【正文】 長(zhǎng)沙師范學(xué)校電子信息工程 系 玩具設(shè)計(jì)與制造（電子智能） 專業(yè) 07 級(jí)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 姓名： 張秋萍 學(xué)號(hào)： 200740930233 指導(dǎo)教師(簽名): 彭高豐 2010 年 1 月 4 日長(zhǎng)沙師范學(xué)校畢業(yè)論文（設(shè)計(jì))誠(chéng) 信 承 諾 書本人慎重承諾：我所撰寫的論文（設(shè)計(jì)）《 數(shù)字電壓表 》是在老師的指導(dǎo)下自主完成，沒有剽竊或抄襲他人的論文或成果。如有剽竊、抄襲，本人愿意為由此引起的后果承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的研究成果歸屬學(xué)校所有。 學(xué)生(簽名)： 2010 年 1 月 4 日長(zhǎng)沙師范學(xué)校畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告登記表學(xué)生姓名張秋萍學(xué)號(hào)200740930233專 業(yè)玩具設(shè)計(jì)與制造指導(dǎo)教師姓 名彭高豐職稱工程師工作單位（系、部、處、室）電子信息工程系論文題目數(shù)字電壓表一、選題的目的、意義和必要性：選擇題目的目的是讓我們能選擇自己感興趣的課題來(lái)做。數(shù)字電壓表是從電位差計(jì)的自動(dòng)化這種想法研制出來(lái)的,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。二、研究的重點(diǎn)與計(jì)劃： LCD1602，AD1674及89C52構(gòu)成硬件電路設(shè)計(jì)，及軟件設(shè)計(jì)。三、研究思路(寫作提綱或研究路線) ： 確定方案，模數(shù)轉(zhuǎn)換，控制部分，顯示部分，系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)測(cè)試與整機(jī)調(diào)試，總結(jié)。四、參考文獻(xiàn)(專著、教材、論文10篇以上)： 高吉祥， 周志光， 劉定良. 黃志偉， 謝自美，電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 測(cè)試. 湖北：華中理工大學(xué)出版社黃智偉,李法春，高美珍，555時(shí)基芯片及其在A/王兆安，黃俊，第四版.王兆安，王兆安，11602液晶使用手冊(cè)1佟云峰等， ：重慶大學(xué)出版社 1張大明， 1趙建領(lǐng)， ：電子工業(yè)出版社長(zhǎng)沙師范學(xué)校畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）寫作過程考核表學(xué)生姓名 張秋萍 論文題目 數(shù)字電壓表 選題經(jīng)過數(shù)字電壓表調(diào)研與材料準(zhǔn)備情況以89C52八位單片機(jī)為核心處理器，主要是緩存輸出電壓和通過中斷控制的AD1674的轉(zhuǎn)換過程，最后顯示在LCD1602上。在數(shù)字電壓表中，AD1674將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再將數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)控制電壓輸出，通過LCD1602顯示。89C52主要是控制輸出電壓，信號(hào)處理，LCD顯示。初稿寫作確定電源電路、積分電路、顯示器為主體構(gòu)成數(shù)字電壓表。其中控制電路由 8 位單片機(jī) 89C52組成，積分電路由 12 位 TLV5618 雙 D/轉(zhuǎn)換器,單數(shù)控電位器和運(yùn)算放大器 OP07 構(gòu)成的加法器組成。成文時(shí)間：2010年 1月 4日第一次修改內(nèi)容確定最初的芯片LCD1602，TLV5618，89C52,OP07,畫出最初的電路圖，寫出最初的程序，確定論文總體結(jié)構(gòu)。第二次修改內(nèi)容修改硬件電路，芯片確定為L(zhǎng)CD1602，AD1674，89C52,重新畫出電路圖，寫出程序。重新查找資料對(duì)AD1674芯片進(jìn)行介紹，對(duì)論文進(jìn)行第二次修改。第三次修改內(nèi)容程序調(diào)試，硬件電路確定元器件型號(hào)、論文排版。長(zhǎng)沙師范學(xué)校畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容摘要論文題目數(shù)字電壓表作者姓名張秋萍所屬專業(yè)、級(jí)別07玩具302班指導(dǎo)教師姓名彭高豐字?jǐn)?shù)18700定稿日期1月4日內(nèi) 容 摘 要本系統(tǒng)以89C52八位單片機(jī)為核心處理器，主要是緩存輸出電壓和通過中斷控制的AD1674的轉(zhuǎn)換過程，最后顯示在LCD1602上。在數(shù)字電壓表中，AD1674將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再將數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)控制電壓輸出，通過LCD1602顯示。89C52主要是控制輸出電壓，信號(hào)處理，LCD顯示。數(shù)字電壓表由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成，測(cè)量0～，由LCD1602顯示，用AD1674輸入為20V的量程，最大分辨率5mV。數(shù)字電壓表的核心為89C52單片機(jī)和AD1674 A/D轉(zhuǎn)換集成芯片。AD1674片內(nèi)帶有鎖存功能的模擬信號(hào)輸入開關(guān)，可對(duì)8路或12路輸入模擬信號(hào)分時(shí)轉(zhuǎn)換，具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、12位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存器等。由單片機(jī)選擇控制不同通道模擬信號(hào)輸入，給STS置1，開始A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，STS端輸出低電平，單片機(jī)開始讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)的BCD碼，最終通過AD1674顯示電壓值。