。这种转换器结构简单， 原理清楚，但转换精度与速度之间存在矛盾。当提高速度时，精度就回有所下降， 当提高精度时，速度就回有所下降。现实中很少使用。 逐次逼近型转换器 逐次逼近型转换器是由个比较器，转换器，寄存器及控制电路组 成。与计数型相同，也要进行比较以得到转换的数字量，但逐次逼近型转换 器使用寄存器从高位到低位依次开始逐次比较。转换过程如下开始时寄存器各 位都为零，转换时先将高位置，送转换器转换，转换结果与输入的模拟量 比较，如果前者小于后者，则保留，否则，不保留。重复上述过程直到最低位， 最后寄存器内容就为输入模拟量对应的数字量。个位逐次逼近型转换器只需 要比较次，转换时间取决于位数和时钟周期。逐次逼近型转换器转转速度 快，在实际中广泛应用。 双重积分型转换器 双重积分型转换器将输入电压先变成与其平均值成正比的时间间隔，然 后再把此时间间隔转换成数字量，它属于间接型。它的转换过程分采样和比较两 个过程。采样就是积分器对输入模拟电压进行固定时间积分，输入量越大，采样 值越大。比较就是用基准电压对积分器进行反向积分，直到值为零，由于基准电 压固定，所以采样越大，反向积分时间越长，积分时间与输入电压成正比，最后 把积分时间转换成数字量，则该数字量就为输入模拟量对应的数字量。由于转换 过程进行了两次积分，所以称为双重积分型。，双重积分型转换器的转换精 度高，稳定性能好，抗干扰能力强，但转换速度慢。 转换器主要性能 分辨率 分变率是指转换器能分辨的最小输入量。通常用转换的数字量的位数来 表示，如位，位，位，位等。位数越高，分辨率越高。 转换时间 转换时间是指完成次转换需要的时间，指从启动转换器开始到转换结 束并得到稳定数字量为工作在方式上 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 基于单片机的数字电压表 学生姓名 系部 专业年级 指导教师 摘要 本文介绍基于单片机的种电压测量电路，介绍了双积 分电路的原理，的特点，的功能和应用， 的功能和应用。该电路设计新颖功能强大可高精度双 积分转换电路，测量范围直流伏，使用液晶模块 显示，可以与机进行串行通信。正文着重给出了软硬件系统的各 部分电扩展强 关键词 电压测量双积分转换器，液晶模块 目录 第章概述 数字电压表的发展前景 电路原理图 第章硬件电路设计 输入电路设计 衰减电路设计 衰减电路 转换电路 转化器类型 转换器主要性能 芯片简绍 介绍 芯片特点 主要引脚功能描述 显示电路 液晶显示器的分类及原理 介绍 第章系统软件设计 主程序设计 中断程序设计 第章通讯模块设计 通讯模块电路组成 通讯模块程序设计 结束语 致谢 附件电路原理图 附件二部分参考程序 参考文献 第章概述 数字电压表的发展前景 数字电压表分压电路衰减后，经隔 离干扰送到转换器进行转换，然后送到单片机中进行数据处理。处理后 的数据送到中显示，同时通过串行通讯与上位机通信。 第章硬件电路设计 输入电路设计 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 关实现此功能，具体电路将在本节详细介绍。 衰减电路设计 图量程切换开关 输入电路如图的作用是把不同量程的被测的电压规范到转换器 所要求的电压值。智能化数字电压表所采用的单片双积分型芯片， 它要求输入电压。 衰减电路 图衰减输入电路 本仪表设计是电压，灵敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰减器， 如图所示和电阻构成的衰减 器。衰减输入电路可由开关来选择不同的衰减率，从而切换档位。为了能让 自动识别档位，还要有图的硬件连接 转换电路 数字电压表最终显示结果是数字信号，但输入时却是模拟量，故而需要转电 路使模拟量转换成数字量。本设计采用转换器实现此过程。本节将着重介绍 转化器基本知识和芯片的功能。 转化器类型 转换器的作用是把模拟量转换成数字量，以便于计算机进行处理。 随着超大规模集成电路技术的飞跃发展，现在有很多类型的转换器芯片，不 同的芯片内部结构不样，转换原理也不仅相同，各种转换芯片根据转换原理可 分为计数型转换器，逐次逼近型转换器，双重积分型转换器，和 并行式转换器等，按转换方法可分为直接转换器和间接转换器按 其分辨率分为位转换器。 计数型转换器 计数型转换器由转换器，计数器和比较器组成，工作时计数器由 零开始计数每计次数后，计数器送往转换器转换，并将生成的作为数字技术的成功应用，发展相当快。数字电压表 以其功能齐全精度高灵敏度高显示直观等突出优点 深受用户欢迎。特别是以转换器为代表的集成电路为支柱，使向着多功 能化小型化智能化方向发展。应用单片机控制，组成智能仪表与计算 机接口，组成自动测试系统。 现代数字电压表按测量功能可分为直流数字电压表和交流数字电压表。数字 电压表般由模拟部分和数字部分组成，模拟部分主要功能是获取电压并将其转 换为相应的数字量，数字部分完成逻辑控制译码和显示等功能。数字电压表的 核心是转换器，由转换器工作原理的不同，数字电压表又可分为逐次比 较型和双积分型。 传统模拟式电压表具有电路简单成本低测量方便等特点，但测量精度较 差，特别是受表头精度的限制，即使采用级的高灵敏度表头，读测时的分辨 力也只能达到半格。再者，模拟式电压表的输入阻抗不高，测高内阻源时精度明 显下降。 本设计为克服以上缺点选用芯片实现双积分转换，提高精度， 它是种四位半的双计分转换器，具有精度高精度相当于位二进制数 价格低廉抗干扰能力强等优点。本设计介绍用单片机并行方式采集的 数据以实现单片机电压表和小型智能仪表的设计方案。 在当今的数字时代，从大到空间雷达，地球卫星定位系统，移动通信，计 算机，医用断层扫描设备，小到家用计算机，数码影像设备，数字录音笔，数码 微波炉等设备中，数字技术与数字电路组成的数字系统已经成为这些现代电子系 统的重要组成部分。数字电压表正进入个蓬勃发展的新时期，方面它开拓了 电子测量领域的先河，另方面它本身正朝着高准确度智能化低成本的方向 输入电路 转换 单片机 显示通讯模块 发展。此外，数字电压表在安装工艺外观设计安全性可靠性等方面也在不 断改进，日臻完善。 电路原理图 图系统基本方框图 如图所示，模拟电压经过档位切换到不同的 高位三态双向数据总线 驱动，般将此脚接地 读写使能下降沿使能 寄存器选择指令寄存器数据寄存器， 选择 与的接口 如图所示用的口作为 数据线，用分别作为的 。其中是下降沿触发的片选信号， 是读写信号，是寄存器选择信号本模块设计要 点如下显示模块初始化首先清屏，再设置接 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。向的与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。 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。 图液晶的接口 第章系统软件设计 多路液晶显示数字电压表系统软件程序由主程序，转换子程序和显示子程 序组成。 主程序设计 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。 第章通讯模块设计 通讯模块电路组成 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 通讯模块程序设计 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 ，这两个在物理上独立的接收发送器，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 图引脚功能图 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