【正文】 手動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。 4066 集 成了 4 個(gè)模擬開關(guān)，每一路開關(guān)都有一個(gè)控制端控制對應(yīng)開關(guān)的通斷。 方案一：利用程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)量程的轉(zhuǎn)換，這樣即可簡化硬件電路設(shè)計(jì)，減少元器件的開銷，并且操作簡單。 LCD1602 液晶顯示屏，它內(nèi)帶一定字符的字庫，我們只要把對應(yīng)數(shù)字的 ASCII值，送到它的 8 位數(shù)據(jù)端，即可顯示對應(yīng)的字符，并用點(diǎn)陣型液晶 12864 顯示輸入的電壓信號(hào)的波形變化曲線。 本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用 ATMEGA128 將 A/D 轉(zhuǎn)換來的信號(hào)進(jìn)行 處理，根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)及溢出位等信號(hào)，來控制模擬開關(guān)進(jìn)行自動(dòng)換擋。 顯示器的選擇 顯示接口用來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)、命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。由于是單片集成，故其控制更容易，干攏也最小。 65~260us 的轉(zhuǎn)換時(shí)間，在最大精度下可達(dá)每秒 15KSPS 的采樣速率。 方案二：直接用 AVR 單片機(jī)中自帶的 AD 轉(zhuǎn)換器。 但是在外部 AD 與單片機(jī)之武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 間通信過程中會(huì)帶來干攏信號(hào)。按題目要求的精度，至少需要12 位的 AD 轉(zhuǎn)換器件。 AD 轉(zhuǎn)換模塊 方案一：外接一 AD 轉(zhuǎn)換芯片，利用單片機(jī)對其進(jìn)行控制。 AVR 單片機(jī)是高速單片機(jī)，硬件采用哈佛(Harward)結(jié)構(gòu)，達(dá)到一個(gè)時(shí) 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(gè)時(shí)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(jià)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(hào)還可以使用片內(nèi)振蕩器提供系統(tǒng) 1～ 8 MHz 的系統(tǒng)時(shí)鐘 ,使該類單片機(jī)無外加晶振器件即可工作； I/O 口功能強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)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(jí)產(chǎn)品，具有大電流 (灌電流 )10～ 40 mA,可直接驅(qū)動(dòng)可控硅 SSR 或繼電 器 , 節(jié)省了外圍驅(qū)動(dòng)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(shí)的工作狀態(tài) .加之 AVR 單片機(jī)高速，中斷服務(wù)時(shí)間短，故可實(shí)現(xiàn)高波特率通訊。但本系統(tǒng)是個(gè)多信息處理的復(fù)雜程序控制系統(tǒng)，需要占用大量的硬件資源， 89S51 單片機(jī)中的資源在此就顯得相當(dāng)緊張，將對整個(gè)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)與其它型號(hào)單片機(jī)相比時(shí)， AT89S51 八位單片機(jī)的價(jià)格便宜，再者編程方便。 方案選擇 單片機(jī)選擇 方案一： 選用 51 系列單片機(jī)。然后編程控制單片機(jī)，對轉(zhuǎn)換得到信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，得到我們需要的各個(gè)測量的參數(shù)。 系統(tǒng)工作原理 首先，輸入的電壓信號(hào)經(jīng)過衰減電路的衰減后送入到輸入電壓信號(hào)遷移電路，使電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成 AVR 單片機(jī)內(nèi)部 AD 轉(zhuǎn)換器能夠處理的信號(hào)。而且題目中要求要將輸入電壓的信號(hào)變化曲線描繪在點(diǎn)陣型液晶中，這很明顯的告訴我們必須建立一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這種方法測量范圍窄、精度低、轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格高、功能單一。主要來說，系統(tǒng)由模擬信號(hào)調(diào)理電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、按鍵輸入電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)、 LCD 顯示系統(tǒng)等幾個(gè)模塊組成。主要用軟件編程的方式檢測輸入信號(hào)的大小來實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。 最后：結(jié)束語，總結(jié)本設(shè)計(jì)的完成情況，不足及展望。 本文的研究內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容是： （ 1）設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)； （ 2）設(shè)計(jì) A/D 采集電路； （ 3）設(shè)計(jì)液晶顯示和鍵盤輸入電路； （ 4）設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序流程，通過軟件實(shí)現(xiàn)具有圖形界面的數(shù)字電壓表功能，計(jì)算出有效值、峰 峰值等，并顯示出電壓的波形； （ 5）對設(shè)計(jì)的電路和程序進(jìn)行調(diào)試與仿真。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是需要經(jīng)常測量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓就成為必不可少的測量儀 器。而數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，就原理來講，它從原來的一兩種已經(jīng)發(fā)展到多種，在功能上講，它從測單一的參數(shù)發(fā)展到能測多種參數(shù)；從制作原件看，發(fā)展到集成電路，準(zhǔn)確度已經(jīng)有了很大的提高，精度已經(jīng)達(dá)到 1NV，讀數(shù)速度達(dá)到每秒幾萬次，而相對以前價(jià)格已經(jīng)降低了很多。數(shù)字電壓表最初是伺服步進(jìn)電子管比較式，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度比較高，但是采樣速度較慢，體積重達(dá)幾十公斤。如今，它又成為向智能化儀表發(fā)展的必要橋梁。這種電子儀表之所以出現(xiàn)，一方面是由于電子計(jì)算 機(jī)的應(yīng)用推廣到系統(tǒng)的自動(dòng)控制信號(hào)的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，提出了各種被觀測量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的要求，即為了實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理的要求；另一方面，也是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，帶動(dòng)了脈沖數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。所以我們要學(xué)習(xí)和掌握如何設(shè)計(jì) DVM 就顯得十分重要。 這個(gè)課題的目的和意義在于使自己掌握對數(shù)字電壓表的理解，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表與仿真，它可以廣泛的應(yīng)用于電壓測量外，通過各種變換器還可以測量其他電量和非電 量，測量是一種認(rèn)識(shí)過程，就是用實(shí)驗(yàn)的方法將被測量和被選用的相同參量進(jìn)行比較，從而確定它的大小。