【毕业设计】数字电压表 ㊣ 精品文档 值得下载

高。

而现在，数字电压表的发展已经是非常的成熟，就原理来讲，它从原来的，二种已发展到多种，在功能上讲，则从测单参数发展到能测多种参数从制作元件来看，发展到了集成电路，准确度已经有了很大的提高，精度高达读数每秒几万次，而相对以前，它的价格也有了降低了很多。

数字电压表的设计目前实现电压数字化测量的方法仍然模数转换的方法。

而数字电压表种类繁多，型号新异，目前国际仍未有统的分类方法。

而常用的分类方法有如下几种按用途来分有直流数字电压表，交直流数字电压表，交直流万用表等。

按显示位数来分有位，位，位，位，位等。

按测量速度来分有低准确度，中准确度，高准确度等。

按测量速度来分有低速，中速，高速，超高速等。

但在日常生活中，数字电压表般是按照原理不同进行分类的，目前大致分为以下几类比较式，电压时间变换式，积分式等。

在电量的测量中，电压电流和频率是最基本的三个被测量。

其中，电压量的测量最为经常。

而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为种必不可少的测量仪器。

另外，由于数字式仪器具有读数准确方便精度高误差小灵敏度高和分辨率高测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式电压表就是基于这种需求而发展起来的数字电压表的设计数字电压表设计两种方案设计数字电压表有多种的设计方法，方案是多种多样的，由于大规模集成电路数字芯片的高速发展，各种数字芯片品种多样，导致对模拟数据的采集部分的不致性，进而又使对数据的处理及显示的方式的多样性。

又由于在现实的工作生活中，电压表的测量测程范围是比较大的，所以必须要对输入电压作分压处理，而各个数据处理芯片的处理电压范围不同，则各种方案的分段也不同。

下面介绍两种数字电压表的设计方案。

由数字电路及芯片构建这种设计方案是由模拟电路与数字电路两大部分组成，模拟部分包括输入放大器转换器和基准电压源数字部分包括计数器译码器逻辑控制器振荡器和显示器。

其中，转换器是它的核心器件，它将输入的模拟量转换成数字量。

模拟电路和数字电路是相互联系的，由逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将转换器中个组模拟开关接通或断开，保证转换正常进行。

转换结果通过计数译码电路变换成段码，最后驱动显示器显示出相应的数值。

此方案设计其优点是，设计成本低，能够满足般的电压测量。

但设计不灵活，都是采用纯硬件电路。

很难将其在原有的基础上进行扩展。

由单片机系统及转换芯片构建这种方案是利用单片机系统与模数转换芯片显示模块等的结合构建数字电压表。

由于单片机的发展已经成熟，利用单片机系统的软硬件结合，可以组装出许多的应用电路来。

此方案的原理是模数转换芯片的基准电压端，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。

模数转换芯片将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号，然后通过对单片机系统进行软件编程，使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号，通过定的算法计算出被测量电压的值。

最后单片机系统将计算好了的被测电压值按定的时序送入显示电路模块加以显示。

此方案不仅能够继承上种方案的各种优点，还能改进上种设计方案设计不灵活，难与在原基础上进行功能扩展等不足。

数字电压表的设计单片机简介及本设计单片机的选择常用单片机的特点比较及本设计单片机的选择综合上章提到的两种设计方案的各方面优点及其在现在的所设计电压表的实用性，我们选择第二种电压表设计方案，即由单片机系统及数字芯片构建的方法来我们本次设计。

在这设计中，我们涉及到了个关键系统模块单片机系统模块，而目前单片机的种类是很繁多的，主要有主流的位单片机和高性能的位单片机，结合本设计各方面因素，位单片机对于本设计已经是绰绰有余了，但将用哪种类的单片机呢。

在这里，不得不先简单的介绍下几种常用的单片机。

单片机是指个集成在块芯片上的完整计算机系统，具有个完整计算机所需要的大部分部件，内存，总线系统等。

而目前常用的单片机的位有系列单片机，单片机，单片机。

应用最广的位单片机还是的系列单片机。

系列单片机的特点是硬件结构合理，指令系统规范，加之生产历史悠久，世界有许多芯片公司都买了的芯片核心专利技术，并在其基础上扩充其性能，使得芯片的运行速度变得更快，性价比更高。

单片机是公司推出较新的单片机，它的显著特点是高性能，低功能，高速度，指令单周期为主，但性格方面比单片机要高。

有专门的方向寄存器。

虽然有转强的驱动电压，但口使用不比单片机方便。

单片机系列是美国微芯公司的产品，也是市面上增长最快的单片机之，属精简指令集单片机，其特点是高速度，高性能，但在性格方面比单片机要高，也有专门的方向寄存器，口使用不比单片机方便。

