量程自動(dòng)切換電壓表

1、 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）論文題目：量程自動(dòng)切換電壓表所屬系部：指導(dǎo)老師： 職稱(chēng)： 學(xué)生姓名： 班級(jí)、學(xué)號(hào): 專(zhuān) 業(yè)：西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院制2016年 1 月 10日 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)題目：量程自動(dòng)切換電壓表 任務(wù)與要求：數(shù)字電壓表采用采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表與傳統(tǒng)的模擬式儀表比較,具有顯示清晰直觀,讀數(shù)準(zhǔn) 確,測(cè)量范圍寬，通過(guò)發(fā)光二極管來(lái)顯示被測(cè)電壓所選擇的檔位。輸入的模擬電壓通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓,再通過(guò)軟件編程的方式使其在LED數(shù)碼顯示器上顯示出來(lái),實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電壓表的顯示功能。時(shí)間：

2、2015 年 11月 16日 至 2016年 1月 10日 共 8 周所屬系部： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào) 專(zhuān)業(yè)： 指導(dǎo)單位或教研室： 指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)： 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院制2015年 1月 10 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃表日 期工 作 內(nèi) 容執(zhí) 行 情 況指導(dǎo)教師簽 字2015.11.06-2015.11.23查找資料，確定論文題目2015.11.24-2015.12.1了解所做課題的意義，熟悉所設(shè)計(jì)的內(nèi)容。2015.12.02-2015.12.08先設(shè)計(jì)出大概原理框圖，確定方向然后逐步完善框圖2015.12.09-2015.12.16根據(jù)所設(shè)計(jì)的原理框圖，詳細(xì)的做出量程自動(dòng)切換電壓表的

3、各個(gè)硬件部分2015.12.17-2015.12.24軟件的設(shè)計(jì)，查看資料做出量程自動(dòng)切換電壓表所顯示的流程圖2015.12.25-2015.1.1利用軟件設(shè)計(jì)量程自動(dòng)切換電壓表的代碼。2015.1.2-2015.1.28完成設(shè)計(jì)，做出自我評(píng)價(jià)。2015.1.29-2016.1.10打印并上交。教師對(duì)進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施情況總評(píng) 本表作評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一量程自動(dòng)切換的電壓表【摘要】數(shù)字電壓表（Digital Voltmeter）簡(jiǎn)稱(chēng)DVM，它是采用數(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。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿(mǎn)足數(shù)字化時(shí)代的

4、需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便。目前，由各種單片A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測(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，示出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由DVM擴(kuò)展而成的各種通用及專(zhuān)用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。本論文重點(diǎn)介紹單片A/D 轉(zhuǎn)換器以及由它們構(gòu)成的基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的工作原理。關(guān)鍵字：量程 電壓表 讀數(shù)Automatic range switching voltage meterAbstract:Voltmeter DVM (digital Digital) is a digit

5、al measurement technology, which uses digital measurement technology to convert the continuous analog quantity (DC input voltage) into discontinuous, discrete digital form and display instrument. The traditional pointer meter is single, low accuracy and can not meet the needs of the digital era. It

6、has been widely used in electronic and electrical measurement, industrial automation instrument, automatic test system and so on. In this paper, we focus on the work principle of single chip digital voltage meter based on single chip computer, which can improve the power of DVM, and also improve the

7、 power and non power measurement technology to a new level.Key words: range voltage meter readings目錄1概述11.1數(shù)字電壓表發(fā)展前景11.2電路組成及工作原理11.3檔位自動(dòng)切換電路11.4A/D轉(zhuǎn)換電路21.5顯示電路32 系統(tǒng)各部分的組成電路32 .1 高精度程控放大電路32 .3 量程控制電路42 .4 小數(shù)點(diǎn)切換電路53硬件電路的設(shè)計(jì)74軟件設(shè)計(jì)84.1主程序104.2 LED送顯子程序104.3檔位自動(dòng)切換子程序105常見(jiàn)故障及其調(diào)查方法115.1電壓表的全部量程呈線性超差115.2量

