基于单片机的数字电压表--毕业答辩.ppt

基于单片机的数字电压表设计与实现 电压表设计简介 五 综合调试 一 数字电压表的特点 二 设计任务及任务分析 三 硬件设计 四 软件设计 一 数字电压表的特点 1 显示清晰直观 读数准确 2 准确度高 3 分辨率高 4 测量范围宽 5 扩展能力强 6 测量速度快 7 输入阻抗高 8 集成度高 微功耗 9 抗干扰能力强 二 设计任务及任务分析 以单片机为核心的电压测量系统 利用A D转换芯片实现直流电压的测量和显示 任务要求 模块设计 芯片选择 实现方法 M1 M2 M4 M3 2 1任务要求 实现对0 20V直流电压值的测量 精度达到0 05V以上 200MV 2V 20V档位的自动切换 使用液晶屏幕LCD1602进行显示 1 2 3 4 2 2模块设计 数据输入模块 三路电压值通过模拟开关的选择一路合适的电压送A D转换器中进行转换 采用逐次逼近式A D转换器ADC0809 它性能稳定 转换出8位并行数据 方便检测 89S52将A D的并行信号处理后 送到P0端中 连接LCD1602用于显示 单片机控制模拟开关进行自动换档 采用LCD1602液晶屏显示输入电压值 连接线较少 控制方便 显示简洁且可控性强 A D转换模块 数据控制及处理 显示模块 2 3芯片选择 AT89S52 7805 LM324 74HC4051 液晶显示屏 可显示数字和字符 将模拟量转化为数字量 稳压源 输出5V的电压值 带有真差动输入的四个运算放大器 主控制器 用于控制和处理数据 8通道模拟多路选择器 多路分配器 带有3个数字选择端 LCD1602 ADC0809 2 4实现方法 输入 A D转换 单片机控制 显示电压值 输入电压值 模拟开关默认为20V档 A D送出并行的8位数据 单片机通过运算将其转换为0 255之间的某数 此时再进行档位判断 反馈到模拟开关选择通路 同时LCD显示相应量程的电压值 三 硬件设计 3 1数据输入模块原理图 3 2A D转换模块原理图 ST 0 ST 1 delay 5 ST 0 delay 5 while EOC 0 OE 1 getdata P1 delay 5 OE 0 3 3控制模块原理图 writesmh 5 b writesmh 6 c writesmh 7 13 13为小数点 writesmh 8 d writesmh 4 a 3 4显示模块原理图 200mv显示子程序 temp getdata 1 0 255 2000 a temp 1000 b temp 100 10 c temp 10 10 d temp 10 m 3 writesmh 5 b writesmh 6 c writesmh 7 d writesmh 8 12 12为空格 writesmh 4 a 3 5显示模块原理图 2V显示子程序 temp getdata 1 0 255 2000 a temp 1000 b temp 100 10 c temp 10 10 d temp 10 m 2 writesmh 5 b writesmh 6 13 writesmh 7 c writesmh 8 d writesmh 4 a 3 6显示模块原理图 20V显示子程序 temp getdata 1 0 255 2000 a temp 1000 b temp 100 10 c temp 10 10 d temp 10 m 1 四 软件设计 子程序 主程序 初始化定义 主函数 DescriptionofthecontentsDescriptionofthecontents 转换子程序 中断子程序 显示子程序 利用KEIL软件和PROTEUS软件对程序进行编写 编译 修改 仿真等 生成HEX文件后通过烧录机将程序烧入AT89S52中 N 开始 4 1主程序流程图 初始化 量程转换 等待下一次数据 显示电压值 处理数据 AD转换 选择20v档 Y 模拟开关选择档位 4 2子程序介绍 显示子程序 每次电压采集后 CPU将数据送到LCD显示出不同档位电压值的显示 初始化定义 对A D和单片机的各个端口定义及程序的初始化定义 中断子程序 利用INT1口中断产生12 5KHZ的频率输出给ADC0809的CLK端 转换子程序 根据转换时序定义A D的各端口的ALE ST OE等 使得转换顺利进行 4 3自动换挡程序 五 综合调试 输入0 20V的电压值 记录显示值和真值 对数据进行绝对误差和相对误差的计算 对误差进行分析 电压表的功能拓展 测量 误差分析 结论 拓展 5 1电压值测量 5 2误差分析 0 200mv通过电阻衰减转换为0 5v的电压从X0 X输入到AD 其精度为 200 255 0 7843mv 20mv 2000mv通过运放转换为0 5v的电压从X1 X输入到AD 其精度为 1800 255 7 059mv 2v 20v通过运放转换为0 5v的电压从X2 X输入到AD 其精度为 18 255 0 07059v 200mv档 2000mv档 20v档 各档的电压值从初值到终值的转换与74HC4051模拟开关的输出成正比 5 3结论 200mv档 误差消除方法 实验修正 多次测量发现 0 200mv内的误差呈线性增长 可进行修正 修正方程为 y 0 93388x y为修正值 x为测量值 20v档 误差范围在精度内 该范围内测的最大误差为20mv 远小于70 59mv 满足测量要求 2v档 误差范围在精度内 该范围内测的最大误差为2mv 远小于7 059mv 满足测量要求 5 4电压表的拓展 本次设计基本达到了任务书的要求 在测量精度方