综合以上各种单片机的基本性能及本设计的满足需要，我们将选择系列单片机。

数字电压表的设计本设计使用的单片机接如下图所示。

数字电压表的设计图转换芯片与单片机的连接时钟电路就单片机内部每个部件要想协调致地工作，必须在统口令时钟信号的控制下工作。

单片机工作所需要的时钟信号有两种产生方式，即内部时钟方式和外部时钟方式。

图是内部时钟方式单片机内部有个构成振荡器的增益反相放大器，引脚和分别是此放大器的输入端和输入端，这个放大器与作为反馈元件的片外晶振起构成自激振荡器。

在该图中，电容和取，晶体的振荡频率取，晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快。

实际连接如图所示数字电压表的设计图时钟部分电路图复位电路用的复位电路如图所示。

当单片机上电，立即复位。

电容和电阻实现上电自动复位。

复位也是使单片机退出低功耗工作方式而进入正常状态的种操作。

图上电及按键复位电路图显示电路设计本电路的显示模块主要由个位体的段数码管构成，用于显示测量到的电压值。

它是个共阳极的数码管，每位数码管的数字电压表的设计和端都各自连接在起，用于接收的口产生的显示段码。

，引脚端为其位选端，用于接收的口产生的位选码。

本系统采用动态扫描方式。

扫描方式是用其接口电路把所有数码管的个比划段和同名端连在起，而每个数码管的公共极各自地受线控制。

从字段输出口送出字型码时，所有数码管接收到相同的字型码，但究竟是哪个数码管亮，则取决于端。

端与单片机的接口相连接，由单片机输出位位选码到接口，控制何时哪位数码管被点亮。

在轮流点亮数码管的位扫描过程中，每位数码管的点亮时间极为短暂。

但由于人的视觉暂留现象，给人的印象就是组稳定显示的数码。

动态方式的优点是十分明显的，即耗电省，在动态扫描过程中，任何时刻只有个数码管是处于工作状态的。

具体原理图如图图数码管动态显示电路数字电压表的设计系统的调试完成了系统的硬件设计，制作和软件编程之后，要使系统能够按设计意图正常运行，必须进行系件和软件调统调试。

调试分了硬试。

硬件调试硬件调试的主要任务是排除硬件故障，其中包括设计的和工艺性故障等。

检查所设计的硬件电路板所有的器件和引脚是否正确，尤其是电源的连接是否正确检查各总线是否有短路的故障。

检查开关按键是否正常，是否连接正确，为了保护芯片，应先对各座电位进行检查，确认无误后再插入芯片。

将芯片的仿真插头插入单片机插座进行调试，检查各接口是否满足设计的要求，有正常的程序测试硬件电路的好坏。

软件件调试软件调试的任务是利用开发工具进行在线仿真调试，发现和纠正程序的，同时也能发现硬件的故障。

软件调试是个模块个模块进行的。

首先单独调试各子程序是否能够按照预期的功能，接口电路的控制是否正常。

最后调试整个程序。

尤其注意的是各模块间能否正确的传递参数。

检查显示模块程序。

观察在上是否能够显示相应的字符。

检查按键模块程序。

检查转换模块程序。

可以在硬件电路的输入端输入已知的几个电压，分别观察上是否显示相应的电压值。

检查数据的转换模块程序。

软硬联调该系统存在软件和硬件的紧密联系。

软硬件都调试通过后，整个系统连接仍会存在很多麻烦。

首先检查部分，然后是单片机，最后是数码管，依次排除障碍。

数字电压表的设计总调试。

当相应的各模块环节都正确后，可程序下载到单片机。

接上电源运行。

再检查所有功能，观察是否能预期的样。

如果样，说明设计成功完成数字电压表的设计数据结果分析系统调试和校准设计完成之后，我们要对数据进行调试。

调试过程可以利用对部分给定电压的测量结果分析来完成。

首先要校对零点将转换器的模拟输入端口接地，即让电压为，此时可以调整的值，直至显示电压为时为止。

校准零点之后，就可以进行测试了。

测试数据调试完后，对电路进行精确准确进行调试，为了保证精确度，要多测几个点，除了零点和满度值外，再选两个中间值进行比较，测试结果如下表所示表测试数据输入值测量值以上数据符合要求，测试成功。

数字电压表的设计总结由于本设计使用的是高效的系列单片机作为核心的测量系统，以及高精度，高速度，高抗干扰的转换器。

使得本直流电压表具体精度高，灵敏度强，性能可靠，电路简单，成本低的特点。

因为平时所需要测量的被测电压的电压值不是个定值，多多少少都有些微小的变化。

因此本设计为之增加了可测秒内平均电压的电压值。

大大的提高了测量的准确性。

使直流电压表有着较高的智能水平。

此设计是单片机应用系统的开发性实验。

通过此设计可知在单片机系统开发过程应注意以下事项。

硬件的选择。

选择适合设计目地的元器件是个重要的方设计环节。

不能以元器件是否是最高性能作为选择元器件的标准。

往往高性能器件的价格也是较高的。

应根据项目设计的需要选择元器件，能够满足设计需要作为标准选择元器件。

因为单片机系统设计是硬件和软件相结合的设计，所以系统和硬件和软件必须紧密配合，协调致。

应不断调整硬软件设计，以提高系统工作效率。

单片机的应用如今已经是在工业，电子等方面展示出了它的优越性，利用单片机在设计电路逐渐成了趋势，它与外围电路再加上软件程序就可以构建任意的产品，使得本设计成为现实。

随着单片机的日益发展，它必将在未来显示出更大的活力，为电子设计更多精彩。

对于数字电压表而言，功能将会越来越强大。

数字电压表的设计致谢通过这阶段的努力，我的毕业论文数字电压表终于完成了，这意味着大学生活即将结束。

在大学阶段，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与各位老师同学和朋友的关心支持和鼓励是分不开的。

在本论文的写作过程中，我的导师康海静老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到遍又遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循