8、程呈非線性超差135.3頻響測(cè)量超差及其調(diào)整方法135.4使用注意事項(xiàng)14結(jié)束語(yǔ)15參考文獻(xiàn)171概述1.1數(shù)字電壓表的發(fā)展前景 數(shù)字電壓表作為數(shù)字技術(shù)的成功應(yīng)用發(fā)展相當(dāng)快。數(shù)字電壓表（Digital VoIt Me-ter，DVM），以其功能齊全、精度高、靈敏度高、顯示直觀等突出優(yōu)點(diǎn)深受用戶(hù)歡迎。特別是以AD轉(zhuǎn)換器為代表的集成電路為支柱，使DVM向著多功能化、小型化、智能化方向發(fā)展。DVM應(yīng)用單片機(jī)控制，組成智能儀表；與計(jì)算機(jī)接口，組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 現(xiàn)代數(shù)字電壓表按測(cè)量功能可分為直流數(shù)字電壓表和交流數(shù)字電壓表。數(shù)字電壓表一般由模擬部分和數(shù)字部分組成，

9、模擬部分主要功能是獲取電壓并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量，數(shù)字部分完成邏輯控制、譯碼和顯示等功能。數(shù)字電壓表的核心是A/D轉(zhuǎn)換器，由A/D轉(zhuǎn)換器工作原理的不同，數(shù)字電壓表又可分為逐次比較型和雙積分型。 傳統(tǒng)模擬式電壓表具有電路簡(jiǎn)單、成本低、測(cè)量方便等特點(diǎn)，但測(cè)量精度較差，特別是受表頭精度的限制，即使采用0.5級(jí)的高靈敏度表頭，讀測(cè)時(shí)的分辨力也只能達(dá)到半格。再者，模擬式電壓表的輸入阻抗不高，測(cè)高內(nèi)阻源時(shí)精度明顯下降。 本設(shè)計(jì)為克服以上缺點(diǎn)選用ICL7135芯片實(shí)現(xiàn)雙積分A/D轉(zhuǎn)換，提高精度，它是一種四位半的雙計(jì)分A/D轉(zhuǎn)換器，具有精度高（精度相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù)）、價(jià)格低廉、抗干擾

10、能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)介紹用單片機(jī)并行方式采集ICL7135的數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)電壓表和小型智能儀表的設(shè)計(jì)方案。 在當(dāng)今的數(shù)字時(shí)代，從大到空間雷達(dá)，地球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，移動(dòng)通信，計(jì)算機(jī)，醫(yī)用斷層掃描設(shè)備，小到家用計(jì)算機(jī)，數(shù)碼影像設(shè)備，數(shù)字錄音筆，數(shù)碼微波爐等設(shè)備中，數(shù)字技術(shù)與數(shù)字電路組成的數(shù)字系統(tǒng)已經(jīng)成為這些現(xiàn)代電子系統(tǒng)的重要組成部分。數(shù)字電壓表正進(jìn)入一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，一方面它開(kāi)拓了電子測(cè)量領(lǐng)域的先河，另一方面它本身正朝著高準(zhǔn)確度、智能化、低成本的方向發(fā)展。此外，數(shù)字電壓表在安裝工藝、外觀設(shè)計(jì)、安全性、可靠性等方面也在不斷改進(jìn)，日臻完善。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1.2電路組成

11、及工作原理本設(shè)計(jì)以單片機(jī)作為電路的核心部件,采用軟件編程和硬件相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)了一種量程可以自動(dòng)切換且具有高清晰度顯示的數(shù)字式直流電壓表。其硬件電路簡(jiǎn)單,主要用軟件編程的方式檢測(cè)輸入信號(hào)的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的量程自動(dòng)切換功能,在硬件電路上通過(guò)發(fā)光二極管來(lái)顯示被測(cè)電壓所選擇的檔位。輸入的模擬電壓通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓,再通過(guò)軟件編程的方式使其在LED數(shù)碼顯示器上顯示出來(lái),實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電壓表的數(shù)字顯示功能。電路的組成框圖如圖1-1所示,電路主要有檔位自動(dòng)切換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路,顯示電路與單片機(jī)及其外圍電路組成。 圖1-1電路組成框圖 1.3檔位自動(dòng)切換電路利用電壓衰減器、繼電器與單