關(guān) 鍵 詞數(shù)據(jù)采集處理、89C52控制，AD1674 12 A/D為轉(zhuǎn)換器、 lCD1602顯示目 錄摘要…………………………………………………………………………………1前言…………………………………………………………………………………2…………………………………………………………………………4 方案一………………………………………………………………………4 ………………………………………………………………………4 方案比較……………………………………………………………………7 系統(tǒng)最終方案………………………………………………………………7…………………………………………………………………………8 AD1674芯片介紹……………………………………………………………8 AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路……………………………………………………………8 引腳介紹……………………………………………………………………9…………………………………………………………………………11 89C52芯片介紹……………………………………………………………11…………………………………………………………………………13 LCD1602芯片介紹及實(shí)例…………………………………………………13………………………………………………………………23…………………………………………………………………………25……………………………………………………………38 測(cè)試方案…………………………………………………………………38………………………………………………………………38 2V檔位測(cè)試(室溫) ……………………………………………………38 結(jié)果分析…………………………………………………………………38………………………………………………………………………………39參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………40摘 要本系統(tǒng)以89C52八位單片機(jī)為核心處理器，主要是緩存輸出電壓和通過中斷控制的AD1674的轉(zhuǎn)換過程，最后顯示在LCD1602上。在數(shù)字電壓表中，AD1674將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再將數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)控制電壓輸出，通過LCD1602顯示。89C52主要是控制輸出電壓，信號(hào)處理，LCD顯示。數(shù)字電壓表由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成，測(cè)量0～，由LCD1602顯示，用AD1674輸入為20V的量程，最大分辨率5mV。數(shù)字電壓表的核心為89C52單片機(jī)和AD1674 A/D轉(zhuǎn)換集成芯片。AD1674片內(nèi)帶有鎖存功能的模擬信號(hào)輸入開關(guān)，可對(duì)8路或12路輸入模擬信號(hào)分時(shí)轉(zhuǎn)換，具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、12位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存器等。由單片機(jī)選擇控制不同通道模擬信號(hào)輸入，給STS置1，開始A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，STS端輸出低電平，單片機(jī)開始讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)的BCD碼，最終通過AD1674顯示電壓值。關(guān)鍵字：數(shù)據(jù)采集處理、89C52控制，AD1674 12 A/D為轉(zhuǎn)換器、 lCD1602顯示前 言在電量的測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量，其中電壓量的 測(cè)量最為經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測(cè)量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測(cè)量?jī)x器。數(shù)字電壓表（Digital Voltmeter） 簡(jiǎn)稱 DVM，是從電位差計(jì)的自動(dòng)化這種想法研制出來(lái)的,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。因此即便是最初的DVM,其精度要比模擬式儀表高,而其成本比電位差計(jì)也高。以后,DVM的發(fā)展就著眼在高精度和低成本兩個(gè)方面。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，而采用單片機(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，還可與 PC 進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。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，顯示出強(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。數(shù)字電壓表是一種間接轉(zhuǎn)換形式的數(shù)字電壓表，它是對(duì)輸入模擬電壓進(jìn)行積分并轉(zhuǎn)換成中間量——時(shí)間或頻率，再通過計(jì)數(shù)器將中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 隨著儀器儀表系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化,完成自動(dòng)化儀表從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變。