【34页】毕业论文_智能直流数字电压表的设计.doc源文档全文在线看 ㊣ 精品文档 值得下载

引言研究背景及意义单片机简介单片机的应用领域及发展趋势第章设计任务书第二章设计内容设计要求功能要求项目技术性能指标第三章系统原理及基本框图方案论证电源电路设计输入电路设计电路简介转换电路设计单片机主要特性芯片简介转换器的引脚功能及主要特性性能据输出方式及数字部分对应参数整定电压表显示电路电路简介口分配第四章软件设计时钟频率的确定监控程序设计序流程图第五章程序及元件清单程序元器件清单结束语参考文献附电路原理图开封大学机电工程学院电气自动化专业毕业论文摘要数字电压表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。

它显示清晰直观读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。

数字电压表是把连续的模拟量转换成不连续离散的数字形式，并加以显示的仪表。

数字电压表把电子技术计算技术自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在起，成为仪器仪表领域中而完整的个分支，数字电压表标志着电子仪器领域的场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。

电压测量是电子测量的最基本内容之，电子电路的许多特性，如频率特性调制度非线性失真系数等都可以视为电压的派生量，各种电路的工作状态，如谐振平衡饱和等，通常都用电压的形式来反映。

电子设备的各种控制反馈信号也主要表现为电压量。

本设计是利用单片机的种电压测量电路，该系统除了采用高精度双积分转换电路外，还增设了超限报警电路。

测量范围大且可调量程，数码管显示。

正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的原理，的特点，的功能和应用。

关键字数字电压表，双积分转换器，测量引言研究背景及意义数字电压表简称，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，还可与进行实时通信。

目前，由各种单片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，展示出强大的生命力。

新型数字电压表以其高开封大学机电工程学院电气自动化专业毕业论文准确度高可靠性高分辨率高性价比等优良特性倍受人们的青睐。

目前，数字电压表作为数字化仪表的基础与核心，已被广泛用于电子和电工测量工业自动化仪表自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。

数字电压表是诸多数字化仪表的核心和基础，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，本设计双积分转换器对输入模拟信号进行转换，控制核心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。

单片机简介单片机是种集成电路芯片，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，随机存取数据存储器，只读程序存储器，输入输出电路，可能还包括定时计数器，串行通信口，显示驱动电路，脉宽调制电路，模拟多路转换器及转换器等电路集成到块单块芯片上，构成个最小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。

图单片机控制系统的组成不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，我们要使用种单片机，必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。

这里的技术特征包括功能特性控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。

软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性及对电源的要求等等。

开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件包含可支持开发应用程序的软件资源及硬件资源。

要利用型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。

单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品家用电器智能仪器仪表过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。

开封大学机电工程学院电气自动化专业毕业论文单片机的应用领域及发展趋势单片机广泛应用于仪器仪表家用电器医用设备航空航天专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴在智能仪器仪表上的应用在工业控制中的应用在家用电器中的应用在计算机网络和通信领域中的应用。

现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从位位到位，数不胜数，应有尽有，有与主流系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。

纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有低功耗化微型单片化主流与多品种共存。

第章设计任务书开封大学机电学院届毕业设计任务书设计题目智能直流数字电压表设计适用专业电子信息工程技术应用电子技术等项目简介以单片机为核心，设计智能直流数字电压表。