12、片機(jī)軟件編程相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的檔位自動(dòng)切換功能。該電路主要有四個(gè)檔位,它們分別是2.5V、5.0V、10.0V和20.0V檔。為了計(jì)算方便,本設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換模塊的VREF設(shè)定為2.55V,因此為了檢測(cè)大于2.55V的直流電壓,必須在輸入端引入電壓衰減器,將輸入電壓信號(hào)變換到02.55V之間,通過(guò)軟件判斷檔位,在自動(dòng)切換檔位后將A/D轉(zhuǎn)換模塊得到的數(shù)值放大相同的倍數(shù)在LED數(shù)碼顯示器上通過(guò)動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示電壓衰減器的設(shè)計(jì)方案有兩種,一種是用精密電阻構(gòu)成的分壓器,電路如圖1-2(a)所示;另一種是利用多個(gè)電位器并聯(lián),調(diào)節(jié)各個(gè)電位器而得到衰減電壓,再通過(guò)電位器的中間抽頭輸出衰減后的電壓值,電路如

13、圖1-2(b)所示,該衰減器避免了前一種衰減器由于電阻精密性不高而引入的測(cè)量誤差,因此,本電路設(shè)計(jì)選擇圖1-2(b)所示的電壓衰減器。當(dāng)被測(cè)電壓Vx在020V范圍內(nèi)變化時(shí),經(jīng)過(guò)電壓衰減器均可以把它轉(zhuǎn)換為02.55V之間作為A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓,再通過(guò)單片機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)檔位。 (a) 精密電阻構(gòu)成分壓器 (b) 并聯(lián)電位器 圖1-2電壓衰減器1.4A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換電路主要利用ADC0809和單片機(jī)相連,根據(jù)ADC0809的時(shí)序圖通過(guò)軟件編程的方式啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換電路,實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換功能。ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。帶8個(gè)模擬量輸入通道,有通道地址譯碼鎖存器,輸出帶三態(tài)數(shù)據(jù)

14、鎖存器。啟動(dòng)信號(hào)為脈沖啟動(dòng)方式,最大可調(diào)誤差為±1LSB。ADC0809內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路,故CLK時(shí)鐘需由外部輸入,clk允許范圍500kHz1MHz。START信號(hào)端的脈沖由單片機(jī)的P3.4產(chǎn)生啟動(dòng)ADC0809,由P3.6設(shè)置ADC0809有效,即P3.6為高電平時(shí)ADC0809有效,P3.7作為轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志,轉(zhuǎn)換結(jié)束P3.6變?yōu)榈碗娖?。通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)了ADC0809的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。圖1-3 A/D轉(zhuǎn)換電路圖1.5顯示電路顯示電路主要由共陰極LED七段數(shù)碼顯示器和單片機(jī)的并行I/O口組成,單片機(jī)的P2口作為段碼輸出端口,P1口的低四位作為數(shù)碼顯示器的位碼選通端子。實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的顯示

15、,具體電路如圖3中所示1.6時(shí)鐘電路和復(fù)位電路時(shí)鐘電路由片外石英晶體、微調(diào)電容和單片機(jī)的內(nèi)部電路組成。選用12MHz晶體,微調(diào)電容C1、C2采用30pF的瓷片電容,單片機(jī)的復(fù)位電路有開(kāi)關(guān)復(fù)位和上電復(fù)位兩種,本設(shè)計(jì)采用開(kāi)關(guān)復(fù)位電路,電解電容C3=10F,電阻R8=200,R9=1k,在單片機(jī)工作時(shí)復(fù)位電路中按鍵按下后單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)值。2 系統(tǒng)各部分的組成電路2.1 高精度程控放大電路程控放大電路如圖2-1所示。該電路由輸入失調(diào)電壓小、溫漂和時(shí)漂小、低噪聲的集成運(yùn)算放大器OP07及通用運(yùn)算放大器LM358和模擬電子開(kāi)關(guān)CD4052 組成, 其增益CD4052 A 、B 兩端的數(shù)字

