数字电压表.docx

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数字电压表

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1万字

摘要：

数字电压表（DigitalVoltmeter）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，由精度高、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。

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，示出强大的生命力。

与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。

本文介绍一种基于89S52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ICL7135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围直流0-±2000伏，使用LCD液晶模块显示，可以与PC机进行串行通信。

关键词：

电压测量，ICL7135，双积分A/D转换器，1601液晶模块

Abstract:

Theintroductionofacost-based89S52MCUavoltagemeasurementcircuits,thecircuitsusedICL7135high-precision,dual-scoringA/Dconversioncircuits,measuringscopeDC0-2000volts,theuseofLCDthatcanbecarriedoutwithaPCserialcommunications.Thepaperfocusesonprovidingasoftwareandhardwaresystemcomponentscircuit,introduceddoubleintegralcircuittheory,89S52featuresICL7135functionsandapplications,LCD1601functionsandapplications.

thecircuitdesigninnovative,powerful,canbeexpansionarystrong.

KeyWords:

DigitalVoltmeterICL7135LCD160189S52

摘要

单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU），随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路（PWM），模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。

这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。

本课题主要解决A/D转换、数据处理及显示控制等三个模块。

控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。

关键字介绍：

单片机，AT89C52，A/D转换，ADC0809，数据处理。

Abstract

Graduatetheprogramofdesignis"thedesignofsimpledigitalvolmeter".CheckonourconditionfortheaspectssuchasChipProcessortechnologyandprogrammingabilitymainly.ObserveactualprogrammingabilityaswellastheabilityofindependentanalysisanddesignChipProcessor.

ThisprogramsolvesthedatahandlingandconversionofA/Dmainlyandshowsthe3modularssuchascontrol.ControlsystemadoptsAT89C52onlyflatmachine,theconversionofA/DadoptsADC0809.

Keywordintroduction:

ChipProcessor,AT89C52,A/Dchanges,ADC0809，Datahandle.

目录

第一章绪论

第二章数字电压表

第三章系统设计

3．1功能要求及设计目标

3．2方案论证

3．3系统硬件电路设计

3．4系统程序的设计

3.4.1初始化程序

3.4.2主程序

3.4.3显示子程序

3.4.4模/数转换测量子程序

3．5性能分析

第四章主要硬件功能及介绍

4．1ADC0809

4.1.1主要特性

4.1.2内部结构

4.1.3外部特性（引脚功能）

4．2AT89C52

第五章　毕业设计总结

附录

附录一简易数字电压表的单片机控制源程序

附录二　参考文献

附录三　文献翻译单片机8051、ADC0809及或非门74LS02等共同组成数据采集系统的Ａ／Ｄ转换电路。

设有一路信号Vi（0-5V）从ADC0809的IN0通道输入，抵制输入端A、B、C均接地，这时IN0通道地址是00H。

0809是8位ADC，对0-5V的信号，其转换精度为20MV/级。

P27和WR、RD共同组成ADC0809的口地址和启动转换控制信号。

当P27=0时，指定ADC0809的口地址为71FFH；当8051的WR来到时，0809的ALE在脉冲的上升沿锁存地址信号，START在脉冲的高电平启动A/D转换。

再启用延时程序延时4ms，当输出允许信号OE为高电平时，转换结果经数据线D7-

数字电压表的设计测量0～5v的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。

测量最小分辨率为0.019v测量误差约为0.02v。

二设计报告

2.1设计如图，整机电路包括：

单片机时钟电路，复位电路，接受输出电路等。

单片机采用AT89S51芯片，A/D转换采用AD678芯片，通过译码器7448使LED固定显示电压值。

2.2AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元.AT89S51具有如下特点：

40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

2.3在单片机数据采集电路的设计中，做到了电路设计的最小化，即没有任何附加逻辑器件做接口电路，实现单片机对AD678转换芯片的操作。

AD678是一种高档的，多功能的12位转换器。

由于其内部自带有采样保持器，高精度参考电源，内部时钟和三态缓冲数据输出等部件，所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统，而且一次A/D转换仅需要5ms。

