最低频率为fmin=fmc/232,根据采样定律,重建信号频率最高可达fmc/2,饭通常取最高频率为fmax=fmc/3。
AD9835封装图如下:
图3
3.3信号发生电路
图4
3.4显示电路
显示电路选用LED数码管作为显示器件,且采用动态显示方式。
图5LED显示电路
四、元器件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
R1
1/8W碳膜电阻
360Ω
1
R2
1/8W碳膜电阻
3.9KΩ
1
C1、C2
电容器
100uF
2
C3、C4
电容器
0.1uF
2
C5、C6
电容器
0.01uF
2
AD9835
芯片
1
CRYSTAL
晶振
25MHZ
1
AT89LS51
芯片
1
五、元器件识别与检测
路设计与实现过程中难免要对一些电子器件进行识别及检测。
尤其是电阻、电容、电感及二极管和三极管在电子电路是非常常见的,所以对这些元器件进行细致的识别和检测具有重大意义!
1、电阻器
普通电阻一般用四色环来表示电阻器的阻值和误差,靠近电阻器端头的为第一条色环,其余依次为第二、第三、第四条色环。
第一条色环表示第一位数,第二条色环表示第二条数。
先熟记第一、二环每种颜色所代表的数。
可这样记忆:
棕=1,红=2,橙=3,黄=4,绿=5,蓝=6,紫=7,灰=8,白=9,黑=0。
第三条色环表示倍乘,即表式有效数字后应加0的个数。
棕=1,红=2,橙=3,黄=4,绿=5,蓝=6,紫=7,灰=8,白=9,黑=0,金表示有效数字后乘以0.1,银表示有效数字后乘以0.01。
第四条色环表示误差范围。
金:
5%、银:
10%、无色:
20%
精密电阻器一般用五条色环表示,器前三色环表示有效数字,第四色环表示倍乘,最后一色环表示误差,表示误差的色环除金、银、无色之外还有棕(1%)、红(2%)、绿(0.5)、蓝(0.25%)、紫(0.1%)。
对于电阻值的大小可以通过电压表的欧姆当进行测量。
由上便可分辨并检测我们常见的色环电阻。
2、电容器
在各种电子设备中,调谐、耦合、滤波、去耦、隔断直流电、旁路交流电等,都需要用到电容器。
电容容量的基本单位是“法拉”(F),1法拉的1/1000000(百万分之一)是1微法(μF),1微法的1/1000000是1pF(1微微法,或1皮法)。
它们之间的关系是百万(或称10的6次方)进位关系。
我们常用的电容有:
电介电容:
多数在1μF以上,直接用数字表示。
如:
4.7μF、100μF、220μF等等。
这种电容的两极有正负之分,长脚是正极。
瓷片电容:
多数在1μF以下,直接用数字表示。
如:
10、22、0.047、0.1等等,这里要注意的是单位。
凡用整数表示的,单位默认pF;凡用小数表示的,单位默认μF。
如以上例子中,分别是10P、22P、0.047μF、220μF等。
电容的标志方法:
(1)直标法:
用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上。
(2)文字符号法:
用数字、文字符号有规律的组合来表示容量。
文字符号表示其电容量的单位:
P、N、u、m、F等。
和电阻的表示方法相同。
标称允许偏差也和电阻的表示方法相同。
小于10pF的电容,其允许偏差用字母代替:
B——±0.1pF,C——±0.2pF,D——±0.5pF,F——±1pF。
(3)色标法:
和电阻的表示方法相同,单位一般为pF。
小型电解电容器的耐压也有用色标法的,位置靠近正极引出线的根部,所表示的意义如下表所示:
颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰
耐压4V6.3V10V16V25V32V40V50V63V
在对电容器的测量中可以通过电压表的测电容当对其量值进行测量。
3、电感器
电感器的种类:
电感器的种类很多,而且分类方法也不一样。
通常按电感器的形式分有固定电感器、可变电感器、微调电感器。
按磁体的性质分,有空心线圈、磁芯线圈。
按结构特点分有单层线圈、多层线圈、蜂房线圈等。
各种电感线圈都具有不同的特点和用途。
但它们都是用漆包线、纱包线、镀银裸铜线,绕在绝缘骨架上、铁芯或磁芯上构成,而且每圈与每圈之间要彼此绝缘。
为适应各种用途的需要,电感线圈做成各式各样的形状。
