直流数字电压表设计方案 直流数字电压表设计方案图

数字电压表设计论文

基于PC的数字电压表设计

直流数字电压表设计方案 直流数字电压表设计方案图

直流数字电压表设计方案 直流数字电压表设计方案图

本文运用AT89S51和AD678进行A/D转换,根据数据采集的工作原理,设计实现数字电压表,完成单片机与PC的数据通信,传送所测量的电压值

数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。

新型数字电压表的整机设计

该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。

数据采集电路的原理

在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的作。

AD678是一种的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。

在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D作大致如此,在实际开发应用中调整。

由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。

RS232接口电路的设计

AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。

串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:

串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。

为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。

软件编程

软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。

单片机编程

下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。

在采集程序中,单片机的编程作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。

人机界面编程

打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。

功能结果

根据上面所述工作原理及实施方案,在实践中很好地实现了整个样机的功能,各项指标达到了预先的设计要求。电路工作稳定,每次测量均伴有LED发光指示,可视化界面显示也正常。

AD678转换精度是12位,它的分辨率为1/4096。这为整机系统的高精度提供了保障。为了提高测量精度,运用了AD678自带的校准电路,这样使其A/D转换精度更高。在实际测量中,整机测量精度达到了0.8%。

建议使用SD8100，这款芯片能够正四位显示，精度高；交直流通用，无需AC/DC转换；功耗也很低；可以直接驱动LCD；杭州晶华微电子免费提供方案

功能要求是：简易数字电压表可以测量0~5CV的8路输入电压值，并在4位LED数码管上轮流显示或单路选择

显示。测量最小分辨率为0.019V，测量误约为0.02V。

的吗，如果是，把邮箱贴出来

数字电压表电路怎么设计啊

集成电压转换芯片和AT89C51单片机设计制作的数字直流电压表。在测量仪器中，电压表是必须的，而且电压表的好坏直接影响到测量精度。具有一个精度高、转换速度快、性能稳定的电压表才能符合测量的要求。为此，我们设计了数字电压表，此作品主要由A/D0808转换器和单片机AT89C51构成，A/D转换器在单片机的控制下完成对模拟信号的采集和转换功能，由数码管显示采集的电压值。此设计通过调试完全满足设计的指标要求。电路设计简单，设计制作方便有较强的实用性。

只能在精神上鼓励你了

急!!!怎样设计一个直流数字电压表???

不用程序，一颗ICL7107就OK

问题补充：

mega16:你懂电子吗？！

ICL7107(7106)是12位AD转换芯片，大部分普通的数字万用表普遍采用它做核心，完全能达到提问者问题1的要求。

ICL7135精度是比较高，但是也只能达到提问者的个精度要求，第二个要求是0.05%，这不单纯靠AD芯片就能解决的，线路布局电子滤波都会影响到精度，作为学生的作业几乎不可能完成，当然16-24位AD芯片也是必须的。

你老师说遇到电压测量的地方就用ICL7135简直就是不负的说法，或者说这个老师也不懂！希望你通知你的老师，改掉这句话省得误导更多的学生！

如果要精度高，ADS7807或者ADS7805是不二的选择，16位精度，小于10微秒的转换时间，和ADC0809一样的使用，你可以看看。

<单片机数字电压表的设计>

参考一下！！

数字电压表的课程设计

不用单片机啊,那就ICL710x系列的吧,应用电路在它的数据手册里都有.

不过0～200V的范围要达到0.1mV的分辨率,就是100uV了,要全部检测的话那就得21位以上的ADC分辨率,带这样高分辨率ADC的东东可不好找啊,就算有你也买不起.

因此,由于位数的原因,你这个测量范围和分辨率要做成几个量程档位才会比较好做.

另外,你的供电电源得好好处理一下,不然它的参考电压纹波都是这个分辨率的几百倍了,再加上你还要对待测的信号进行前级处理,也得选用低噪音高精度的运放之类,没有个好的电源可不行..

设计一台基于8051单片机的数字电压表,能够直接测量0-2V范围内的直流电压.

你是实际需要还是作业？如果是实际需要，不必用单片机，用LM7107可以检测，同时可输出给七段LED数码管显示。有关资料网上太多了。

检测部分用AD,显示部分用LED数码管···

简易数字直流电压表的设计

1．转换方式

V-T型间接转换ADC。

2. 电路结构

图11.11.1是这种转换器的原理电路，它由积分器(由集成运放A组成)、过零比较器(C)、时钟脉冲控制门（G）和计数器（FF0～FFn）等几部分组成。

图11.11.1 双积分A/D转换器

(1)积分器

积分器是转换器的核心部分，它的输入端所接开关S1由定时信号Qn控制。当Qn为不同电平时，极性相反的输入电压vI和参考电压 VREF将分别加到积分器的输入端，进行两次方向相反的积分，积分时间常数τ=RC。

