通常会使用电压分压电阻将输入电压降低到安全范围内。 3. 选择合适的运算放大器：运算放大器用于放大电压信号，并将其转换为数字信号。选择合适的运算放大器可以保证测量的准确性和稳定性。 4. 添加A/D转换器：A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号，以便于微处理器或显示器进行处理和显示。 5. 添加微处理器或显示器：微处理器可以对转换后的数字信号进行处理、计算和显示。显示器可以直接显示测量结果。 原理： 1. 电压分压：通过选择合适的电阻进行电压分压，将输入电压降低到运算放大器可接受的范围内。 2. 运算放大器放大：运算放大器将输入电压放大到合适的范围内，通常使用差分放大器进行放大，并通过负反馈控制放大倍数。 3. A/D转换：通过A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号。A/D转换器将连续的模拟信号离散化为一系列数字值，通常使用逐次
逼近型或积分型A/D转换器。 4. 数字处理和显示：微处理器对转换后的数字信号进行处理和计算，可以进行单位转换、数据平滑等操作，并将结果显示在显示器上。 总结： 直流数字电压表通过电压分压、运算放大、A/D转换和数字处理等步骤，将输入的直流电压转换为数字信号，并通过显示器显示测量结果。设计方案需要选择合适的电压测量范围、电压分压电阻、运算放大器、A/D转换器和显示器，以保证测量的准确性和稳定性。
基于FPGA的数字直流电压表的设计
基于FPGA的数字直流电压表的设计基于FPGA的数字直流电压表的设计 文献综述 随着电子技术的发展，当前数字电子系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流发展的引擎就是日趋进步和完善的ASIC设计技术[1]。而数字电压表作为数字电子系统的核心与基础，其设计与开发，已经有多种的类型和款式。其中以单片机为基础的数字电压表设计和可编程逻辑器件为基础的数字电压表设计为典型，这两种类型的数字电压表各有特点，但是都是要经过AD数模转换器将模拟信号转换成数字信号直接显示在LED上[2]。 一、方案比较 基于单片机的数字电压表的实现，依靠的是硬件电路，并通过软件程序的控制，最后对输入模拟信号进行AMD转换，数据处理，驱动数码管显示被测电压。它的设计包括硬件电路的设计、软件设计两个部分，主要依靠软件来实现功能[3]。单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、受到了很大的欢迎，可它的不足之处就在于设计繁琐，资源利用率不高，集成化程度不够高等的方面[4]。 基于可编程逻辑器件的数字电压表整个系统可分为三大部分：AD控制模块，BCD码转换模块以及扫描显示模块。其测量精度高、灵活性和可扩展性好[5]。可编程逻辑器件主要包括FPGA和CPLD。FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）基本结构包括可编程的CLB（Configurable Logic Block，可配置逻辑块）阵列组成、可编程的IMO模块与负责CLB之间传输信号的可编程连接点。CPLD（Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件）包括逻辑阵列块、IMO控制块、可编程连接阵列。FPGA与CPLD虽然结构截然不同，但都可以用于复杂的逻辑电路，可使用相同的工具和硬件描述语言（如VHDL，Verilog HDL等）开发设计[6]。但是，两者仍有些不同之处，例如两者的内部布线方式不同。FPGA属于“分段式布线”，布线距离较远，经由垂直信道与水平信道的可编程交叉接点构成接点网，逻辑使用率高，但会使内部延迟时间不固定。CPLD属于“连续式布线”，使用PIA连接阵列以编程逻辑块之间的连接，延迟时间固定。 在设计中，FPGA比CPLD更有灵活性，CPLD的设计是修改内部固定连接电路的逻辑功能，设计对象是“逻辑块”，而FPGA则是改变内部连接的布线，设计对象是“逻辑门”。因为流程的不同，通常FPGA的集成度较高，具有更复杂的布线结构。两者之间主要的区别在于以下方面：
积分式直流数字电压表设计报告
积分式直流数字电压表设计报告 积分式直流数字电压表 摘要:本设计采用单片机AT89C52作为积分式直流数字电压表的核心，实现对A/D转换模块电路输出信号的处理，运算并将处理后的数据送液晶显示器显示，采用软件实现自动校零功能，单片机控制继电器的驱动电路实现自动量程转换。 频率转换电路，由单片机内部的计数器对直流电压采集系统采用双积分电压—A/D转换电路的输出频率进行计数，并由软件实现对计数值的运算及线性化处理。由于采用双积分A/D转换电路，该电压表抗干扰能力强。由于采用软件线性化处理，分辨率高，200mv档分辨率可达0.01mV，2V档分辨率达0.1mV，并且两档的测量误差均小于等于0.02% 。 一(方案设计与论证: 1(总体方案设计与比较 方案一:直流信号采集转换采用BCD码输出的双积分型A/D转换电路，输出信号经译码电路译码送LED显示。原理框图如图1所示。整个系统采模拟控制方式，但要实现高精度要求硬件电路复杂，该硬件电路难以实现复杂运算。
