一种简易数字电压表的设计与制作.doc
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1、一种简易数字电压表的设计与制作1引言在电量的测量中,电压、电流和频率是最基本的三个被测量,而电压的测量最为常见,现在学生使用的数字万用表能够测量多种电量,并且具有一定的精度,使用方便。为了让学生更好地了解数字电压表的工作原理,从而激发他们对单片机课程的学习兴趣,本文从软硬件设计、proteus仿真、制作实物、误差分析几个方面着手,阐述数字电压表的工作原理、数据的程序处理方法、数字信号软件滤波原理。2.硬件设计硬件电路设计由4个部分组成:a/d转换电路,at89c51单片机系统,led显示系统、测量电压输入电路。硬件电路设计框图如图1所示。其总设计框图如下:此电路的工作原理是:+5v模拟电压信号
2、通过变阻器vr1分压后由adc08008的in0通道进入(由于使用的in0通道,所以 adda,addb,addc均接低电平),经过模/数转换后,产生相应的数字量经过其输出通道d0-d7传送给at89c51芯片的p0 口,at89c51负责把接收到的数字量经过数据处理,产生正确的7段数码管的显示段码传送给四位led,同时它还通过其四位i/o口p2.0、 p2.1、p2.2、p2.3产生位选信号控制数码管的亮灭。简易数字直流电压表的硬件电路已经设计完成,就可以选取相应的芯片和元器件,利用proteus软件绘制出硬件的原理,并仔细地检查修改,直至形成完善的硬件原理图。但要真正实现电路对电压的测量和
3、显示的功能,还需要有相应的软件配合,才能达到设计要求。3.软件设计根据模块的划分原则,将该程序划分初始化模块,a/d转换子程序和显示子程序,这三个程序模块构成了整个系统软件的主程序,如图2所示。整个程序设计的核心在于对a/d转换的数据进行处理,包括数字滤波处理,数据小数位数的处理等。a/d转换子程序用来控制对输入的模块电压信号的采集测量,并将对应的数值存入相应的内存单元。显示子程序采用动态扫描实现四位数码管的数值显示,在采用动态扫描显示方式时,要使得led显示的比较均匀,又有足够的亮度,需要设置适当的扫描频 率,当扫描频率在70hz左右时,能够产生比较好的显示效果,一般可以采用间隔10MS对led进行动态扫描一次,每一位led的显示时间为1MS。
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