【电子信息工程】数字电压表硬件设计(002)

南阳理工学院电子系2010级本科生毕业论文答辩,数字电压表硬件设计,完成日期：2010年5月,数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，DVM的高速发展，使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表，数字化是当前计量仪器发展的主要方向之一，而高准度的DC-DVC的出现，又使DVM进入了精密标准测量领域。这个课题的目的和意义在于使自己掌握对数字电压表的理解，自己动手设计数字电压表与仿真，它可以广泛的应用于电压测量外，通过各种变换器还可以测量其它电量和非电量，测量是一种认识过程，就是用实验的方法将被测量和被选用的相同参量进行比较，从而确定它的大小。DVM广泛应用于测量领域每期测量的准确度和可信度取决于它的主要性能和技术指标。所以我们要学习和掌握如何设计DVM就显得十分重要。,南阳理工学院 电子系 089441班 李科,研究的目的和意义,系 统 的 总 体 设 计,按照系统设计要求和功能，系统分为主控模块、模数转换模块、数码管（LED）显示模块、看门狗电路几个模块。,南阳理工学院 电子系 089441班 李科,方案1：选用专用电压转换芯片实现电压的测量和现实。缺点是精度比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制；优点是价格低廉。方案2：选用单片机AT89C51和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵；优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。基于设计的要求，优先选用了方案2。 ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换器，28引脚双列直插式封装，片内除A/D转换部分外还有多路模拟开关部分。ADC0809与AT89C51连接可采用查询方式，也可以采用中断方式，图为中断方式连接的电路图,1. A/D转换电路,南阳理工学院 电子系 089441班 李科,2 数码管电路,方案1：选用4个单体的共阴数码管，将ah全部连接起来，然后接到单片机口的I/O上进行控制。缺点是焊接时比较麻烦，容易出错；优点是价格比较便宜。方案2：选用一个四联的共阴数码管。这个电路几乎没有缺点，优点是便于控制，价格低廉，焊接简单。基于以上方案和设计的要求，优先选用了方案2。本系统采用的是4数码管显示，数码管与单片机的接线图如图所示。P1口用作段选口，P3.4、P3.5、P3.6、P3.7位用作位选。,南阳理工学院 电子系 089441班 李科,3. 看 门 狗 电 路,x5045是一种集上电复位、看门狗、电压监控和串行EEPROM四种功能于一身的可编程控制电路，它有助于简化应用系统的设计，减少电路板的占用面积，提高可靠性。因此这里选择了X5045。X5045看门狗电路 具有多功能、反应速度快、抗干扰能力强等特点。,南阳理工学院 电子系 089441班 李科,4. RS232通信电路,南阳理工学院 电子系 089441班 李科,由于RS232是全双工的，RS485是半双工的，RS485与RS232仅仅是通讯的物理协议（即接口标准）有区别，RS485是差分传输方式，RS232是单端传输方式，但通讯程序没有太多的差别。PC机上已经配备有RS232，直接使用就行了，若使用RS485通讯，只要在RS232端口上配接一个RS232转RS485的转换头就可以了，不需要修改程序。出于经济角度考虑，这里选用RS232。,5. 电 源 电 路,这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器7805，C0、C1分别为输入端和输出端滤波电容，C9电容滤除电源中的高频杂波。当输出电流较大时，7805应配上散热板。,南阳理工学院 电子系 089441班 李科,6. 键盘 电 路,键盘采用中断方式的编码键盘，仅当有惟一一个键按下时，向单片机发送中断信号并提供所按的键的编码(4个二进制位)。键盘部分有九个按键、九个1K的电阻、一个GAL22V10D键盘编码芯片构成，九个按键中K1到K8分别控制选择通道1到8，第九个按键控制选择扫描模式。,南阳理工学院 电子系 089441班 李科,7 整体硬件原理图,系 统 实 现,系统调试完成后数据显示正常，证明电路设计正确， 结果表明，该系统具有很强实用性、可靠性和各类功能。,数码管电路显示调试,A/D转换调试,南阳理