功能要求具有开机自检自动量程转换功能使用交流电源，设置电源开关电源指示灯和电源保护功能。

项目技术性能指标直流电压量程分辨率量程测量误差读数满度值输入电阻测量速度每秒次显示方式位数码管显示被测电压值。

开封大学机电工程学院电气自动化专业毕业论文进度计划了解题目要求，搜集相关资料。

系统方案论证与选择，画出系统方框图，系统设计软硬件分工等。

单片机硬件资源分配，硬件各单元电路设计与计算。

画出各单元电路图，计算电路参数和元件参数，元器件选型。

进行硬件仿真实验，通过后列出元器件清单。

画出完整的电路图，板设计和相应的工艺设计。

软件设计。

资源分配程序流程图，编写调试程序。

软硬件联调。

对电路功能与性能是否达到设计要求进行评估，总结设计的特点和需要改进的地方，简述改进的方案。

写出毕业设计论文。

指导教师董卫军教研室主任意见签字第二章设计内容设计要求功能要求以单片机为核心，设计智能数字电压表。

具有开机自检自动量程转换。

使用交流电源，设置电源开关，电源指示灯和电源保护功能。

项目技术性能指标直流电压量程分辨率量程测量误差读数满度值输入电阻测量速度每秒次显示方式位数码管显示被测电压值。

开封大学机电工程学院电气自动化专业毕业论文第三章系统原理及基本框图方案论证方案被测电压本方案利用转换原理将被测模拟量转换成数字量，并通过控制系统即单片机用数字方式显示测量结果，各部分分别用电源供电种方法比较常用，并且技术也比较成熟，技术方面均能基本达到达技术要求方案二被测电压被测电压方案二系统方案框图本方案以专用真有效值转换芯片和转换器为核心来设计数字电压表，设计简单易输入电路转换器单片机显示电路电源电路键盘控制电路量程开关真有效值转换转换数码管电源部分开封大学机电工程学院电气自动化专业毕业论文行，而且可靠性较高以上两种方案比较而言，第种方法比较常用，并且技术也比较成熟，技术方面均能达到设计要求。

故采用方案。

电源电路设计由于单片机及所使用的芯片均为直流供电，经过变压器将其变为低压交流电压，低压电压经过桥式全波整流变成直流电压，再经过双电容滤波加集成稳压芯片和最终变成稳定的直流电压。

本电路还设计电路保护和电源指示灯。

电源电路原理图如下图电源设计图由于集成稳压器和具有很高的电压调整率把输入包含的交流成分和输入直流波动起加以抑制，从而使输出直流稳定，交流纹波减小，实验表明，在稳压器的稳压范围内，其稳压精度可达。

是保护二极管，用来防止在输入短路时输出电容和所存储的电荷通过稳压器放电而损坏器件输入电路设计电路简介由于该电压表要实现多量程测量，故而在本设计通过衰减电路与量程切换开关，以及集开封大学机电工程学院电气自动化专业毕业论文成放大器实现此功能，具体电路将在本节详细介绍。

和是继电器，和是电子开关是单通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端和输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。

幅值为的数字信号可控制峰值至的模拟信号。

当输入端时，所有的通道截止。

三位二进制信号选通通道中的通道，可连接该输入端至输出。

是公司利用动态校零技术和工艺制作的斩波稳零式高精度运放，它具有输入偏置电流小失调小增益高共模抑制能力强响应快漂移低性能稳定及价格低廉等优点是种高增益高共模抑制比和具有双端输入功能的运算放大器。

输入衰减器程控电压放大电路设输入衰减器的传输系数为，放大器的增益为。

输入衰减器和放大器增益控制由于转换器满度输入电压即放大器的输出电压所以量程总增益为，量程总增益，初步确定采用同相比例放大器，和量程不使用输入衰减器，由电子开关控制放大器增益或实现量程转换。

量程总增益，量程总增益，在两档由继电器接入的输入衰减器，配合或实现量程转换。

开封大学机电工程学院电气自动化专业毕业论文电路参数计算运放选斩波稳零运放。

组成输入衰减器，组成输入保护电路，组成高阻同相放大电路，组成量程转换电路。

继电器为电子开关。

运放的输入电阻远大于，所以。

因为，所以因为，所以，因为即，取，则选用开关二极管，为限流电阻，设流过的最大电流为，则由于最大允许输入电压为和，所以，使用的稳压二极管将同相端电位限制在。

为直流平衡电阻，其值应等于运放同相端到地的电阻约为转换电路设计转换电路的核心是和芯片下面对两者做下介绍。

单片机芯片介绍是种带字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能位微处理器，俗称单片机。

该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能位和闪烁存储器组合在单个芯片中，的是种高效微控制器，为