两端电压仍维持不变。因此从整流二极管负极端输出的信号是脉动直流电压，经过由和组成的平滑滤波器可滤掉交流纹波，得到的平均值电压，送至对进行转换。是交流电压档的校准电位器，调整可使整个转换器的电压放大倍数为倍，令仪表直接显示出被测电压的有效值，负半周时，为反向电流提供通路，是运放的频率补偿电容和还为提供个合适的偏置电压，以减小转换器对小信号进行放大时的波形失真。在本电路中，输入的是的交流信号，输出的是的直流信号，从信号幅度来看，并不要求电路进行任何放大，但是，正是电路本身具有的放大作用，才保证了其几乎没有损失地进行的信号转换。因此，这里使用的是低功耗的高阻输入运算放大器，其不灵敏区仅仅只有左右，其在普通数字万用表中大量使用，电路大同小异。如图所示。图自动量程接口切换电路基本原理自动量程切换接口由倍放大器电路欠量程识别电路换程控制电路组成。结构框图如图所示。图电路工作原理如下当电路上电后，换程控制电路自动将量程设置为最高挡，即衰减为，然后欠量程识别电路对放大后的输出进行判断。判断标准是以和它相配的转换器的输入上限作为其上限阀值，以作为其下限阀值为欠量程。若欠量程，则由换程控制电路控制量程由高到低变化至放大电路输出大于。若输入变化后可先使仪表复位到最高挡，再由电路自动根据减至合适量程为止。以上过程由硬件电路与单片机实现。整个接口的测量精度取决于放大电路的精度和欠量程识别电路的精度和稳定性，而换程速度则取决于多路模拟开关的响应速度和单片机换程信号。倍放大器电路通常，检测信号的放大采用集成运算放大器。运算放大器可以实现模拟信号的加减微分积分等运算。运算放大器电压增益高，输入阻抗大，输出阻抗小，根据负反馈电路的接法，可以实现反相运算同相运算和差动运算等。由于经传感器变换后的模拟电压信号有时是很微弱的微伏级信号，而般的通用放大器都具有毫伏级的失调电压和每度数微伏的温度漂移，显然是不能用于放大微弱信号的。因此在设计中要采用高精度运算放大器或测量放大器。高精度运算放大器，它具有极低的失调电压和偏置电流，温漂系数为，长期稳定性能指标为每月。具有较高的共模输入范围，共模抑制比以及极宽的供电电源范围从。倍放大器电路如图所示。利用运算放大器，可以把的电压放大到。如果把它应用在基本量程为的数字电压表上就相当于把分辨力提高了倍。倍放大电路图倍放大电路欠量程识别电路因为初始电压量程设置为最高挡，因此只需要欠量程信号比较即可调节量程。欠量程识别电路的原理示意图如图所示。该电路才用中的只运放构成下限阀值比较器，当小于时，输出低电平，表示欠量程信号当大于时，输出高电平，表示量程合适。将量程信号送给单片机进行高低电平判断，进而输出换程信号送给换程电路。图欠量程识别电路换程控制电路多路开关简介是个双向通道多路开关，它有个二进制控制输入端和个禁止输入端，并由位二进制信号来选择个通道中的个通道。当为时，通道断开，禁止模拟量输入当为，通道接通，允许模拟量输入。逻辑电平转换单元完成到的电平转换，因此这种多路开关输入电平范围广，数字量输入为，模拟量可达，这也是为什么将初始量程设置为最高挡的原因。二进制译码器用来对选择输入端的状态进行译码，并控制开关电路，使路开关接通，从而使输入输出通道相连。换程控制电路的原理示意图如图所示。该电路由分压电路多路模拟开关和单片机口组成。其作用是按输入条件信号欠量程信号原量程信号送给单片机进行判断，然后由单片机输出量程控制信号送入模拟开关的口选择相应通路选通，其满足下面要求的量程信号有几挡量程，就有几种对应的不同量程信号。在任何时刻，都不允许有个以上量程同时有效设置接口数据位为位，显示行数为行，字型为点阵，然后设置为整体显示，取消光标和字体闪烁,最后设置为正向增量方式且不移位。向的显示缓冲区中送字符，程序中采用个字符数组，个显示字符，另个显示电压数据，要显示的字符或数据被送到相应的数组中，完成后再统显示首先取个要显示的字符或数据送到的显示缓冲区，程序延时,判断是否够显示的个数，不够则地址加取下个要显示的字符或数据。图液晶与的接口通讯模块内部已集成通信接口，只需扩展片芯片将输出信号转换成协议规定的电平标准,是种双组驱动器接收器，每个接收器将电平输入转换为电平。每个驱动器将输入电平转换为电平。即接口，就是把转换为到电位转换为到再经输出，接收时由输入，把到电位转换为，到转换为。的工作电压只需，内部有振荡电路产生正负电位。图元件图图元件引脚图单片机最小系统包括晶体振荡电路复位开关和电源部分。本系统采用的是晶振复位电路在单片机中是很重要的，它可以完成单片机的初始化。也可以在死机状态下重启单片机。它的基本原理是在时钟电路开始工作后，在单片机的引脚施加个时钟振荡脉冲即两个机器周期以上的高电平，单片机便可以复位。在复位期间，单片机的引脚和引脚均输出高电平。当引脚从高电平跳变为低电平后单片机便单元开始执行程序。在实际应用中，般采用即可手动复位，又可以上电复位的电路，这样即使人工复位单片机系统。上电部分的原理也是电路的充放电效应。除了系统上电的时候可以给引脚个短暂的高电平信号外，当按下按键开关的时候，通过个电阻连接到引脚，给个高电平按键松开的时候，引脚恢复为低电平，复位完成。