16、量來(lái)控制。由于模擬電子開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻R on 以及它的不穩(wěn)定性一直是影響程控放大器放大精度的癥結(jié)所在, 所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)中將切換量程電阻和模擬電子開(kāi)關(guān)置于OP07 運(yùn)放的閉環(huán)回路中,這樣就利用了運(yùn)放的高增益特性和反饋性,使模擬電子開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻及其溫度系數(shù)對(duì)放大器增益的影響基本上得以消除, 而放大器的增益A1 僅取決于反饋電阻RF 和R0 R。A1 =-RF/ R0 , A 2 = -1 , 放大器的總增益A =A1·A2 =RF/ R 。當(dāng)我們將RF 選用多圈可調(diào)電阻時(shí), 圖2 所示的電路就形成了四量程控制的放大器。當(dāng)CD4052 的B 、A 端給定為00 、01 、10 、11 時(shí)

17、, 調(diào)節(jié)RF1 、RF2 、RF3 、RF4使得放大器的總增益A 分別為1 、0 .1 、0 .01 、0 .005 使之與量程2V 、20V 、200V 、500V 一一對(duì)應(yīng)。另外, 為了提高系統(tǒng)的輸入電阻, 可在輸入端加個(gè)電壓跟隨器。圖2-1 程控放大電路 2.2 超/欠量程的識(shí)別分析IC L7135內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖,發(fā)現(xiàn)該芯片內(nèi)具有超/欠量程識(shí)別電路,其中第28腳為欠量程信號(hào)輸出腳,該腳若輸出高電平則表示讀數(shù)小于或等于滿(mǎn)量程的9 %,發(fā)出欠量程信號(hào);正常應(yīng)是低電平。第27腳為超量程信號(hào)輸出腳, 該腳若輸出高電平則表示輸入電壓超過(guò)2.0000V,發(fā)出超量程信號(hào);正常應(yīng)為低電平。圖2-2超/欠

18、量程內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖2.3量程程控制電路該電路由兩塊三3輸入與非門(mén)(型號(hào)為74LS10)和一塊雙時(shí)鐘加/減計(jì)數(shù)器CD40193構(gòu)成。其作用是按輸入條件信號(hào)(過(guò)量程信號(hào)OR, 欠量程信號(hào)UR , 原量程控制信號(hào)An 、Bn和換程脈沖信號(hào)CP)進(jìn)行組合, 產(chǎn)生滿(mǎn)足下面要求的量程控制信號(hào)An +1 、Bn+1 :有幾檔量程,就有幾種對(duì)應(yīng)的不同的量程控制信號(hào), 在任何時(shí)刻都不允許有一個(gè)以上量程同時(shí)有效;過(guò)量程時(shí), 量程控制信號(hào)應(yīng)由低向高變化,已在最高量程仍過(guò)量程時(shí), 則維持最高量程不變;欠量程時(shí), 量程控制信號(hào)應(yīng)由高向低改變, 已在最低量程仍欠量程時(shí), 則維持最低量程不變;量程合適時(shí), 維持原量程不變;

19、每檔量程都能達(dá)到并且保持。根據(jù)以上所要求, 得到表1 所列的邏輯真值表。從真值表可見(jiàn)圖2-1所示電路完全實(shí)現(xiàn)了上述設(shè)計(jì)的要求.表2-1換程控制信號(hào)邏輯真值2.4 小數(shù)點(diǎn)切換電路小數(shù)點(diǎn)切換電路如圖2-3所示。其中模擬電子開(kāi)關(guān)CD4052 的一半用來(lái)進(jìn)行小數(shù)點(diǎn)切換, 另一半用于程控放大電路中量程切換。因此小數(shù)點(diǎn)切換與量程切換是同步的, 從而達(dá)到數(shù)字直讀之目的。另外由于TD1913 型數(shù)字電壓表的顯示器是 共陽(yáng)極式的, 所以圖2-3 所示的電路是能滿(mǎn)足要求的, 該電路的真值表如表2-2所列。 圖2-3小數(shù)點(diǎn)切換電 表2-2小數(shù)點(diǎn)切換電路的真值表 3 硬件電路設(shè)計(jì)8路數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)