低切通换滤UI 开波关器 地 方案二:采用单片机AT89C52作为积分式直流数字电压表的核心，实现对A/D 转换模块输出信号的处理，运算并将处理后的数据送液晶显示器显示，软件实现自动校零功能。直流电压采集系统采用双积分V—F(电压—频率)转换电路。 用单片机控制继电器实现自动量程转换功能。程序框图如下 电电V-有低量测量UI 压压I源通程校零跟跟变积滤切切换随随换分波换器器器 双D触基准电压负恒流源电子开关发器 PWM脉宽 调制 LCD液脉冲输晶显示出驱动二进制 计数器 单片机处理高频输出标准时钟 比较以上两种方案，方案一是模拟控制方式，而模拟控制难以实现高精度控制和计算，控制方案的改善也比较麻烦。方案二是采用AT89C52为核心的单片机系统，可以灵活实现采集数据的线性处理，并且可容易实现自动校零及自动量程转换功能。由于单片机具有较强的运算功能，因此能实现较高的精度。经过对两种方案的比较，本设计采用方案二。 二(模块电路设计分析 系统硬件以89C52单片机为核心，包括四个模块电路:电源电路，信号采集处理模块电路，单片机系统数据处理模块，液晶显示模块。 1信号采集处理模块 (1)前端电路处理电路
基于单片机的交直流数字电压表的设计
基于单片机的交直流数字电压表的设计 一、前言 数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，这有别于传统的以指针加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。目前数字万用表的内部核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字万用表的准确度，本文A/D转换器采用ADcosog对输人模拟信号进行转换，控制核心AT89csl再对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号。 在现代检测技术中常需用高精度数字电压表进行现场检测将检测到的数据送入微计算机系 统，完成计算、存储、控制和显示等功能。本文中数字电压表的控制系统采用A丁89C5，单片 机，A/0转换器采用A0c0809为主要硬件，实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统 的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，调节工作可实现自动化。还可以方便地进 行8路A/O转换量的测量，远程测量结果传送等功能。数字电压表可以测量O一SV的8路输入 电压值，并在四位匕EO数码管上轮流显示或单路选择显示。 二、方案的论证 系统硬件主要包括四个部分: AD转换、中央控制单元、显示单元和报音单元。图中模拟直流信号VA通过AD采集转换电路,转变为相应的二进制数字信号VD,再进入单片机构成的中央控制单元。而显示和报音电路部分,则是通过中央控制单元完成的。中央控制单元采用89S51芯片。 三、总体设计 3.1、基本工作原理 数字电压表可以测量0一5的8路电压值。89C51为8位处理器，当0809输入电压为5.00V时，输出数据为255(FFH)。因此最大分辩率为O.O196V(5/255)。如要获得更高的精度要求，应采用12位、13位的A/D转换器。数字电压显示可能有偏差，可以通过校正0809的基准电压来解决，或者用软件编程来校正测量值。本系统用单片机89C51构成数字电压表控制系统，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。 3.2、硬件总体设计 硬件电路设计主要包括:89C51单片机系统，刀D转换电路，显示电路。测量最大电压为SV，显示最大值为5.00V。图l是数字电压表硬件电路原理图。
多量程直流数字电压表
电子技术课程设计报告 专业班级： 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 自动化与电气工程学院
设计课题题目： 多量程直流数字电压表 一、设计任务与要求 1．设计并制作一个直流稳压电源，设计要求为 （1） 输入电压为220V （2） 输出电压为±5V 2．设计一个2 1 3 直流数字电压表，设计要求为 分辨率 （1） 测量量程：基本量程：200mV 0.1mV 扩展量程：2V 1mV 20mV 0.01mV （2） 测量范围： 0mV~2V (3 ) 显示范围：十进制数0~1999 （4） 使用双积分A/D 转换器ICL7107完成直流电压的数字化转换 二、电路原理分析与方案设计 1. 设计要求分析 数字电压表由电阻网络（量程调整）、直流放大（运放组成）、电压极性判断、A/D 转换、数码（液晶）显示等部分组成。 直流数字电压表主要完成对电位器或外部电压的测量与显示。因此，为了适应不同大小的的待测模拟电压信号，应该有测量量程的选择功能。ICL7107是双积分式三位半A/D 转换器，可构成基本量程200Mv,而扩展量程2V 可由电阻电位器分压，20mV 量程可由运放放大。 2. 方案设计 （1）±5V 直流稳压电源 首先通过中心抽头的18V 电源变压器，输出电压经过四个二极管组成的桥式整流电路整流后通过电容滤波，然后通过三端稳压管LM7805和KV7905分别对正负电压进行稳压，在对输出电压进行滤波，从而得到较为稳定的±5V 直流稳压电源。 （2）2 13直流数字电压表 将输入电压分别通过电阻电位器和μA741运放放大器进行缩小和放大，将输出信号输入到ICL7107 A/D 转换器V-IN 端，经过A/D 转换电路、参考电压电路、复位电路、时钟电路等电路完成数据转换及传输，最后通过2 1 3 数码管进行显示。 三、单元电路分析与设计 1．单元电路原理分析 电源： (1) 电源变压器