数码管的显示有静态和动态两种方式，但是由于静态显示在显示位数较多，就需要占用更多的并行口，为简化电路，故本文采用动态显示方式。根据设计精度要求采用位半共阴级数码，利用单片机的口驱动数码管的亮灭，设计中由口驱动的段码显示，即显示字符，由口的,通过译码来输出控制信号使对应的小数点位有效并显示。单片机最小系统及显示电路如图示图单片机最小系统及显示电路另外，般接口芯片的驱动能力是很有限的，在显示器接口电路中，输出口所能提供的驱动电流般是不够的尤其是设计中需要用到多位，此时就需要增加驱动电路。驱动电路有多种，常用的是或集成电路驱动器，在本设计中采用芯片驱动电路，如上图所示。第三章系统的软件设计主程序设计图主程序流程图与单片机连接电路的软件设计系统的程序流程图如图所示。主程序开始运行则设置堆栈起始地址为，设置中断寄存器，用来对的中断进行计数，每次后清零，完成次数据采集工作，然后设置的端的中断的优先级。紧接着进行次清屏，使其各个指令数据寄存器的值进行清空，屏幕不显示任何字符。以前面对的介绍，只要将送到数据总线，使有个下降沿的脉冲就可以完成清屏工作。用以下指令实现送到数据，调用子程序，由于下降沿时，内部数据要送到区，所以要有个延时子程序，使这个下降沿持续毫秒。内部有指令代码后就开始对进行清零，所以屏幕原有的字符将被清除。接着对进行功能的设定。按表来看是设定显示器按行显示，每行位点阵。调用次子程序程序，写入的指令寄存器中。每次向中写入个指令，就调用次，然后再对显示器进行闪烁光标等功能进行设定。显示器的地址按加方法进行读写。再设定第行字符，也就的显示地址。字符的表地址送到中，然后调用远程查表命令，依次把数据送到口，这时再调用子程序，使的，使使能端产生个下降沿脉冲，将数据送入到数据寄存器中，接下来执行子程序，它的主要功能是将表中的字符输出到中去。调定好显示字符数即远程查表的次数，就开始查表了。例如第个字符的码是，就将这个码送到口，再调用使能数据子程序，使数据区使能写入显示数据区，表示写，来个下降沿延时毫秒，使数据写入内。完成表输出以后，向指令中写入第行的起始地址为，再调用显示采样数据的子程序。采样数据存放的数据地址安排如下图所示,首先将中的数显示在正负号的位置上，按照码表，正号不显示，负号显示。图数据地址二中断程序设计每分钟完成次据的采集工作，秒完成后向申请中断,这时暂停工作，为中断服务中断响应后关中断，将压栈，判断是否首次中断，如果是首次中断，则将正负号标志位置入，再把万位置入中，如果不是首次中断，则跳到处，如果是第二次中断，则将千位数置入中，如果是第三次中断，再将百位数置入中，第四次中断则将十位数置入中，第五次中断则将小数点位置入中，同时个位置入中。同时清除中断次数寄存器中的值，完成中断后将出栈，开中断。消隐的思想每次电压采集后，将数据送到显示，将可能出现以下几种需要消隐的情况。例如档量程此时万位的值不符合人们的视觉习惯，需要把万位的值消隐掉，编程是将送入万位，使其在中不显示任何字符即可。同样的情况如下档量程档量程档量程需要消隐万位千位需要消隐万位千位百位需要消隐万位需要消隐万位千位需要消隐万位在采集到数据之后，置数之前判断档位，是档不消隐，是其他档位时再看要消隐的位之前有几个是零。例如档量程在次中断时判断档位是档，第位是零，消隐第位千位。三通讯程序设计单片机内部有个全双工的串行通信口，即串行接收和发送缓冲器，这两个在物理上的接收发送器，既可以接收数据也可以发送数据。但接收缓冲器只能读出不能写入，而发送缓冲器则只能写入不能读出，它们的地址为。这个通信口既可以用于网络通信，亦可实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。如果在传行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可方便地构成标准的接口。的串行口有种工作方式，种同步方式，种异步方式。本方式选方式，帧数据有位，包括起始位位数据位和位停止位。串行口电路在发送时能自动加入起始位和停止位。在接收时，停止位进入中的位。方式的波特率是可变的，由定时器的溢出率决定。由定时器最好工作在方式上自动重装载模式，这样只需对设置次即可。数据通过输出，在个位输出完毕后，寄存器的位被设为，只要判断是，接着发送下个字节。波特率的设定定时器工作在方式的初值为为了减小误差，时钟振荡频率采用,选用定时器工作在方式作波特率发生器，波特率为，设为，依公式得初值为所以工作在方式上工作在方式上设置波特率为本设计的中断十分重要，为了减少相互间的干扰，保证可靠性，采用查询方式判断是否发送完毕。如果发送完毕跳，清标志位，跳到。否则跳到，等待结论小结心得体会电压测量通过不同的接口电路可实现温度湿度压力等测量，广泛应用于工业领域。本电路设计别具格，是种高精度低功耗宽量程智能化的电压表。可扩展键盘报警电路，实现电压异常记录报警。致谢光阴如梭，转眼间，大学生涯将过去。遥想入学之时，恍如隔日，不免感叹时光易逝，韶华难