與傳統(tǒng)的模擬式電壓表相比，具有顯示清晰直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確，測量范圍廣，擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 研究的目的及意義 隨著電子科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，電子測量也變得越來越普遍，并且對測量的功能要求也越來越高，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測量儀器。該液晶顯示數(shù)字電壓表采用 AVR 單片機(jī) ATMEGA128 為控制平臺(tái)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了 A／ D 轉(zhuǎn)換和液晶顯示等硬件功能電路和系統(tǒng)軟件。 20 V (dc, ac, all can measure), use 1602 LCD module display all kinds of parameters to measure, can display a any periodic voltage signal of the maximum and minimum values, the average and effective value, and the formation of liquid crystal display at 12864 input voltage signal waveform change curves. KEY WORD:Measurement ,Singlechipmicroputer ,ADtransform ,DVM , Visualization 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 在現(xiàn)代檢測技術(shù)中，常常需要用數(shù)字電壓表進(jìn)行現(xiàn)場檢測，將檢測到的數(shù)據(jù)送入到微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成計(jì)算、存儲(chǔ)、控制和顯示等功能。 關(guān)鍵字： 測量 單片機(jī) AD 轉(zhuǎn)換 數(shù)字電壓表 可視化 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II ABSTRACT Digital Voltmeter abbreviation DVM, it is using Digital measurement technique, the continuous analogue converted into Digital form of discontinuous, discrete and to show appearance. The traditional pointer type voltmeter and low accuracy of single function, and can39。測量范圍 0 ~ 177。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量技術(shù)提高到嶄新水平。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，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，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)通信等優(yōu)點(diǎn)。 軟件流程圖 圖 2 主程序流程圖 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 三、 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 1 － 2 周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)；參加畢業(yè)實(shí)習(xí)； 3 － 4 周 翻譯外語資料 ,學(xué)習(xí)了解相關(guān)知識(shí)，寫開題報(bào)告 5 － 7 周 設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的整體硬件電路； 8 － 9 周 設(shè)計(jì) A/D 信號(hào)采集電路，液晶顯示和鍵盤輸入電路； 10 － 11 周 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序流程，編制程序； 12 － 14 周 調(diào)試部分硬件電路和程序，測試完善工作；； 15 周 撰寫論文并根據(jù)指導(dǎo)老師 和答辯小組評(píng)閱的意見修改論文； 16 周 參加畢業(yè)答辯 報(bào)告人簽字： 年 月 日 四 、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 摘要 ................................................................................................................................................. I ABSTRACT...................................................................................................................................II 1 緒論 ............................................................................................................................................ 1 研究的目的及意義 ...................................................................................................... 1 國內(nèi)外數(shù)字電壓表的發(fā)展及現(xiàn)狀 ............................................................................ 1 本文的研究內(nèi)容 ........................................................................................................... 2 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及工作原理 ........................................................................................... 4 總體方案設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 4 系統(tǒng)工作原理 ............................................................................................................... 4 方案選擇 ........................................................................................................................ 5 單片機(jī)選擇 ......................................................................................................... 5 AD 轉(zhuǎn)換模塊 ...................................................................................................... 5 顯示器的選擇 .................................................................................................... 6 量程轉(zhuǎn)換模塊的選擇 ....................................................................................... 6 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)