量程自動(dòng)選擇的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

1、本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）開題報(bào)告（含文獻(xiàn)綜述）（ 09屆）題 目： 量程自動(dòng)選擇的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 印杰 學(xué)號(hào)： 200905070312 專業(yè)班級(jí)： 電子信息091 學(xué)院名稱： 信息工程 指導(dǎo)教師： 方益明 2012年12 月 16 日一 量程自動(dòng)選擇的數(shù)字電壓表簡(jiǎn)介量程自動(dòng)選擇的數(shù)字電壓表出現(xiàn)在50到60年代發(fā)展起來的電壓測(cè)量?jī)x表，一般被稱作DVM。它采用的是數(shù)字化的測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，進(jìn)行數(shù)字處理，然后再在顯示器件上進(jìn)行顯示。這種電子測(cè)量?jī)x表之所以出現(xiàn)，一方面是由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究的領(lǐng)域，提出了將各種被觀察量或者被控

2、制量轉(zhuǎn)化成數(shù)碼的要求，即為了實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理的需要，另一方面，也是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，帶動(dòng)了脈沖數(shù)字電路技術(shù)的進(jìn)步。為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件，所以，數(shù)字化測(cè)理儀表的產(chǎn)生與發(fā)展與電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展是密切相關(guān)的，同時(shí)，為革新電子測(cè)量中的繁瑣和陳舊方式也催促了它的飛速發(fā)展，如今，它又稱為向智能化儀表發(fā)展的必要橋梁。現(xiàn)如今，數(shù)字電壓表已絕大部分取代了傳統(tǒng)模擬指針式的電壓表。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時(shí)候也非常不方便，很容易出錯(cuò)。而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表由于測(cè)量精度高，速度快，讀數(shù)時(shí)也非常的方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測(cè)量，工業(yè)自動(dòng)化儀表，自

3、動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域。顯示出強(qiáng)大的生命力。二 量程自動(dòng)選擇的數(shù)字電壓表的發(fā)展歷史數(shù)字電壓表最初是伺服步進(jìn)電子管比較式，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度比較高，但是采樣速度慢，重量達(dá)幾十公斤，體積大。繼之出現(xiàn)了斜波式電壓表，它的速度方面稍有提高，但是準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差，再后來出現(xiàn)了比較式儀表改進(jìn)逐次漸近式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了比較式準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點(diǎn)是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素的影響。隨后，在斜波式的基礎(chǔ)上雙引伸出階梯波式，它的唯一的進(jìn)步是成本降低了，可是準(zhǔn)確寬，速以及抗干擾能力都未能提高。而現(xiàn)在，數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)是非常的成熟，就原理來講，它從原來的一，二種已發(fā)

4、展到多種，在功能上講，則從測(cè)單一參數(shù)發(fā)展到能測(cè)多種參數(shù)；從制作元件來看，發(fā)展到了集成電路，準(zhǔn)確度已經(jīng)有了很大的提高，精度高達(dá)1NV；讀數(shù)每秒幾萬次，而相對(duì)以前，它的價(jià)格也有了降低了很多。三 量程自動(dòng)選擇的數(shù)字電壓表的分類目前實(shí)現(xiàn)電壓數(shù)字化測(cè)量的方法仍然模-數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換的方法。而數(shù)字電壓表種類繁多，型號(hào)新異，目前國際仍未有統(tǒng)一的分類方法。而常用的分類方法有如下幾種：1 按用途來分：有直流數(shù)字電壓表，交、直流數(shù)字電壓表，交直流萬用表等。2 按顯示位數(shù)來分：有4位，5位，6位，7位，8位等。3 按測(cè)量速度來分：有低準(zhǔn)確度，中準(zhǔn)確度，高準(zhǔn)確度等。4 按測(cè)量速度來分：有低速，中速，高速，超高速等。但

5、在日常生活中，數(shù)字電壓表一般是按照原理不同進(jìn)行分類的，目前大致分為以下幾類：比較式，電壓時(shí)間變換式，積分式等。四 量程自動(dòng)選擇的數(shù)字電壓表的兩種設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表有多種的設(shè)計(jì)方法，方案是多種多樣的，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片的高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導(dǎo)致對(duì)模擬數(shù)據(jù)的采集部分的不一致性，進(jìn)而又使對(duì)數(shù)據(jù)的處理及顯示的方式的多樣性。又由于在現(xiàn)實(shí)的工作生活中，電壓表的測(cè)量測(cè)程范圍是比較大的，所以必須要對(duì)輸入電壓作分壓處理，而各個(gè)數(shù)據(jù)處理芯片的處理電壓范圍不同，則各種方案的分段也不同。下面介紹兩種數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)方案。1由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建這種設(shè)計(jì)方案是由模擬電路與數(shù)字電路兩大部分組成，模擬