在电路应用中，AD678采用同步工作方式，12位数字量输出采用8位操作模式，即12位转换数字量采用两次读取的方式，先读取器高8位，再读取其低4位。

根据时序关系，在芯片选择/CS＝0时，转换端/SC由高到低变化一次，即可启动A/D转换一次。

再查询转换结束端/EOC，看转换是否已经结束，若结束则使输出有效。

12数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE，现读取高字节，再读取低字节。

由于电路中采用AD678的双极性输入方式，输入电压范围使-5～5V，根据公式V＝10（V）/4096）*D。

即可计算出所测电压V值的大小。

式中D为被测直流电压转换后的12为数字量值。

2.4采用74LS138作为译码器，外加反向驱动电路74ALS04。

通过译码在LED显示电压的多少。

单片机电压表C2008年07月14日星期一11:

56这个是一个单片机电压表的程序，用的是87C51，ADC0809，7447数码管驱动。

测交流250，直流500。

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#definen_trans125/*变比*/

#definemod_rms1.414/*有效值系数*/

#defineADCPORTXBYTE[0x7FFF]/*ADC端口*/

sbitADCEOC=0x97;/*P1.7=0x97,ADC转换查询位*/

sbitAC_DC=0xB5;/*T1=0xB5,判断交流还是直流*/

ucharLedBuf[3]={0,0,0};/*LED显示缓冲区,百位,十位,个位*/

ucharReadADC（void）;/*函数声明*/

uintADC_DP（void）;

voidLedDisplay（void）;

main（）/*主函数*/

{

SP=0x30;

while

（1）LedDisplay（）;/*调用显示函数循环读取并显示测得的内容*/

}

ucharReadADC（void）/*读取ADC单次转换结果*/

{

ucharx;

ADCPORT=ACC;/*启动ADC*/

ADCEOC=1;/*读取前先写1*/

while（ADCEOC==0）;/*等待ADC转换结束*/

x=ADCPORT;/*读取ADC转换结果*/

return（x）;

}

uintADC_DP（void）/*ADC采集数据处理*/

{

ucharm1,m2,m3,m4,m5,m6,m7,max,min;

floatn;

uinty;

m1=ReadADC（）;/*读取ADC转换结果7次*/

m2=ReadADC（）;

m3=ReadADC（）;

m4=ReadADC（）;

m5=ReadADC（）;

m6=ReadADC（）;

m7=ReadADC（）;

max=m1>m2?

m1:

m2;/*准备去掉一个最大值*/

max=max>m3?

max:

m3;

max=max>m4?

max:

m4;

max=max>m5?

max:

m5;

max=max>m6?

max:

m6;

max=max>m7?

max:

m7;

min=m1

m1:

m2;/*准备去掉一个最小值*/

min=min

min:

m3;

min=min

min:

m4;

min=min

min:

m5;

min=min

min:

m6;

min=min

min:

m7;

n=（m1+m2+m3+m4+m5+m6+m7-max-min）/5;/*去掉最值,再取平均值*/

AC_DC=1;/*读取前先写1,判断交直流*/

if（AC_DC==1）n=（5*n_trans*n）/（255*mod_rms）;/*交流换算公式,浮点计算*/

elsen=（5*n_trans*n）/255;/*直流换算公式,浮点计算*/

y=n;/*浮点结果取整*/

/*这个函数主要是实现数字滤波算法，滤去干扰得到较为准确稳定的测量结果，并使用变量y返回*/

return（y）;

}

voidLedDisplay（void）/*LED显示*/

{

/*这个是主要函数*/

uintm;

uchari;

m=ADC_DP;/*取ADC采集数据*/

m=m%1000;/*防止千位以上错误数据*/

i=（m-m%100）/100;/*取百位转换成LED代码*/

LedBuf[0]=i;/*填写led显示缓冲区*/

m=m%100;

i=（m-m%10）/10;/*取十位转换成LED代码*/

LedBuf[1]=i;

i=m%10;/*取个位转换成LED代码*/

LedBuf[2]=i;

if（LedBuf[0]==0）P1=0x1f;/*最高位为0不显示*/

elseP1=0x10|LedBuf[0];/*P1.4=1,百位LED控制线*/

if（LedBuf[0]==0&&LedBuf[1]==0）P1=0x2f;/*前2位全为0不显示*/

elseP1=0x20|LedBuf[1];/*P1.5=1,十位LED控制线*/

P1=0x40|LedBuf[2];/*P1.6=1,个位LED控制线*/

}

数字电流电压表

DP4四位半智能电压、电流测量控制仪表

1.特点

◎三组继电器组态输出

◎隔离电流变送输出（4-20mA）

◎采样速度小于8次/秒

◎带RS485.RS232通信接口

◎具有数据保持或峰值保持功能

2.型号说明

输入AA:

