程控電壓表(共25頁)

1、智能儀器(yq)設(shè)計(jì)報(bào)告程控電壓表設(shè)計(jì)(shj)姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 指導(dǎo)老師： TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc407736758 綜述(zngsh) PAGEREF _Toc407736758 h 3 HYPERLINK l _Toc407736759 1 設(shè)計(jì)(shj)要求 PAGEREF _Toc407736759 h 4 HYPERLINK l _Toc407736760 1.1 電路設(shè)計(jì)要求(yoqi) PAGEREF _Toc407736760 h 4 HYPERLINK l _Toc407736761 1.2 實(shí)物要求 PAGEREF _

2、Toc407736761 h 4 HYPERLINK l _Toc407736762 1.3 實(shí)驗(yàn)儀器 PAGEREF _Toc407736762 h 4 HYPERLINK l _Toc407736763 1.4 主要器件及典型電路形式 PAGEREF _Toc407736763 h 4 HYPERLINK l _Toc407736764 2 方案的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc407736764 h 4 HYPERLINK l _Toc407736765 2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖： PAGEREF _Toc407736765 h 5 HYPERLINK l _Toc407736766 2.2原理

3、框圖： PAGEREF _Toc407736766 h 6 HYPERLINK l _Toc407736767 3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc407736767 h 7 HYPERLINK l _Toc407736768 3.1量程自動(dòng)切換電路: PAGEREF _Toc407736768 h 7 HYPERLINK l _Toc407736769 3.2 A/D采集和輸出電路： PAGEREF _Toc407736769 h 9 HYPERLINK l _Toc407736770 3.3數(shù)碼管顯示： PAGEREF _Toc407736770 h 11 HYPERLINK l

4、 _Toc407736771 3.4串口電路 PAGEREF _Toc407736771 h 12 HYPERLINK l _Toc407736772 3.5labview PAGEREF _Toc407736772 h 12 HYPERLINK l _Toc407736773 3.6 總電路 PAGEREF _Toc407736773 h 14 HYPERLINK l _Toc407736774 4 軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc407736774 h 14 HYPERLINK l _Toc407736775 4.1 初始化程序： PAGEREF _Toc407736775 h 14 H

5、YPERLINK l _Toc407736776 4.2程控電壓表 PAGEREF _Toc407736776 h 15 HYPERLINK l _Toc407736777 4.3ad0809數(shù)據(jù)采集 PAGEREF _Toc407736777 h 16 HYPERLINK l _Toc407736778 4.4數(shù)碼顯示 PAGEREF _Toc407736778 h 17 HYPERLINK l _Toc407736779 4.5延時(shí)程序 PAGEREF _Toc407736779 h 18 HYPERLINK l _Toc407736780 4.6串口輸出： PAGEREF _Toc407

6、736780 h 18 HYPERLINK l _Toc407736781 4.7主程序： PAGEREF _Toc407736781 h 19 HYPERLINK l _Toc407736782 5 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 PAGEREF _Toc407736782 h 20 HYPERLINK l _Toc407736783 5.1系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc407736783 h 20 HYPERLINK l _Toc407736784 5.1.1放大1倍 PAGEREF _Toc407736784 h 20 HYPERLINK l _Toc407736785 5.1.2放大5倍 PAGE

7、REF _Toc407736785 h 21 HYPERLINK l _Toc407736786 5.1.3放大50倍 PAGEREF _Toc407736786 h 22 HYPERLINK l _Toc407736787 5.2 串口調(diào)試 PAGEREF _Toc407736787 h 22 HYPERLINK l _Toc407736788 5.2.1放大1倍 PAGEREF _Toc407736788 h 22 HYPERLINK l _Toc407736789 5.2.2放大5倍 PAGEREF _Toc407736789 h 23 HYPERLINK l _Toc407736790