20、、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼管顯示電路和按鍵處理電路等組成，電路原理圖如圖31所示。圖3-1 硬件電路原理圖ADC0809具有8路模擬量輸入通道IN0-IN7,通過(guò)3位地址輸入端C、B、A（引腳23-25）進(jìn)行選擇。引腳22為地址鎖存控制端ALE,當(dāng)輸入為高電平時(shí)，C、B、A引腳輸入的地址鎖存于ADC0809內(nèi)部是鎖存器中，經(jīng)內(nèi)部譯碼電路譯碼選中相應(yīng)的模擬通道。引腳6為啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制端START，當(dāng)輸入一個(gè)2s寬的高電平脈沖時(shí)，就啟動(dòng)ADC0809開(kāi)始對(duì)輸入通道的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。引腳7為A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)，EOC信號(hào)為低電平，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC輸出高電平，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放于A

21、DC0809內(nèi)部的輸出數(shù)據(jù)寄存器中。引腳9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制端OE，當(dāng)OE為高電平時(shí)，存放于輸出數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)通過(guò)ADC0809的數(shù)據(jù)線D0D7輸出。引腳10為ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLOCK。在連接時(shí)，ADC0809的數(shù)據(jù)線D0D7與AT89S52的P0口相連接，ADC0809的地址引腳、地址鎖存端ALE、啟動(dòng)信號(hào)START、數(shù)據(jù)輸出允許控制端OE分別與AT89S52的P2相連接，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC與AT89S52的P3.7相連接。時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLOCK信號(hào)，由單片機(jī)的地址鎖存信號(hào)ALE得到。LED數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描方式連接，通過(guò)AT89S52的P1口和P3.0P3

22、.3口控制。P1口為L(zhǎng)ED數(shù)碼管的字段碼輸出端，P3.0P3.3口為L(zhǎng)ED數(shù)碼管的位選碼輸出端，通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)并反相。S1和S2是兩個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)，分別與單片機(jī)的P3.5和P3.6相連接。S1用于單路顯示或多路循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換控制，S2用于單路顯示時(shí)的通道選擇。4 軟件設(shè)計(jì)量程自動(dòng)切換數(shù)字電壓表的軟件設(shè)計(jì)采用單片機(jī)常用的匯編語(yǔ)言,主要包括三個(gè)部分,即主程序部分、檔位切換部分和LED數(shù)碼顯示器的顯示部分。其軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4-1、4-2、4-3所示。 圖4-1 主程序 圖4-2 顯示子程序圖 圖4-3 量程自動(dòng)化切換程4.1主程序主程序設(shè)計(jì)的軟件流程圖如圖4-1(a)所示,在A/D模塊啟動(dòng)子程序中,主

23、要根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換模塊的時(shí)序圖設(shè)置單片機(jī)的各引腳電平來(lái)啟動(dòng)ADC0809。判斷部分主要是通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊采集到的電壓值與檔位值進(jìn)行比較來(lái)選擇數(shù)字電壓表的檔位,再通過(guò)檔位處理子程序?qū)/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的電壓值進(jìn)行處理,然后在數(shù)碼顯示器上顯示出來(lái)。4.2 LED送顯子程序LED數(shù)碼管采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)掃描方式。在顯示子程序中包含多路循環(huán)顯示和單路顯示程序。多路循環(huán)顯示把8個(gè)存儲(chǔ)單元的數(shù)值依次取出送到4位數(shù)碼管上顯示，每一路顯示1秒。單路顯示程序只對(duì)當(dāng)前選中的一路數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。每路數(shù)據(jù)顯示需經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換變成十進(jìn)制BCD碼，放于4個(gè)數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū)中。單路顯示或多路循環(huán)顯示通過(guò)標(biāo)志位00H控制。在顯示控

24、制程序中加入了對(duì)單路或多路循環(huán)按鍵和通道選擇按鍵的判斷。圖4-4 LED送顯子程序 C語(yǔ)言源程序清單#include <stdio.h>#include <AT89x52.h>#include <intrins.h> /調(diào)用_nop_()延時(shí)函數(shù)#define ad_con P2 /0809控制口#define addata P0 /0809數(shù)據(jù)入口#define disdata P1 /數(shù)碼管顯示#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar number=0x00; /存放單通道顯示時(shí)的

