单片机课程设计(数字交直流电压表).docxVIP

南昌工程学院Nanchang Institute of Technology课 程 设 计技术交流：qq：1294976338 群程名称：指导老师：学院：专业（班级）：学号：姓名：日期：目录一、硬件模块的设计21.总体设计22.量程转换电路设计33.直流放大电路与交流真有效值转换电路34.AD转换电路设计45.单片机核心模块设计5二、软件模块的设计61.程序流程62.AD数据采样模块73.显示模块8三、仿真与调试9四、总结10参考文献11附录A 原理图12一、硬件模块的设计1.总体设计硬件的总体设计如图2.1所示，量程切换部分包括信号衰减，把要测量的电压衰减到200mv以内，因为AD736只能转换有效值为200mv内的电压。交流有效值转换我们选用硬件直接转换， 这里选用常见的AD736真有效值转换芯片。直流 放大部分，这里选用的是LM324构成的最简单的同相电压放大 电路，放大倍数为10倍。模数转换模块我们选用常用的adc0808，实现简单，在要求不高的场合比较适用。处理核心我们选用AT89C51,对于本课程设计，由于对处理速度功能复杂程度要求不太高，对于51本身的片内资源在本课题中还是能满足要求。显示模块，按照要求我们选用4个数码管作为电压的显示只有正电压，量程为0~250v。超量程报警电路和量程指示模块比较简单看就懂，不赘述。 图1.1 系统总体框图2.量程转换电路设计 图1.3量程开关 图1.2 量程切换与衰减电路量程切换这里选用一个双联开关（同时切换），五个档位分别为200mv，2v，20v，200v，250v；档位的调节这里选用串联的电阻将高电压衰减为低电压，然后送人后续处理电路。电阻选择从下到上依次是10k，90k，900k，9M，2.5M,当选择对应的量程是，理论上的衰减比为1/10, 1/100, 1/1000, 1/1250。使待测电压最后输出在200mv以内，衰减后的待测电压直接送入后续电路处理。3.直流放大电路与交流真有效值转换电路 图1.4 直流放大电路直流放大电路用来放大经量程衰减电路后输出的直流电压和经交直流有效值转换后输出的直流电压（交直流通过sw1切换），这里采用LM324集成运放构成的简单放大器，反馈电阻R10为10k，反相端电阻R9为1k，根据同相放大器的公式：Auf=1+Rf/R9易得放大倍数理想情况是10倍，放大后的电压在2v以内。经输出端直接送到AD转换电路，为了提高AD转换的精度所以AD的模拟参考电压也应该调到2v。 图1.5 交流真有效值转换上图为AD736构成的真有效值转换典型电路，采用9V电池的供电电路。R2、R3为均衡电阻,通过它们可使VCOM=E/2=4.5V。C1、C3、C4为电源滤波电容。该电路为高阻抗输入方式,适合于接高阻抗的分压器。最大的可转换的有效值为200mv。4.AD转换电路设计 图1.6 adc0808应用电路AD转换选用的八位的逐次比较器ADC0808，基准电压选用2v，可以提高精度，方便运算；0808的电路构成形式比较简单易于实现，在要求不高的场合比较适合。选择通道一作为模拟电压输入端，clk选用典型的640k。5.单片机核心模块设计 图1.8 晶振电路 图1.9 复位电路 图1.7 单片机核心单片机选用的是at89c51，对于本课题要求的速度和测量范围，单片机本身的资源 足够满足要求。晶振电路选用的是内部的RC震荡电路，晶振选用12M.复位电路选用最典型的阻容复位。二、软件模块的设计1.程序流程2.AD数据采样模块图2.1 0808时序图 图2.2 中断采样测序根据时序图，我们选用的是中断采样，利用0808的EOC引脚作为外部触发端，进入中断首先是将转换后的数据取出来，取出的方式如时序所示。另外当取完数据后就是启动AD等待下一次AD采样的完成，中断返回。因为AD采样选用的模拟电压是2v，所以采的原始数据乘以二，整数部分除以255直接送到数码管显示。小数部分将其分离，另作处理。3.显示模块 图2.3 数码管显示程序这部分测序主要完成的功能是处理原始数据，显示待测电压，完成量程的判断。首先是处理原始数据，将从中断取得的 原始数据进行变换使得整数部分和小数部分分离，随后是逐个显示电压，这里采用的是动态显示。量程 的判断主要用来确定小数点的位置，不同的量程小数点所在的位置是不同的。三、仿