8、 5.2.3放大50倍 PAGEREF _Toc407736790 h 23 HYPERLINK l _Toc407736791 5.3 LABVIEW調(diào)試 PAGEREF _Toc407736791 h 24 HYPERLINK l _Toc407736792 6 小結(jié)與感悟 PAGEREF _Toc407736792 h 25綜述(zngsh)本次(bn c)課程設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)具有電壓的自動(dòng)換擋，提高(t go)測(cè)量精度智能化測(cè)量?jī)x器程控電壓表。要求電壓表分成三檔0100mV；100mV1V；15V，利用程控增益放大器改變放大器的放大倍數(shù)，將各檔內(nèi)的輸入電壓依

9、次放大50倍，5倍，1倍；程控放大器的輸出端經(jīng)ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果傳輸給AT89C51，AT89C51根據(jù)結(jié)果將信息反饋給多路選擇器從而改變放大器放大倍數(shù)的，并利用串行通信發(fā)送給上位機(jī)，在Labview上實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示。通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步熟悉并掌握單片機(jī)的編程，對(duì)智能化儀器的設(shè)計(jì)思路和步驟等有一定的了解。并為將來的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。硬件部分主要包括量程自動(dòng)切換電路、A/D采集和輸出電路、以及AT89C51和LED數(shù)碼管及相應(yīng)的顯示控制和驅(qū)動(dòng)電路、串口等。要求掌握電路的原理和各部分功能的實(shí)現(xiàn)過程，重點(diǎn)是與單片機(jī)的連接上。軟件部分要求編寫相關(guān)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)ADC0808的

10、控制和讀數(shù)，然后由單片機(jī)傳遞至數(shù)碼管顯示，轉(zhuǎn)送至串口或LABVIEW。1 設(shè)計(jì)(shj)要求1.1 電路設(shè)計(jì)要求(yoqi)（1）輸入(shr)電壓：05V（直流）；（2）分成三檔：0100mV；100mV1V；15V；（3）自動(dòng)根據(jù)輸入電壓換擋；（4）測(cè)量精度：最大值的0.4%；（5）自動(dòng)校零；（6）利用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果在微機(jī)上顯示1.2 實(shí)物要求根據(jù)智能儀器的設(shè)計(jì)要求，在仿真的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)的程控放大器在面包板上完成連接、裝配、調(diào)試并和單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)連接并通過開發(fā)系統(tǒng)與微機(jī)連接，最后在微機(jī)上顯示所測(cè)的電壓數(shù)值。1.3 實(shí)驗(yàn)儀器單片機(jī)與微機(jī)；功率函數(shù)信號(hào)發(fā)生器： SP1631A；萬用表

11、：UNI-T1.4 主要器件及典型電路形式（1）本次課程設(shè)計(jì)用器件介紹 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)箱、微機(jī)、OP07、AD0808、Protues、Protel、Labview、Keil C51、（2）典型數(shù)字電路形式和模擬電路：程控運(yùn)放電路2 方案(fng n)的設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(kungt)：2.2原理(yunl)框圖：3.系統(tǒng)(xtng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1量程自動(dòng)(zdng)切換電路:同相放大器的放大增益為：K=1+Rf/RS , 在本電路(dinl)中使R6、R7分別為R5的50 倍和5倍。與多路選擇開關(guān)配合，使電路分別放大50、5和1倍。CD4052是一個(gè)雙4選一的多路模擬選擇開關(guān)，具體接通

12、哪一通道，由輸入地址碼AB來決定管腳圖：4502真值表OP071和8為偏置(pin zh)平衡(調(diào)零端)，2為反向(fn xin)輸入端，3為正向(zhn xin)輸入端，4接地，5空腳 6為輸出，7接電源3.2 A/D采集(cij)和輸出電路：ADC0809芯片(xn pin)有28條引腳，采用雙列直插式封裝。IN0IN78路模擬量輸入(shr)端。2-12-8：8位數(shù)字(shz)量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址(dzh)輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信

13、號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZREF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5V。GND：地。ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn) 換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)

14、換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。3.3數(shù)碼管顯示(xinsh)：3.4串口電路(dinl)3.5labview3.6 總電路(dinl)4 軟件設(shè)計(jì)4.1 初始化程序(chngx)：#include #include #include #define PINO XBYTE0X7FF8#define uchar unsigned char#define uint unsigned long intunsigned char tab = 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d

