基于atmega16單片機的數(shù)字電壓表設(shè)計-wenkub
2022-11-03 10:35:30 本頁面
【正文】 開發(fā)時間的限制，我們只好采用實驗室較為常見的 12位 AD。 『方案二』選用 AVR 系列單片機。 51系列單片機目前得到廣泛使用，如 89S51它除了 89C51所具有的優(yōu) 點外，還具有可在線編程，可在線仿真的功能，這讓調(diào)試變得方便。 充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實現(xiàn)電壓調(diào)理的自動量程控制，而在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢 ——控制簡單、方便、快捷。同時， CPLD 的處理速度非?？?，而電壓表的數(shù)據(jù)采樣速度不可能太高，在這一點上， MCU就已經(jīng)可以勝任了。由于本設(shè)計屬于高精度實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，因此各模塊必須具有高精度、低噪聲、可靠性強等諸多性能要求。 【關(guān)鍵字】全自動量程轉(zhuǎn)換 電壓檢測 MAX187 ATmega16 LCD 顯示 Digital Voltmeter Summary : The design is based on ATmega16 and automation development platform based on the principle of achieving a high accuracy and intelligent digital voltage meter system. The system uses ATmega16 core as a control, 12 to the MAX187 D conversion for data sampling system, the measured voltage and highprecision data sampling。 數(shù)字電壓表 【摘 要】 本設(shè)計是基于 ATmega16單片機開發(fā)平臺和自動控制原理的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的一種高精度、智能化的數(shù)字電壓表系統(tǒng)。 Series parison with the use of detection of the input voltage range, and through Relay array of input range of automatic conversion。 『方案一』僅采用 CPLD 作為控制核心部件的方案 如圖 ，選用一片 CPLD 作為系統(tǒng)的核心部件，實現(xiàn)控制與處理的功能。若采用 該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。而且，單片機其資源豐富、控制功能強大及可位尋址操作、價格低廉等，使得在實際制作過程中是一個較為理想的方案。當(dāng)與凌陽十六位單片機相比時， AT89S51八位單片機的價格便宜，再者編程方便。 AVR 單片機是高速單片機，硬件采用哈佛 (Harward)結(jié)構(gòu)，達到一個時鐘周期可以執(zhí)行一條指令 ，絕大部分指令都為單周期指令，而 MSC51要 12個時鐘周期執(zhí)行一條指令；它支持程序的在系統(tǒng)編程 ISP，開發(fā)門檻較低，性價比高；有豐富的外設(shè)，如 RTC、 WATCHDOG、 AD 轉(zhuǎn)換器、 PWM、 UART 接口等，部分型號還可以使用片內(nèi)振蕩器提供系統(tǒng) 1～ 8 MHz 的系統(tǒng)時鐘 ,使該類單片機無外加晶振器件即可工作； I/O 口功能強、驅(qū)動能力大， I/O 口有輸入 /輸出、三態(tài)高阻輸入 ,也可設(shè)定內(nèi)部拉高電阻作輸入端的功能 , 工業(yè)級產(chǎn)品，具有大電流 (灌電流 )10～ 40 mA,可直接驅(qū)動可控硅 SSR 或繼電器 , 節(jié)省了外圍驅(qū)動器 件；具有較大容量 EEPROM，可擦寫 10萬次的 EEPROM,為掉電后數(shù)據(jù)的保存帶來方便 ,來電后能記住掉電時的工作狀態(tài)， EEPROM容量為 64 B～ 4 KB ； AVR 是低功耗單片機，具有休眠省電功能 (Power Down)及閑置 (Idle)低功耗功能。 『方案一』用 1片 12位并行 AD 集成芯片 ADC574， 12位并行 DAC574集成芯片的轉(zhuǎn)換速度快，而且精度高，但是其占用大量的單片機端口，外圍電路較復(fù)雜。 『方案一』用單片機控制多組繼電器進行量程切換。 4）電壓檢測 為了實現(xiàn)對輸入的微小信號或大信號進行精確測量，我們擬采用信號放大或衰減預(yù)處理電路，即需要對被測量電壓的極性、范圍進 行判斷和確定，從而將被測電壓的基本信息傳遞給單片機系統(tǒng)。故采用的方案一。采用串行通訊方式實現(xiàn) 8位 LED 的靜態(tài)顯示，雖可降低端口的使用，也不會降低 CPU的運行速度，但整個顯示界面顯得不太友好。 二、理論分析與電路設(shè)計 系統(tǒng)框圖如圖 。 圖 本設(shè)計是以 ATMEGA16L單片機為控制核心 ,其外圍接口電路如圖所示。 工作于空閑模式時 CPU 停止工作，而 USART、兩線接口、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC噪聲抑制模式時終止 CPU 和除了異步定時器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲 ； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力；擴展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。體積小、速度快、精度高。 圖 MAX187與單片機的接口電路 MAX187用采樣、保持電路和逐位比較寄存器將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為 12位的數(shù)字信號，其采樣、保持電路不需要外接電容。 A/D 轉(zhuǎn)換的工作過程是：當(dāng)為低電平時，在下降沿 MAX187的 T／ H電路進入保持狀態(tài)，并開始轉(zhuǎn)換， 8． 5μs后 DOUT 輸出為高電平作為轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志。發(fā)完脈沖后應(yīng)將置為高電平。 圖 電壓極性檢測電路 電壓范圍粗測電路 為了粗略地得到被測量的電壓范圍我們采用多組比較器的方式，通過階梯式比較的方法確定輸入電壓的范圍。 電壓范圍 P10—P14口對應(yīng)的數(shù)據(jù)（ B） 0100mV 00000 100mV5V 00001 5V10V 00011 10V15V 00111 15V20V 01111 20V以上 11111 表 范圍檢測數(shù)據(jù)表 量程切換電路包括電壓衰減變換電路和無零漂小信號放大電路。第二級為零點補償放大器，實現(xiàn)對小信號幅度的無零漂放大，電路如圖（ ）所示，零點補償是通過電阻分壓后由滑變電阻實現(xiàn) 20mV到 20mV的微調(diào)節(jié)。 圖 驅(qū)動電路 LCD 顯示電路設(shè)計 按鍵模塊簡單有效 ,我們設(shè)計了一個按鍵實現(xiàn)峰值與平均值的顯示切換。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指 令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)、 D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 圖 電路 三、軟件設(shè)計與流程 軟件部分采用模塊化程序設(shè)計的方法，由單片機控制主程序、 A/D 轉(zhuǎn)換子程序
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1