电工多量程直流电压表电流表的设计
电工多量程直流电压表电流表的设计 电工技术项目教程电工多量程直流电压表电流表的设计【项目内容】电路模型和电路中的物理量电路中常用元器件的认识; 电源和负载基尔霍夫定律及应用。电压源、电流源及等效变换戴维南定理多量程直流电压表、电流表电路的设计。【项目知识目标】了解电路的组成,电路模型的概念理解电路中的物理量的意义,电流、电压的正方向和参考正方向的概念; 掌握电路中电位的计算方法、电功率的计算理解电阻串联电路的等效变换及分压公式,电阻并联电路的等效变换及分流公式,较熟练地进行一般电阻混联电路的等效变换掌握基尔霍夫电流和电压定律,掌握支路电流法,能较熟练地利用支路电流法求解较复杂的电路; 理解电压源和电流源的特性,掌握两种电源模型的等效变换的方 法理解戴维�1�7�1�7定理,掌握用戴维南定理求解电路的方法能分析实际的直流电路。电工技术项目教程任务2.1 认识电路〖任务描述〗在人们的生活实践、生产实践及其他各类活动中,已普遍地使用电能,可以说人们已离不开电能的使用。电路是传输或转换电能不可缺少的"载体"。本任务学习电路的组成及作用、理想电路元件及电路模型;电路中的物理量;电阻器、电容器、电感器的参数,电流与电压的关系;简单直流电路的连接及测试。〖任务目标〗了解电路的组成,电路模型的概念,电阻器、电容器、电感器的作用; 理解电路中的物理量的意义,电流、电压的正方向和参考正方向的概念;掌握电路中电位、电功率的计算方法,电阻、电容、电感的电流与电压的关系;掌学习安装简单直流照明电路;学会使用稳压电源、直
流电压表、电流表的使用方法。电工技�1�7�1�7项目教程1.电路的组成及作用2.理想电路元件及电路模型3.电路中的物理量 例2.1 如图2.3所示电路,已知 试求分别以A点、B点为参考点时,各点的电位V A 、V B 、V C 、V D 及U CD 。解以A 点为参考点时V A =0V(零电位点的电位为零) V B =-I 3 R 3 =10×6=60(V) V C =I 1 R 1 =4×20=80(V) V D =I 2 R 2 =6×5=30(V) U CD =V C -V D =8030=50(V) 以B点为参考点时V B =0V V A =I 3 R 3 =10×6=60(V) V C =E 1 =140(V) V D =E 2 =90(V) U CD =V C -V D =14090=50(V) S R L R o E 图2.2 电路模型图2.3 例2.1图E 2 E 1 R 1 R 2 R 3 A B I 1 I 2 I 3 C D 电工技术项目教程例2.2 图2.6所示为某电路的部分电路,已知E=4V, R=1Ω,求(1)当Uab= 6V,I=(2)当Uab=1V,I=bI图2.6 例2.2图ERa 解(1)设定电路中物理量的参考方向如图2.6所示�1�7�1�7 (A) I>0表明电流的实际方向与参考方向一致。(2) (A) I<0表明电流的实际方向与参考方向相反。 b I 图2.6 例2.2图 电工技术项目教程例2.3 在如图2.8所示的电路中,已知I=1A,U1=12V,U2=8V,U3=4V 。求各元件功率,并分析电路的功率平衡关系。图2.8 例2.3图 IU3U1U2ACB 解元件A:电压U1和电流I为非关联参考方向P 1 =-U1I=-12×1=-12(W) P1 <0,说明元件产生12W功率,元件A为电源。元件B:电压U2和电流I为关联参考方向P2=U2I=8×1=8(W)
简易数字直流电压表的设计
电子制作课程考核报告 课程名称简易数字直流电压表的设计 学生姓名贾晋学号********** 所在院(系)物理与电信工程 专业班级电子信息工程1302 指导教师秦伟 完成地点 PC PROTEUS 2015年 6 月 13 日
简易数字直流电压表的设计 简易数字直流电压表的设计 摘要本文介绍一种基于AT89C51单片机的简易数字电压表的设计。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换芯片为ADC0808，它主要负责把采集到的模拟量转换为数字量再传送到数据处理模块。数据处理则是由芯片AT89C51来完成，主要负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；并且,它还控制着ADC0808芯片工作。 该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-200V的模拟直流输入电压值，并通过数码管显示。 关键词单片机；数字电压表；AT89C51；ADC0808