而數(shù)字儀表采用新技術(shù)、新工藝，由LSI和VLSI構(gòu)成的新型數(shù)字儀表及高檔智能儀器的大量問世，標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的電子儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的先河： （1）、廣泛采用新技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品。（2）、新一代數(shù)字儀表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，許多數(shù)字儀表將由標(biāo)準(zhǔn)化 、通用化、系列化的模塊所構(gòu)成，給電路設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試、維修帶來(lái)極大方便。（3）、為徹底解決數(shù)字儀表不便于觀察連續(xù)變化量的技術(shù)難題，數(shù)字/模擬條圖雙顯示儀表已成為國(guó)際流行款式，它兼有數(shù)字儀表準(zhǔn)確度高、模擬式儀表便于觀察被測(cè)量的變化過程及變化趨勢(shì)的兩大優(yōu)點(diǎn)。（4）、安全性不斷提高。 （5）、操作簡(jiǎn)單化。數(shù)字電壓表有以下方面的特點(diǎn)：顯示清晰直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確。傳統(tǒng)的模擬式儀表必須借助于指針和刻度盤進(jìn)行讀數(shù)，在讀數(shù)過程中不可避免的會(huì)引入人為的測(cè)量誤差。數(shù)字電壓表則采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，使測(cè)量結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳讀現(xiàn)象，測(cè)量結(jié)果就是唯一的。新型數(shù)字電壓表還增加了標(biāo)志符顯示功能，包括測(cè)量項(xiàng)目、符號(hào)單位和特殊符號(hào)、為解決DVM不能反映被測(cè)電壓的連續(xù)變化過程以及變化趨勢(shì)這一難題，一種數(shù)字/模擬條圖儀表業(yè)已問世。1．基本設(shè)計(jì)方案1. 1 方案一 利用雙斜 A/D 轉(zhuǎn)換構(gòu)成數(shù)字電壓表，如圖 1 所示。它由模擬電路和數(shù)字電路兩部分構(gòu)成。模擬電路部分由基準(zhǔn)電壓源+Ur 和Ur,模擬開關(guān) S1~S4 ，積分器和比較器等組成，數(shù)字電路部分由控制邏輯電路,時(shí)鐘發(fā)生器，計(jì)數(shù)器與寄存器等組成。積分器的第一次積分是對(duì)輸入電壓 Ui 做定時(shí)（ T1 ）積分，第二次積分是對(duì)基準(zhǔn)電壓做定值積分。通過兩次積分得到與輸入電壓的平均值正比的時(shí)間間隔 T2 ，即實(shí)現(xiàn) UT 轉(zhuǎn)換。在 T2 的時(shí)間內(nèi)對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。最后完成電壓數(shù)字轉(zhuǎn)換。在控制邏輯電路的控制下，實(shí)現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換。圖 雙斜 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)字電壓表原理圖 方案二利用 89C52芯片最小系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字電壓表。以89C52八位單片機(jī)為核心處理器，主要是緩存輸出電壓和通過中斷控制AD1674的轉(zhuǎn)換過程，最后輸出顯示在LCD1602上。在數(shù)字電壓表中，AD1674將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再將數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)控制電壓輸出，通過LCD1602顯示。89C52主要是控制輸出電壓，信號(hào)處理，LCD顯示。設(shè)計(jì)模塊如下：因三端穩(wěn)壓具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單外圍元器件、外圍元器件少、性能優(yōu)良、調(diào)試方便等顯著優(yōu)點(diǎn)，供電部分用三端穩(wěn)壓電路。圖 電源設(shè)計(jì)原理圖AD1674片內(nèi)帶有鎖存功能的模擬信號(hào)輸入開關(guān)，可對(duì)輸入模擬信號(hào)分時(shí)轉(zhuǎn)換，具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、12位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存器等。由單片機(jī)選擇控制不同通道模擬信號(hào)輸入，當(dāng)AD1674與89C52按下圖連接后，給STS 置1，開始A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，STS端輸出低電平時(shí)，單片機(jī)開始讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。輸入電壓經(jīng)AD1674轉(zhuǎn)換之后，產(chǎn)生中斷信號(hào)控制89C52的I/ O口輸出電壓 ，即AD1674轉(zhuǎn)換結(jié)束后，產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)。過電壓保護(hù)電路：下中R5為壓敏電阻，目的是保護(hù)當(dāng)外部電壓過大時(shí)不使整個(gè)電路被燒壞。壓敏電阻器是電壓靈敏電阻器VSR的簡(jiǎn)稱，屬于一種新型過壓保護(hù)元件。壓敏電阻器是由氧化鋅為主要材料制成的金屬氧化物半導(dǎo)體陶瓷元件，其電阻值可隨端電壓的不同而變化。壓敏電阻器的工作范圍很寬（6~3000V，有多種規(guī)格），對(duì)電壓脈沖響應(yīng)快（響應(yīng)時(shí)間僅為幾至幾十納秒），耐沖擊電流能力強(qiáng)，通流量指標(biāo)可達(dá)100A~20KA，漏電流?。ǖ陀趲字翈资玻?，工作穩(wěn)定可靠。%每攝氏度。圖 電源設(shè)計(jì)原理圖