25、當(dāng)前通道數(shù)sbit ALE=P23; /0809地址鎖存信號(hào)sbit START=P24; /啟動(dòng)信號(hào)sbit OE=P25; /輸出允許通道sbit KEY1=P35; /循環(huán)或單路選擇按鍵sbit KEY2=P36; /通道選擇按鍵sbit EOC=P37; /轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)sbit DISX=disdata7;/小數(shù)點(diǎn)位sbit FLAG=PSW0; /循環(huán)或單路顯示標(biāo)志位Uchar code dis_711=0x3F,0x06,0x5B,0X4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7E,0x6F,0x00;/數(shù)碼管的字段碼uchar code scan_con4=0xF1,0x

26、F2,0xF4,0xF8;/4個(gè)LED數(shù)碼管的位選Uchar data ad_data8=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00;/0809的8個(gè)通道轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)uchar data dis5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00;/顯示緩沖區(qū)/*主函數(shù)*/ main() P0=0xff; /初始化端口 P2=0x00; P1=0xff; P3=0xff; while(1) test();/測(cè)量轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) scan();/顯示數(shù)據(jù) /*1秒延時(shí)*/delay1ms(uint t)uint i,j;for (i=0;i<t;i+)for

27、(j=0;j<120;j+);/*檢測(cè)按鍵子程序*/keytest()if (KEY1=0) /檢測(cè)循環(huán)或單路選擇按鍵是否按下FLAG=!FLAG; /標(biāo)志位取反，循環(huán)，單路顯示卻換 while(KEY1=0);if(FLAG=1) /單路循環(huán)時(shí)，檢測(cè)通道選擇按鍵是否按下if(KEY2=0) number+; if(number=8) number=0; while(KEY2=0); /*顯示掃描子程序*/ scan() uchar k,n; int h; if(FLAG=0) /循環(huán)顯示子程序 dis3=0x00; /通道值清零 for(n=0;n<8;n+) /循環(huán)8次 dis

28、2=ad_datan/51; /轉(zhuǎn)換為BCD碼 dis4=ad_datan%51; dis4=dis4*10; dis1=dis4/51; dis4=dis4%51; dis4=dis4*10; dis0=dis4/51; for(h=0;h<500;h+) /每個(gè)通道顯示時(shí)間控制為1s for(k=0;k<4;k+) /4位LED循環(huán)顯示 disdata=dis_7disk; if(k=2) DISX=0; P3=scan_conk; delay1ms(1); P3=0xff; dis3+; /通道值加1 keytest(); /檢測(cè)按鍵 if(FLAG=1) /單路顯示子程序

29、dis3=number; for(k=0;k<4;k+)/4位LED掃描顯示 disdata=dis_7disk; if(k=2) DISX=0; P3=scan_conk; delay1ms(1);P3=0xff; keytest(); /檢測(cè)按鍵 /*轉(zhuǎn)換子函數(shù)*/test() uchar m; uchar s=0x00; /初始通道位0 ad_con=s;/第一通道地址送0809控制口 for(m=0;m<8;m+) ALE=1;_nop_();_nop_();ALE=0;/鎖存通道地址 START=1;_nop_();_nop_();START=0;/啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 _nop_(

30、);_nop_();_nop_();_nop_(); while(EOC=0);/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 OE=1;ad_datam=addata;OE=0;/讀取當(dāng)前通道轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) s+;ad_con=s;/改變通道地址 ad_con=0x00;/通道地址恢復(fù)初值 4.3檔位自動(dòng)切換子程序檔位自動(dòng)切換子程序的軟件流程圖如圖4-3所示,該程序的設(shè)計(jì)主要對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)和該檔位的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較進(jìn)行檔位的選擇,再通過(guò)計(jì)算將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù),存儲(chǔ)在50H53H四個(gè)單元中,然后再通過(guò)調(diào)用送顯子程序?qū)⑵湓跀?shù)碼顯示器上顯示出來(lái)。利用單片機(jī)編程控制數(shù)字電壓表的量程自動(dòng)切換和顯示功能,不僅使整個(gè)硬件電路

