基于單片機數(shù)字電壓表設(shè)計-文庫吧
2024-10-04 18:23 本頁面
【正文】 量，所以電壓 /數(shù)字變化就是 A/D 轉(zhuǎn)換的重點。用電壓 /數(shù)字變換器（ ADC0809）單獨做成的測 量儀器即為數(shù)字電壓表。 單片機技術(shù)課程設(shè)計說明書 ( 2020) 4 2 . 數(shù)字電壓表設(shè)計 原理 DVM 的種類有多種，分類方法也很多，有按位數(shù)分的，如 3/2 位、 5 位、 8位；有按測量速度分的，如高速、低速；有按體積、重量分的，如袖珍式、便攜式、臺式。但通常是按 A／ D 轉(zhuǎn)換方式的不同將 DVM 分成兩大類，一類是直接轉(zhuǎn)換型，也稱比較型；另一類是間接轉(zhuǎn)換型，又稱積分型，包括電壓－時間變換（ VT 變換）和電壓－頻率變換（ Vf 變換）。 （ 1）逐次逼近比較型 逐次逼近比較型 電壓表 是利用被測電壓與不斷遞減的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，通過比較最終獲得被測電壓值，然后送 顯示器 顯示的。雖然逐次比較需要一定時間，要經(jīng)過若干個節(jié)拍才能完成，但只要加快節(jié)拍的速度，還是能在瞬間完成一次測量的。圖 1 是逐次逼近比較型 數(shù)字電壓表 的原理框圖。 圖中，數(shù)碼 開關(guān) 可把由基準(zhǔn)電壓源輸出的高穩(wěn)定性電壓 Db 分成若干個步進(jìn)小電壓 Db Ub Ub3 等，而且這些步進(jìn)電壓的前一個值比后一個大一倍，用二進(jìn)制表示則剛好增加一位，例如，取基準(zhǔn)電壓 Ub 為 1O24mV，并將其分成 512mV、 256mV、 128mV、 64mV、 32mV、 16mV、 8mV、 4mV、 2mV、 1mV 等若干電壓，然后通過控制 電路 將 Ub 逐個送到 比較器與被測電壓進(jìn)行比較。所取出的 Uu 應(yīng)按從大到小順序取出，也就是先取最大的電壓 Ub1 與 U，進(jìn)行比較， 若 Ub1＞ Ux，就由數(shù)碼寄存器輸出一個數(shù)碼“0”，并舍去 Db1；若 Ubt≤Ux，則由數(shù)碼寄存器輸出一個數(shù)碼 “1”，并保留Dbl，以便與下一個取出的步進(jìn)電壓 Ub2 相加，相加后的電壓重新與被測電壓在比較器中進(jìn)行比較，并重新輸出數(shù)碼，決定取舍。這個原則稱為從大到小、舍大留小的原則。按此原則逐個取出 Ub 進(jìn)行比較后，將數(shù)碼寄存器輸出的二進(jìn)制碼按序排列就會等于被測電壓值。 單片機技術(shù)課程設(shè)計說明書 ( 2020) 5 圖 1 逐次逼近比較型數(shù)字電壓表的原理框圖 單片機技術(shù)課程設(shè)計說明書 ( 2020) 6 單片機技術(shù)課程設(shè)計說明書 ( 2020) 7 、 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 簡要硬件流程圖如下： 模擬電量產(chǎn)生電路 (分壓電路 ) ADC0809 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 89C51 對 ADC0809設(shè)置和數(shù)字量進(jìn)行處理 CD4511鎖存 /7段譯碼驅(qū)動器 7段數(shù)碼管 顯示電壓值（ 3 個） 單片機技術(shù)課程設(shè)計說明書 ( 2020) 8 注：本電路相關(guān)涉及元器件大體有 90 千歐和 10 千姆電阻各 1 個、 ADC0809 轉(zhuǎn)換器 1 個、單輸入端雙 D 觸發(fā)器（ 74HC74） 1 個、與非門（ 74ALS02） 2 個、 89C51芯片 1 個、三極管（ C1815） 3 個、鎖存 7 段譯碼驅(qū)動器（ CD4511） 1 個、 7 段數(shù)碼管 3 個、導(dǎo)線如干等…… 數(shù)字電壓表的硬件電路原理圖如下圖 3 所示，主要由分壓電路、 A/D 轉(zhuǎn)換、單片機處理、數(shù)碼管顯示等四個模塊組成。 分壓模塊如圖 4 所示：由于 AD0809 的器件本身 只能對電壓在 0～ 5V 的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為對 0～ 51V 范圍內(nèi)待測電壓值準(zhǔn)確測定，需使用電位器或電阻進(jìn)行分壓，采用兩個并聯(lián)電阻完成得到在 ADC0809 工作范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換電壓值。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊如圖 4 所示：就是直接利用 ADC0809 芯片對輸入量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 單片機處理模塊如圖 5 所示：對 ADC0809 的數(shù)值進(jìn)行內(nèi)部運算，最終產(chǎn)生數(shù)碼管顯示的十進(jìn)制值，這種方法獲得值更加精確，而且處理起來更加靈活。 數(shù)碼
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