目录 1 引言............................................................................................... 2 总体设计方案............................................................................... 2.1设计要求 ............................................................................... 2.2 设计思路 .............................................................................. 2.3 设计方案 .............................................................................. 3 详细设计....................................................................................... 3.1 A/D转换模块 .................................................................... 3.2 单片机系统 ........................................................................ 3.3 时钟电路 ............................................................................ 3.4 LED显示系统设计 ........................................................... 3.5 总体电路设计 .................................................................... 4 程序设计....................................................................................... 4.1 程序设计总方案 ................................................................ 4.2 系统子程序设计 ................................................................ 5 仿真............................................................................................. 5.1 软件调试 (11) 5.2 显示结果及误差分析 ........................................................ 结论................................................................................................. 参考文献........................................................................................... 附录...................................................................................................
数字直流电压表设计[1].
电子技术 课程设计报告 题目名称：直流数字电压表的设计姓名： 学号： 班级： 指导教师：
目录 一.摘要 二•课程设计与任务要求 （一）设计目的 （二）设计要求 三•总体设计思路与方案选择 四•所用器件介绍 （一）双积分MC14433功能介绍 （二）MC14511B功能介绍 （三）MC1413功能介绍 （四）基准电源MC1403功能介绍 五•设计框图与工作原理，测量电压的转换与显示原理六•数字电压表的安装调试 七•元器件清单 八•心得体会 九•参考文献
直流数字电压表 一•摘要： 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，抗干扰能力强等优点而被广泛应用。 数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，由电阻网络（量程调整）、直流放大（运放组成）、电压极性判断、A/D转换、数码（液晶）显示等部分组成。PZ158A 系列直流数字电压表具有6½位显示，可测量0.1 µV —1000V直流电压。该表由于采用了微处理器和脉冲调宽模数转换技术，自动校零，数字模拟滤 波等技术，从而赋予本表极其稳定的零位和良好的线性和抗干扰能力，本表还带 有RS232C接口，可方便地与计算机系统相连接，组成数据采集系统。采用八位VFD或LED显示，其中PZ158A/1为单量程（0.2V）VFD显示，读数清晰，光色柔和，适宜在科研、工业、国防等各种领域内使用。 本设计给出基于MC14433双积分模数转换器的一种电压测量电路。数字电压表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。该系统由MC144333位半A\D转换器、 MC1413七路达林顿驱动器阵列、MC4543BCD七段锁存-译码-驱动器、基准电源MC1403和共阳极LED发光数码管组成。本次设计的简单直流数字电压表的具体功能是：最高量程为1999V，分四个档位量程，即0~1.999V, 0~19.99V0~199.9V, 0~1999V，可以通过调档开关来实现各个档位。 直流数字电压表具有如下特点： 1显示清晰直观，读数准确； 2准确度高； 3分辨率高； 4测量范围宽； 5扩展能力强； 6集成度高，功耗低； 7抗干扰能力强。