31、的設(shè)計(jì)使用的元器件數(shù)量減少,而且調(diào)節(jié)起來(lái)也較為方便,整個(gè)系統(tǒng)性能也更加穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該數(shù)字電壓表實(shí)現(xiàn)了量程自動(dòng)切換功能和高清晰度數(shù)字顯示功能,且性?xún)r(jià)比較高,有較強(qiáng)的適用性。它是0+20V的單量程數(shù)字電壓表,在此基礎(chǔ)上還可以進(jìn)一步的擴(kuò)展,讓電路具有更好更強(qiáng)大的功能。如器還可以實(shí)現(xiàn)更多檔位的量程自動(dòng)切換功能,配上高壓探頭還可測(cè)上萬(wàn)伏的高壓,在電壓輸入端加反向器即可實(shí)現(xiàn)負(fù)電壓的測(cè)量。為了提高測(cè)量的精度還可在A/D轉(zhuǎn)換電路部分采用12位或24位A/D轉(zhuǎn)換器件。:利用電壓衰減器還可以實(shí)現(xiàn)更多檔位的量程自動(dòng)切換功能,配上高壓探頭還可測(cè)上萬(wàn)伏的高壓,在電壓輸入端加反向器即可實(shí)現(xiàn)負(fù)電壓的測(cè)量。為了提高測(cè)

32、量的精度還可在A/D轉(zhuǎn)換電路部分采用12位或24位A/D轉(zhuǎn)換器件。5常見(jiàn)故障及其調(diào)查方法在計(jì)量前，先要對(duì)表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零:旋轉(zhuǎn)電表零點(diǎn)調(diào)整螺絲，使表針指示零。在計(jì)量中，我們最常遇到的故障現(xiàn)象有如下幾種:5.1電壓表的全部量程呈線性超差對(duì)于輸人頻率為1kHz、不同大小幅值的信號(hào)，電壓表的所有幅值測(cè)量量程均呈偏大或偏小的現(xiàn)象。這時(shí)應(yīng)主調(diào)可變電位器vR102，它位于表頭放大器電路部分;兼顧調(diào)節(jié)電位器vR101，它位于電路中第一衰減器部分。打開(kāi)機(jī)殼，這兩個(gè)電位器明顯可見(jiàn)且都有數(shù)字標(biāo)明。具體的調(diào)整方法如圖5-1、表5-1所示。圖5-1 儀表連接圖表5-1 調(diào)整方法表5.2量程呈非線性超差根據(jù)圖5-1所示若

33、表的量程呈非線性超差時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)如下情況:即在某一量程以上，表對(duì)幅值測(cè)量的結(jié)果偏大，在此量程以下則測(cè)量結(jié)果偏小;或反之。在采用上述方法進(jìn)行調(diào)整之后仍無(wú)濟(jì)于事時(shí)，那么就應(yīng)斷定，最有可能的情況是控制各量程的電子開(kāi)關(guān)電路發(fā)生了故障，需要維修電壓表。若部分小量程超差(幾十毫伏以下)時(shí)，則應(yīng)該檢查并保證輸人電源是否接地;若無(wú)接地線時(shí)機(jī)殼與地?zé)o法相接，則產(chǎn)生的小干擾信號(hào)就無(wú)法通過(guò)機(jī)殼消除，而被串到電路中，雖然是微信號(hào)但由于VT系列的電壓表靈敏度較高，所以，這種干擾信號(hào)就對(duì)小量程測(cè)量的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，一般使幅值測(cè)量結(jié)果偏大，甚至有打表現(xiàn)象。若只是最小量程超差(一般也為偏大)，例如只是0.31llV或

