以atmega8單片機(jī)為核心的一種電壓測量電路畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-02-14 14:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 率(fADC/2) 的信號源不能用于任何一個(gè)通道，這樣可以避免不可預(yù)知的信號卷積造成的失真。在把信號輸入到ADC 之前最好使用一個(gè)低通濾波器來濾掉高頻信號。設(shè)備內(nèi)部及外部的數(shù)字電路都會(huì)產(chǎn)生電磁干擾(EMI)，從而影響模擬測量的精度。如果轉(zhuǎn)換精度要求較高，那么可以通過以下方法來減少噪聲：1. 模擬通路越短越好。保證模擬信號線位于模擬地之上，并使它們與高速切換的數(shù)字信號線分開。2. AVCC 應(yīng)通過一個(gè)LC 網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字電壓源VCC 連接。3. 使用ADC 噪聲抑制器來降低來自CPU 的干擾噪聲。4. 如果有ADC 端口被用作數(shù)字輸出，那么必須保證在轉(zhuǎn)換進(jìn)行過程中它們不會(huì)有電平的切換。 模擬信號輸入電路我們利用LM358作為200mV檔位電壓數(shù)據(jù)采樣器件, lm358內(nèi)部包含兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，再推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合，具有耐壓值高精度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。圖6為模擬信號輸入通路及檔位切換示意圖： 圖6 模擬信號輸入通路其中IN0第一路為十倍放大電路，將0~200mV信號放大到0~2V。IN1第二路直接將2V檔位送往AD轉(zhuǎn)換。IN2第三路利用電阻分壓將20V檔位的電壓縮小10 顯示電路本設(shè)計(jì)出于成本考慮采用74HC595驅(qū)動(dòng)四位一體LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示。74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài)。將四片74HC595級聯(lián)起來分別控制一個(gè)8位數(shù)碼管，如圖7。圖7 顯示電路 5 數(shù)字電壓表軟件設(shè)計(jì)方案。采集的電壓范圍為0~2V。AD轉(zhuǎn)換出的結(jié)果為10位二進(jìn)制數(shù)，輸出的結(jié)果在0~1024之間。由于實(shí)際采集的電壓為0~2V，所以實(shí)際輸出的結(jié)果在0~800之間，分辨率足夠滿足題目要求。當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)值大于800時(shí)則認(rèn)為輸入電壓超出量程。開機(jī)后首先初始化，使數(shù)碼管顯示“0000”然后檢測檔位選擇，確定檔位后調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)等待查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，如果有信號則讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，就這樣連著讀取五次數(shù)據(jù)后求平均值，然后數(shù)據(jù)輸出，經(jīng)譯碼在數(shù)碼管上顯示。如果電壓超量程則在數(shù)碼管上顯示PASS。具體方法和程序見附錄部分。 系統(tǒng)軟件的總體框架如圖8所示：開始系統(tǒng)初始化啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換采集A/D轉(zhuǎn)換值是否采集五次？對五次求平均值顯示數(shù)值檢測檔位設(shè)置是否超量程顯示PASS圖8 程序流程圖YNNY 總結(jié)通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在關(guān)于電子方面的實(shí)際動(dòng)手能力有很大的提高，在元器件的布置、安裝、焊接、調(diào)試等方面都有很大的進(jìn)步。我在這項(xiàng)實(shí)踐的實(shí)物的制作階段中，初期的時(shí)候由于對這個(gè)數(shù)字電壓表沒有一個(gè)實(shí)質(zhì)性的概念，所以一時(shí)之間不知道該如何下手，后來通過查閱大量相關(guān)資料才漸漸的有了一點(diǎn)頭緒。在原理圖的設(shè)計(jì)過程中遇到很多難題，通過仿真，實(shí)驗(yàn)，不斷對電路進(jìn)行改進(jìn)，逐步深入，將問題一一解決。最終將設(shè)計(jì)付諸實(shí)踐，做出實(shí)物。從總體來說，本文重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的功能以及對單片機(jī)的外圍電路等進(jìn)行了基礎(chǔ)性的研究，由于時(shí)間和條件的限制，雖然取得了一定的效果，但尚存在一定不足之處，比如測量大電壓時(shí)精度不夠，保護(hù)電路不完善。并且現(xiàn)實(shí)中各種模擬量特點(diǎn)不一樣，系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮不夠全面，應(yīng)用范圍有限。這些問題主要由于原理設(shè)計(jì)及程序處理的原因，不能及時(shí)解決，有待今后進(jìn)一步的研究?；仡欉^去，展望未來，隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)的各種高級芯片和技術(shù)，能夠很大程度上提高電壓表的精確性和穩(wěn)定性。只有通過不斷的學(xué)習(xí)，不斷的探索，這樣才能把自己的知識(shí)更好的運(yùn)用與實(shí)踐中。 致 謝通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我鞏固了以前學(xué)過的很多知識(shí)，培養(yǎng)了分析與解決問題的能力，
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