(2)过零比较器

过零比较器用来确定积分器的输出电压v0过零的时刻。当v0≥0时，比较器输出vC为低电平；当v0<0时，vC为高电平。比较器的输出信号接至时钟控制门(G)作为关门和开门信号。

(3)计数器和定时器

它由n+1个接成计数器的触发器FF0～FFn-1串联组成。触发器FF0～FFn-1组成n级计数器，对输入时钟脉冲CP计数，以便把与输入电压平均值成正比的时间间隔转变成数字信号输出。当计数到2n个时钟脉冲时，FF0～FFn-1均回到0态，而FFn翻转到1态，Qn=1后开关 S1从位置A转接到B。

(4)时钟脉冲控制门

时钟脉冲源标准周期Tc，作为测量时间间隔的标准时间。当vC=1时，门打开，时钟脉冲通过门加到触发器FF0的输入端。

3.工作原理

双积分ADC的基本原理是对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔，然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔，进而得到相应的数字量输出。由于该转换电路是对输入电压的平均值进行变换，所以它具有很强的抗工频干扰能力，在数字测量中得到广泛应用。

下面以输入正极性的直流电压vI为例，说明电路将模拟电压转换为数字量的基本原理。电路工作过程分为以下几个阶段进行，图中 各处的工作波形如图11.11.2所示。 (1) 准备阶段

首先控制电路提供CR信号使计数器清零，同时使开关S2闭合，待积分电容放电完毕后，再使S2断开。

(2) 次积分阶段

在转换过程开始时（t=0），开关S1与A端接通，正的输入电压vI加到积分器的输入端。积分器从0V开始对vI积分，其波形如图11.11.2斜线O-VP段所示。 根据积分器的原理可得

（其中τ＝RC）

由于vO<0，过零比较器输出为高电平，时钟控制门G被打开。于是，计数器在CP作用下从0开始计数。经2n个时钟脉冲后，触发器FF0～FFn-1 都翻转到0态，而Qn=1，开关S1由A点转接到B点，次积分结束，次积分时间为t=T1=2nTc 令VI为输入电压在T1时间间隔内的平均值， 则由式 可得次积分结束时积分器的输出电压为Vp

图11.11.2双积分A/D转换器各处工作波形

(3) 第二积分阶段

当t=t1时，S1转接到B点，具有与vI相反极性的基准电压-VREF加到积分器的输入端；积分器开始向相反方向进行第二次积分；当t=t2时，积分器输出电压v0≥0，比较器输出vC=0，时钟脉冲控制门G被关闭，计数停止。在此阶段结束时v0的表达式可写为

设T2=t2-t1，于是有 设在此期间计数器所累计的时钟脉冲个数为λ，则 T2=λTc

可见，T2与V1成正比，T2就是双计分A/D转换过程中的中间变量。

上式表明，在计数器中所得的数λ(λ=Qn-1···Q1Q0),与在取样时间T1内输入电压的平均值VI成正比的。只要VI

由于双积分A/D转换器在时间内采的是输入电压的平均值，因此具有很强的抗工频干扰的能力。尤其对周期等于T1或几分之一的对称干扰（所谓对称干扰是指整个周期内平均值为零的干扰），从理论上来说，有无穷大的抑制能力。即使当工频干扰幅度大于被测直流信号，使得输入信号正负变化时，仍有良好的抑制能力。由于在工业系统中经常碰到的是工频（50Hz）或工频的倍频干扰，故通常选定采样时间T1总是等于工频电源周期的倍数，如20ms或40ms等。另一方面，由于在转换过程中，前后两次积分所采用的同一积分器。因此，在两次积分期间（一般在几十到数百毫秒之间），R、C和脉冲源等元器件参数的变化对转换精度的影响均可忽略。

必须指出，在第二积分阶段结束后，控制电路又使开关S2闭合，电容C放电，积分器回零。电路再次进入准备阶段，等待下一次转换开始。

4.特点

(1)计数脉冲个数λ与RC无关，可以减小由RC积分非线性带来的误。

(2)对脉冲源CP要求不变，只要在T1＋T2时间内稳定即可。

(3)转换精度高。

(4)转换速度慢，不适于高速应用场合。

单片集成双积分式A/D转换器有ADC-EK8B(8位，二进制码)、ADC-EK10B(10位，二进制码)、MC14433(7/2位，BCD码)等。

数字电压表的设计

用7107芯片就可以，测量交流信号时要先将交流0~100伏电压用2个分压电阻分压使取样信号在200毫伏以内，经LM385和OP07整流滤波后送到7107信号检测口，7107的显示规则是信号1到200毫伏显示0001到2000，单位小数点自己定。