交流电流；AV：

交流电压；DA:

直流电流：

DV:

直流电压

通信：

缺省：

无2：

RS2324:

RS485

P:

上下限拨码设定功能缺省：

单显示

I:

电流变送输出缺省：

无变送输出

4位半数字表（缺省电源90-260VAC,外形尺寸：

48H×96W）

例：

DP4-IPAA50即为带拨码设定，变送输出4-20mA,交流50A输入，（配5A互感器）

3.型号种类

[1]交流数字电压表

型号量程分辨力电压互精度感器PT精度

DP4-PAV2020V1mV直接输入±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAV200200V10mV直接输入±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAV600600V100mV直接输入±0.5%F.S±2Digit

DP4-PAV3K3KV1V3KV:

100V±0.5%F.S±2Digit

DP4-PAV10K10KV1V10KV:

100V±0.2%F.S±2Digit

[2]直流数字电压表

型号量程分辨力精度

DP4-PDV0.2200mV10uV±0.1%F.S±2Digit

DP4-PDV22V100uV±0.1%F.S±2Digit

DP4-PDV2020V1mV±0.1%F.S±2Digit

DP4-PDV200200V10mV±0.1%F.S±2Digit

DP4-PDV500500V100mV±0.3%F.S±2Digit

[3]交流数字电压表

型号量程分辨力电流互感器CT精度

DP4-PAA0.2200mA10uA直接输入±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAA22A100uA直接输入±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAA2020A1mA20A/5A±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAA5050A10mA50A/5A±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAA100100A10mA100A/5A±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAA150150A10mA150A/5A±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAA200200A10mA200A/5A±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAA500500A100mA500A/5A±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAA10001000A100mA1000A/5A±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAA15001500A100mA1500A/5A±0.2%F.S±2Digit

DP4-PAA20002000A100mA2000A/5A±0.2%F.S±2Digit

[4]直流数字电压表

型号量程分辨力分流器DT精度

DP4-PDA0.0002200uA10nA直接输入±0.1%F.S±2Digit

DP4-PDA0.0022mA100nA直接输入±0.1%F.S±2Digit

DP4-PDA0.0220mA1uA直接输入±0.1%F.S±2Digit

DP4-PDA0.2200mA10uA直接输入±0.1%F.S±2Digit

DP4-PDA22A100uA直接输入±0.1%F.S±2Digit

DP4-PDA2020A1mA20A:

75mV±0.2%F.S±2Digit

DP4-PDA5050A10mA50A:

75mV±0.2%F.S±2Digit

DP4-PDA100100A10mA100A:

75mV±0.2%F.S±2Digit

DP4-PDA150150A10mA150A:

75mV±0.2%F.S±2Digit

DP4-PDA200200A10mA200A:

75mV±0.2%F.S±2Digit

DP4-PDA500500A100mA500A:

75mV±0.2%F.S±2Digit

DP4-PDA10001000A100mA1000:

75mV±0.2%F.S±2Digit

DP4-PDA15001500A100mA1500A:

75mV±0.2%F.S±2Digit

DP4-PDA20002000A100mA2000A:

75mV±0.2%F.S±2Digit

说明：

1.测量精度测试环境条件为：

温度25±2℃相对温度35－85％.

2.交流电流互感器其二次额定电流为5A,交流电压互感器其二次额定电压为100V,交直流电流分流器其二次额定　电压为75mV,其它输入配置订货时注明即可.如：

60mV分流器，其中未列之量程输入订货时注明.

3.型号中P参数为可选功能，也可选择其它功能.如：

通信、变送等.