15、,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;/共陰段選碼uint a,b,c,d,e,f; uint t;float result;sbit CD4052_A=P34;sbit CD4052_B=P35;void qi_dong() TMOD=0X20; TH1=0XFA; TL1=0XFA; PCON=0X80; SCON=0X40; TR1=1;4.2程控電壓表void dangwei_xuanze() float adc_data; CD4052_A=0; CD4052_B=0; delay(5); adc_data=read_adc0808(); if (adc_data0 xf

16、f) result = result/50; vart_tx(adc_data,50); else CD4052_A=1; CD4052_B=0; delay(5); adc_data=read_adc0808(); if(adc_data0 xff) result = result/5; vart_tx(adc_data,5); else CD4052_A=0; CD4052_B=1;delay(5); adc_data=read_adc0808(); if(adc_data0 xff) result = result/1.0351967; vart_tx(adc_data,1); 4.3a

17、d0809數(shù)據(jù)(shj)采集float read_adc0808() float adc_data; PINO=0; delay(5); adc_data=PINO; result=adc_data*5/255; return adc_data;4.4數(shù)碼(shm)顯示void xianshi(uint a,b,c,d,e,f) P2=0 x3e; /位選第一位 P1=taba+0 x80;/帶小數(shù)點(diǎn) delay(5); P2=0 x3d; /位選第二位 P1=tabb; delay(5); P2=0 x3b; /位選第三位 P1=tabc; delay(5); P2=0 x37; /位選第四

18、位 P1=tabd; delay(5); P2=0 x2f; /位選第五位 P1=tabe; delay(5); P2=0 x1f; /位選第六位 P1=tabf; delay(5); P2=0 x3f; 4.5延時(shí)程序(chngx)void delay(uint i) /延時(shí) uint j=0; while (ji) j+; 4.6串口輸出(shch)：void vart_tx_byte(uchar tx_data) /串口輸出(shch) TI=0; SBUF=tx_data; while (!TI); TI=0;void vart_tx(uchar voltage,uchar gain)

19、 vart_tx_byte(0 x7e); vart_tx_byte(0 x02); vart_tx_byte(voltage); vart_tx_byte(gain);4.7主程序：void main() uchar i; qi_dong(); while(1) dangwei_xuanze(); for(i=0;i50;i+) delay(5); t=result*100000; a=t/100000; /顯示(xinsh)第1位 b=(t-a*100000)/10000; /顯示(xinsh)第2位 c=(t-a*100000-b*10000)/1000; /顯示(xinsh)第3位 d

20、=(t-a*100000-b*10000-c*1000)/100; /顯示第4位 e=(t-a*100000-b*10000-c*1000-d*100)/10; /顯示第5位 f=(t-a*100000-b*10000-c*1000-d*100)%10; /顯示第6位 xianshi(a,b,c,d,e,f); 5 系統(tǒng)(xtng)仿真與調(diào)試5.1系統(tǒng)(xtng)仿真5.1.1放大(fngd)1倍5.1.2放大(fngd)5倍5.1.3放大(fngd)50倍5.2 串口調(diào)試(dio sh)5.2.1放大(fngd)1倍當(dāng)輸入電壓為2v時(shí)，電壓表為第三檔，即放大倍數(shù)為1，串口發(fā)送如下圖所示，電壓為6D，即D=109/255*5=2.13v,放大倍數(shù)約為1。5.2.2放大(fngd)5倍當(dāng)輸入電壓為0.1v時(shí)，電壓表為第二檔，即放大(fngd)倍數(shù)為5，串口發(fā)送如下圖所示，電壓為33，即D=51/255*5=1 v,放大倍數(shù)約為5。5.2.3放大(fngd)50倍當(dāng)輸入電壓為50mv時(shí)，電壓表為第一檔，即放大倍數(shù)為50，串口發(fā)送如下圖所示，電壓為80，即D=128/255*