电感器的主要参数:
(1)电感量,电感量的单位为亨利,简称亨,用H表示,毫亨用mH表示;微亨用μH表示。
(1H=103mH=106μH)电感量的大小与线圈的圈数、线圈的直径、线圈内部是否有铁芯或磁芯、线圈的绕制方式有关系,圈数越多,电感量越大;线圈内有铁芯、磁芯的要比同样的空心线圈的电感量大得多。
(2)品质因数(Q值),品质因数是电感线圈的一个主要参数,它反映了线圈质量的高低。
通常也称为Q值。
Q值与构成线圈的导线粗细、绕法、单股线还是多股线有关。
如果线圈的损耗小,Q值就高。
反之,损耗大,则Q值就小。
(3)分布电容,由于线圈每两圈(或每两层)导线可以看成是电容器的两块金属片,导线之间的绝缘材料相当于绝缘介质,即相当于一个很小的电容,这一电容称为线圈的分布电容。
由于分布电容的存在,将使线圈的品质因数Q值下降,为此将导线用多股线或线圈绕成蜂房式。
对天线线圈则采用间绕法,以减少分布电容。
在电感线圈的测量中,用万用表的欧姆档R×10或R×1档,测量电感器的阻值,若为无穷大,表明电感器断路;若电阻很小,表明电感器正常。
4、二极管
根据二极管正向电阻小,反向电阻大的特点可判别二极管的极性。
关键是搞清所用万用表两表笔对应的电池电压极性是什么。
若使用的是指针式万用表,则黑表笔(插入表上的“-”孔中)接的是表内电池的正极,红表笔(插入“+”孔中)是负极。
若使用的是数字万用表则相反,红表笔(插入V.Ω孔)是正极,黑表笔(插入C0M孔)是负极。
但其数字万用表的电阻档不能用来测量二极管,而要用二极管档。
(1)用指针式万用表测试二极管的方法有:
普通二极管的测试。
用万用表的红
表笔接二极管的阴极,黑表笔接二极管的阳极,测得是正向电阻,将红黑表笔对调,测得是反向电阻。
对于锗小功率二极管,正向电阻一般在100~1000Ω之间;对于硅管,一般在几百到几千Ω之间。
反向电阻,无论是硅管还是锗管,一般都在几百千欧姆以上,且硅管比锗管大。
由于二极管是非线性元件,用不同倍率的欧姆档或不同灵敏度的万用表测量时,所得到的数据是不同的,但正、反向电阻相差几百倍的规律不变。
测量时,要根据二极管的功率大小和种类,选择不同倍率的欧姆档。
小功率二极管一般用R×100或R×1k档,中、大功率二极管一般用R×1或R×10档。
发光二极管的测试。
发光二极管可用万用表R×10k档测量其正、反向电阻,当正向电阻小于50kΩ,反向电阻大于200kΩ时均为正常,如正、反向电阻均为无穷大,说明此管已损坏。
普通二极管的极性判别。
用万用表的电阻档,R×1k或R×100档测二极管的电阻值。
如果阻值较小,表明为正向电阻,此时黑表笔所接触的一端为二极管的阳极,红表笔所接触的为二极管的阴极。
如所测的阻值很大,表明为反向电阻值,此时黑表笔所接触的一端为二极管的阴极,红表笔所接触的为二极管的阳极。
(2)用数字式万用表测量二极管有:
极性判别。
将数字万用表置于二极管档
红表笔插入“V.Ω”插孔,黑表笔插入“COM”插孔,这时红表笔接内电源正极,黑表笔接内电源负极。
将两支表笔分别接触二极管的两个电极,如果显示溢出符号“1”,说明二极管处于截止状态;如果显示在1V以下,说明二极管处于正向导通状态,此时红表笔所接的是管子的正极,黑表笔所接的是管子的负极。
好坏的判别。
将数字万用表置于二极管档,红表笔插入“V.Ω”插孔,黑表笔插入“COM”插孔。
当红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极时,显示值在1V以下;当红表笔接二极管的负极,黑表笔接二极管的时正极,显示溢出符号“1”说明被测二极管正常。
若两次测量均显示溢出,表明二极管内部断路。
若两次测量均显示“000”,表明二极管已击穿短路。
5、三极管
晶体三极管是应用最广的电子器件之一,由于它有两种载流子参与导电,所以又称为双极型三极管。
它有两个PN结,按PN结的不同构成,可分为NPN和PNP两大类型。
如按结构划分,有点接触型和面接触型;按材料分有硅管和锗管;按工作频率分有高频管和低频管;按功率分有大功率管、中功率管、小功率管。
由于三极管种类多,参数特性不一,因此在使用时务必分清,不能马虎。
三级管的判别与检测。
(1)型号及外观的一般识别:
国产三极管型号命名通常有五个部分,第一部分是“3”,代表三极管,第二部分通常是A、B、C、D等字母,表示材料和特性,由此便可知此管是硅管还是锗管,是PNP型还是NPN型,从外形上看,金属圆形封装的管子,其管帽较长的几乎都是锗管,在锗管中,又几乎是PNP管居多;其管帽较短的几乎都是硅管,且NPN管居多。
(2)用万用表检测出三极管的型号和管脚。
双极型三极管的测试及性能判断时,要准确地了解三极管的参数,需用专门的测量仪器进行测试,如JT-1晶体管特性图示仪。
当不具备这样的条件时,用万用表也可以粗略判断晶体管性能的好坏。
判别三极管的管脚位置,可用万用表的欧姆档测其阻值加以判别。
在三极管极间电阻的测量中,通过测量三极管极间电阻的大小,可判断管子质量的好坏,也可看出三极管内部是否有短路、断路等损坏情况。
在测量三极管极间电阻时,要注意量程的选择,否则将产生误判或损坏三极管。
测小功率管时,应当用R×1k或R×100k档,不能用R×1或R×10k档,因为前者电流较大,后者电压较高,都可能造成三极管的损坏。
但在测量大功率锗管时,则要用R×1或R×10档。
因它的正、反向电阻较小,用其它档位容易发生误判。
对于质量良好的中、小功率三极管,基极与集电极、基极与发射极正向电阻一般为几百欧姆到几千欧姆,其余的极间电阻都很高,约为几百千欧姆。
硅材料的三极管要比锗材料的三极管的极间电阻高。
当测得正向电阻近似于无穷大时,表明管子内部断路。
测得反向电阻很小或为零时,说明管子已击穿或短路。
②三极管穿透电流的测量。
对于PNP管,红笔接集电极,黑表笔接发射极,用R×1k档测得阻值应在50Ω以上。
此值越大,说明管子的穿透电流越小,管子的性能优良,若阻值小于25KΩ,说明管子的穿透电流大,工作不稳定并有很大噪声,不宜选用。
对于NPN管,应将表笔对调测试其电阻值,阻值应比PNP管大很多,一般应在几百千欧姆左右。
由此,我们便可对三极管的主要参数进行测量了。
六、硬件制作与调试(软件编程与调试)
软件调试的主要任务是排查错误,错误主要包括逻辑和功能错误,这些错误有些是显性的,而有些是隐形的,可以通过仿真开发系统发现逐步改正。
Proteus软件可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真,用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。
Proteus支持的微处理芯片包括8051系列、AVR系列、PIC系列、HC11系列及Z80等等。
Proteus可以完成单片机系统原理图电路绘制、PCB设计,更为显著点的特点是可以与uVisions3IDE工具软件结合进行编程仿真调试。
本系统的调试主要以软件为主,其中,系统电路图的绘制和仿真我采用的是Proteus软件,而程序方面,采用的是C语言,用Keil软件将程序写入单片机
函数如下:
七.设计心得
基于单片机的数字电压表使用性强、结构简单、成本低、外接元件少。
在实际应用工作应能好,测量电压准确,精度高。
系统功能、指标达到了课题的预期要求、系统在硬件设计上充分考虑了可扩展性,经过一定的改造,可以增加功能。
本文设计主要实现了简易数字电压表测量一路电压的功能,详细说明了从原理图的设计、电路图的仿真再到软件的调试。
通过本次设计,我对单片机这门课有了进一步的了解。
无论是在硬件连接方面还是在软件编程方面。
本次设计采用了AT89C51单片机芯片,与以往的单片机相比增加了许多新的功能,。
以前在学单片机课程时只是对其理论知识有了初步的理解。
通过这次设计,对它的工作原理有了更深的理解。
通过对电路的调试以及对程序的调试,熟悉了单片机。
八.参考文献
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机械工业出版社,2004年10月
[2]王毓银.数字电路逻辑设计.高等教育出版社,2005年12月
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[4]谢维成、杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计实例.电子工业出版社,2006年3月
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