3.技术参数

显示范围±1999（均值显示，真有效值显示需订做或另选型号）

显示红色数码管（14.2mmH）

频率范围40-200HZ（仅对交流，其它频率订货时注明，如400Hz等）

溢出显示“000”闪动

极性显示负信号“－”自动显示（只限直流表）

电源90～260VAC50/60z

控制输出RELAY:

常开，常闭触点，容量AC250V/3ADC30V/3ACOS￠=1

设定范围±19999变比可自由设定

重量约500g

4.安装尺寸

5.端子连接

数字电流表设计

摘要：

本设计主要是完成对交/直电流的测量，通过信号转化电路将电流值转化成电压数值完成其测量。

主要是通过放大电路将采样到的模拟量放大到和芯片相吻合的数字量，通过采样保持电路将采样的数字量保持住以便后面的芯片进行转换，从而完成电流数字量的测量。

以期使用简单、调整方便、功能完备。

设计思路:

将从电流互感器中采样的模拟电流量通过I/V转换电路转化成模拟的电压量，再通过放大电路将其转化到与芯片合适的量程内，通过将采样的模拟量进行保存以便与A/D转换芯片的转化，通过模数转换模块将采样的模拟量转化成数字量、最后通过单片机来控制所有芯片的工作和截止，完成LCD的显示。

芯片选择：

电流互感器（GCT-126B），放大电路（OP07系列），采样保持电路（LF398N），数模转换电路（ADC0809），单片机控制模块（80C51），LCD显示模块（EA-D2004OAR）。

关键词：

数字电流表设ji

[目录]

第1章绪论

第2章整体方案设计

第3章系统硬件设计

第4章系统软件设计

[摘要]

本设计方案则是以数字电路为基础向大家介绍一种基于精密检波电路和单片机而设计的数字式电流表。

该数字电流表利用精密检波电路的绝对值电路的原理来测量出被测信号的电流量。

测量范围0~100A。

测量精度±1%。

而且该数字电流表还可以做成同时测量出交、直流电压，交、直流电流的测量仪器。

只要加个开关加个电压测量电路即可。

文中阐述了构成该系统的原理、硬件的实现方法和软件的实现方法，还给出各部分的原理框图、电路图及程序流程图。

本设计方案中，我们通过对输入电流的取样、放大、精密检波及求出其平均值，再通过ADC0809以8031为中央处理单元（CPU）通过程序控制来达到我们所需要的数字显示的结果。

总之，在本方案中，我们的目的在于：

尽可能大地发挥数字电路的作用，设计便于使用、控制和可直观地观察到结果的数字式电流表。

[正文]

第1章绪论

数字测量技术是发展极为迅速的学科。

目前在数字测量技术中尚有许多问题需要解决或研究，这不仅涉及术语和分类方面，而且还包括探讨最有前途的测量方法、研究最佳电路和原理方案等方面的问题。

在现代社会中，随着人们对自然界认识的加深，测量的作用显得更加重要。

十七世纪伽里略曾说过：

“应当测量可测的全部量，并且应使目前不能测量的量变成可测的量。

”

随着测量信息量（被测物理量值的信息）的不断增加，对信息处理和利用的方法及质量要求越来越高。

可以把测量信息表示成连续或离散形式（连续或离散信号）。

离散形式的信息，由于其处理和远距离传输方便、抗干扰能力强、因此越来越得到广泛的应用。

第2章整体方案设计

电流无非就是交流电流和直流电流，但是电流的测量方法有许多种，下面就来讨论一下本方案的电流测量的选择方法。

2．1电流表直接测量法

直接测量电流的方法通常是在被测电流的通路中串入适当量程的电流表，让被测电流的全部或一部分流过电流表。

从电流表上直接读取被测电流值或被测电流分流值。

如上图所示电路，被测电流实际值为

式中R和R分别为信号源内阻和负载电阻。

R=R+R为回路值。

在上图（a）中电路中串接一个内阻为r的电流表，如上图（b）所示，则流过电流表的电流即电流表读数值为

......

[参考文献]

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[7]徐惠民.单片微型计算机原理接口应用[M].北京:

北京邮电大学出版社,