34、1mV超差，并且電源接地良好，這時(shí)應(yīng)檢測(cè)一下電壓表的殘余電壓是否過(guò)大:將輸人端子的信號(hào)短接，例如用夾子線將兩夾短接，使輸入信號(hào)幅值為零，此時(shí)，電壓表的讀數(shù)值按指標(biāo)應(yīng)低于30林V;若超出此值，那么殘余電壓就會(huì)對(duì)最小量程的準(zhǔn)確測(cè)量產(chǎn)生影響，這種情況就無(wú)法進(jìn)行調(diào)整，而需要對(duì)表的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。另外，還應(yīng)注意的是，在計(jì)量時(shí)要用屏蔽性能好的測(cè)試線，以消除外界干擾信號(hào)對(duì)小幅值測(cè)量的影響作用。5.3頻響測(cè)量超差及其調(diào)整方法電壓表的頻響特性也是判斷其性能好壞的關(guān)鍵。如前所述，VT系列的電壓表頻率范圍從roHz一IMHz。在計(jì)量其頻響時(shí)，我們以輸入IkHz、0.9V的正弦信號(hào)變?yōu)榛鶞?zhǔn)，幅值保持不變，而依次改變

35、輸入信號(hào)的頻率，若表因輸人信號(hào)的頻率變化而幅值的偏移超出了指標(biāo)范圍，即為頻響超差。此時(shí)，我們應(yīng)調(diào)整可變電容TC101，它位于第一衰減器電路中。具體的調(diào)整方法如圖5-1所示54使用注意事項(xiàng)除了能夠準(zhǔn)確地調(diào)整電壓表外，為確保電壓表測(cè)量的準(zhǔn)確性，我們?cè)谄綍r(shí)也應(yīng)該注意正確地使用電壓表。a)開(kāi)機(jī)后應(yīng)先預(yù)熱幾分鐘；b)測(cè)量中，GNDMODE應(yīng)設(shè)定為GND的狀態(tài)，保證通道的接地端子與外殼地相連，以免出現(xiàn)浮地狀態(tài)；c)勿將電壓表放置于強(qiáng)電磁場(chǎng)中；d)在測(cè)量時(shí)，應(yīng)先設(shè)置表的量程，然后再輸人信號(hào)，并保證信號(hào)幅值不大于表的量程；e)保證表和電源的接地良好。除此之外，在計(jì)量中有時(shí)人也會(huì)被機(jī)殼電擊，這可能是因表的絕緣不

36、良或內(nèi)部電源部分漏電所致,電源接在一起，以免損壞儀器。結(jié)束語(yǔ)完成情況：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)到現(xiàn)在有兩個(gè)多月，回顧著些天我感到學(xué)到了很多東西，在寫(xiě)這個(gè)心得的時(shí)候，我想就這些天的收獲，說(shuō)一說(shuō)自己內(nèi)心的想法。本設(shè)計(jì)的是一個(gè)數(shù)字電壓表簡(jiǎn)稱(chēng)DVM,是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù),把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。與傳統(tǒng)的模擬式儀表比較,具有顯示清晰直觀,讀數(shù)準(zhǔn)確,測(cè)量范圍寬,擴(kuò)展功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)具有硬件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點(diǎn)。總結(jié)本文的研究工作，主要做了下面幾點(diǎn)工作：一、通過(guò)查閱大量的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了數(shù)字電壓表采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的數(shù)字形式，了解了

37、數(shù)字電壓表的現(xiàn)狀，清楚地了解了數(shù)字電壓表與其它數(shù)字電壓表相比較有那些優(yōu)點(diǎn)，明確了研究目標(biāo)。并且通過(guò)對(duì)單片機(jī)資料的查閱和應(yīng)用，更進(jìn)一步增加了對(duì)單片機(jī)知識(shí)的理解和運(yùn)用能力。并證實(shí)了自己的思路：“查資料思考總結(jié)運(yùn)用找出差錯(cuò)，再查資料和向別人詢(xún)問(wèn)再次運(yùn)用”的正確性。二、本文設(shè)計(jì)的LED顯示屏能夠?qū)崿F(xiàn)在目測(cè)條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無(wú)串?dāng)_。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。三、本文列出了系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計(jì)方案,硬件結(jié)構(gòu)電路圖，軟件流程圖和具體C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與調(diào)試等方面。四、在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中學(xué)會(huì)了單片機(jī)的基本使用，感到單片機(jī)對(duì)電子信息專(zhuān)業(yè)的同學(xué)來(lái)說(shuō)是一門(mén)很有用的課程。五