6、部分包括輸入放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和基準(zhǔn)電壓源；數(shù)字部分包括計(jì)數(shù)器、譯碼器、邏輯控制器、振蕩器和顯示器。其中，A/D轉(zhuǎn)換器是它的核心器件，它將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。模擬電路和數(shù)字電路是相互聯(lián)系的，由邏輯控制電路產(chǎn)生控制信號(hào)，按規(guī)定的時(shí)序?qū)/D轉(zhuǎn)換器中個(gè)組模擬開關(guān)接通或斷開，保證A/D轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過計(jì)數(shù)譯碼電路變換成段碼，最后驅(qū)動(dòng)顯示器顯示出相應(yīng)的數(shù)值。此方案設(shè)計(jì)其優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)計(jì)成本低，能夠滿足一般的電壓測(cè)量。但設(shè)計(jì)不靈活，都是采用純硬件電路。很難將其在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。2由單片機(jī)系統(tǒng)及A/D轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建這種方案是利用單片機(jī)系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、顯示模塊等的結(jié)合構(gòu)建數(shù)字電壓

7、表。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出許多的應(yīng)用電路來。此方案的原理是模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓端，被測(cè)量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測(cè)電壓。模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片將被測(cè)量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后通過對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時(shí)序來采集這些數(shù)字信號(hào)，通過一定的算法計(jì)算出被測(cè)量電壓的值。最后單片機(jī)系統(tǒng)將計(jì)算好了的被測(cè)電壓值按一定的時(shí)序送入顯示電路模塊加以顯示。此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點(diǎn)，還能改進(jìn)上一種設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)不靈活，難與在原基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展等不足。五 背景隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)

8、量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，人們對(duì)測(cè)量?jī)x器的精度和功能的要求也越來越高，所以準(zhǔn)確可靠的電壓測(cè)量?jī)x器在實(shí)際工作以及教學(xué)研究中都具有重要的意義。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，所以數(shù)字電壓表就成為了一種必不可少的電壓測(cè)量?jī)x器。數(shù)字電壓表有各種形式，隨著電子制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電壓表向智能化、小型化、功能強(qiáng)等方向發(fā)展。而單片機(jī)數(shù)字電壓表是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表，其具有智能化、抗干擾能力強(qiáng)、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可與PC進(jìn)行實(shí)時(shí)通信等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)由單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)碼管顯示電路結(jié)合而成，能準(zhǔn)確的

9、測(cè)量、顯示被測(cè)電壓值，適用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域。另外，很多非電量比如溫度、壓力、氣體濃度等，可以通過傳感器把他們轉(zhuǎn)換成電壓的形式，由單片機(jī)數(shù)字電壓表測(cè)量出來，實(shí)時(shí)傳送給PC機(jī)以便進(jìn)行相應(yīng)的控制和處理。因此單片機(jī)數(shù)字電壓表可以拓展為各種通用數(shù)字測(cè)量?jī)x表，應(yīng)用在各種領(lǐng)域，把電量與非電量的測(cè)量水平提升到嶄新的水平。所以，單片機(jī)數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與研究具有重要的意義。六選這個(gè)課題目的利用單片機(jī)及ADC0809為核心元件制作的數(shù)字電壓表,能直觀準(zhǔn)確的顯示測(cè)量電壓值，減輕了應(yīng)用技術(shù)人員的工作量，提高了效率，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。高分辨率和高穩(wěn)定性則滿足了越來越高的測(cè)量

10、要求。七 進(jìn)度安排序號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)日程安排日期1制定工作計(jì)劃,掌握課題任務(wù)要求，搜集有關(guān)資料12.18-10.222查閱相關(guān)文獻(xiàn),掌握相關(guān)原理和單元電路模塊，初步設(shè)計(jì)完成整體電路設(shè)計(jì)并完成開題報(bào)告12.22-12.273開題12.284布置電路搭建的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行初期安裝電路，1.03-1.075對(duì)電路進(jìn)行安裝調(diào)試，完成電路上電1.08-1.146進(jìn)行中期檢查，完成電路設(shè)計(jì)，加深對(duì)各個(gè)單元電路的理解1.157工藝分析,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)題目的預(yù)期的功能及技術(shù)指標(biāo)1.16-2.058結(jié)題驗(yàn)收2.069畢業(yè)設(shè)計(jì)資料整改和完善,撰寫畢業(yè)論文2.07-2.2110準(zhǔn)備畢業(yè)答辯2.22-2.28參考文獻(xiàn)1劉敏娜等，基于51單片機(jī)的數(shù)字電壓表仿真設(shè)計(jì)，山西電子技術(shù)出版社 20112陳洪中。數(shù)字電壓表。水利電力出版社，19893賈更新 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，西北工業(yè)大學(xué)出版社 20104吳國經(jīng).單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).北京：中國電力出版社，2003.5楊志忠 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，機(jī)械出版社，20086閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，20067譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,2005年.8侯振鵬.嵌入式C語言程序設(shè)計(jì).北京：人民郵電出版社，2006.9李光飛 李良兒.單片機(jī)C程序設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200510王港元.電工電子實(shí)踐指導(dǎo).江西