基于单片机数字电压表的硬件设计.ppt

1、基于单片机数字电压表的硬件设计,专业：集成电路设计与集成系统,目录,研究意义 研究现状 研究内容 数字电压表的概况 系统硬件设计 系统主要硬件模块介绍 单片机与PC之间的串行通信 系统调试及性能分析,研究意义,在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最常见。电学参量测量技术涉及范围广，适用于学校、工业、科研、国防等各种领域，供实验室和工业现场测试用。而且随着电子技术的发展，在数字化、智能化、科技化为主的今天。数字电压表已成为电压表设计的主要方向，在当前电压测量系统中占有非常重要的位置。更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。在电器

2、测量中，电压表是一个很重要的参数。如何精准的测量模拟信号的电压值，一直是电测仪器研究的内容之一。数字电压表是通用仪器中使用较广泛的一种测试仪器，很多电量或非电量经变化后都用可数字电压表完成测试。因此，数字电压表被广泛地应用于科研和生产测试中。,研究现状,最近十几年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，从而促使了数字电压表的日新月异，并不断出现新的类型。 本设计在分析研究和总结了单片机技术的发展历史及趋势的基础上，以实用、可靠、经济、精度高等设计原则为目标，设计出基于单片机的数字测量电压表。单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独的

3、完成现代工业控制所需求的智能化控制功能，这是单片机的最大特征。,研究内容,在数字电压表的设计中，控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换器采用ADC0809高精度、8位逐次逼近式转换电路，测量范围直流0-5V，并在四位8段LED数码管上轮流显示或单路选择显示，可以与PC机进行串行通信。,数字电压表的概况,数字电压表的特点,数字电压表的概况,电压表的发展概况,数字电压表的设计背景,数字仪表的发展趋势,电压表的发展概况,电压测量是电子测量的一个重要内容。随着电子技术的发展，对电压测量提出了一系列的要求，主要可概括为：第一应有足够宽的电压测量范围；第二应该有足够高的测量准确度；第三应有足够高的输

4、入阻抗；第四应有高的抗干扰能力。,数字电压表的设计背景,数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表（如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等），几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。而且数字式仪器具有读数精准方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点。因此对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。,数字电压表的特点,显示清晰直观，读数准确 显示位数 准确度高 分辨率高 测量范围宽 扩展能力强 测量速度快 输入阻抗高 集成度高，微功耗 抗干扰能力强,广泛采用新技术，不断开发新产品

5、 向模块化发展 多重显示仪表 安全性 操作简单化,数字仪表的发展趋势,系统硬件设计,核心芯片的选择 AT89C52单片机价格低廉，输入输出口丰富，无需再另外扩展，简化了外围电路。 模数转换芯片的选择 ADC0809是8位的A/D转换芯片，为逐次逼近型。 设计方案 按系统功能实现要求，决定控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809，系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便的进行8路其他A/D转换量的测量、远程测量结果传送的扩展功能。,数字电压表系统的设计方案,系统硬件电路的设计 数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，电路原理图如图所示。,数字电压表电路原理图

6、,系统主要硬件模块介绍,AT89C52控制模块 控制模块是由AT89C52单片机来实现数据的处理和控制的。 A/D转换模块 A/D转换模块是由ADC0809芯片来完成的。ADC0809芯片是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，采用CMOS工艺制造。 LED显示模块 LED数码显示模块是由8段共阳的LED数码管来显示电压值和通道的。 电源电路 电源电路设计，是在整体电路设计中最基础的必备功夫，它是通过变压器（直流稳压电压）提供一个5V的电源电压。 晶体谐振器电路 晶振是为电路提供频率基准的元器件 复位电路 上电初始化这些工作为复位，完成这个功能的电路称之为复位电路。,单片机与PC之间的串行通

7、信,串行通信原理 所谓“串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线，数据在一根数据信号线上按位进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。串行通信有三种通信方式：单工、半双工、全双工。 串行通信硬件的实现 采用了电平转换芯片MAX232来实现了单片机电平与RS232电平之间的统一。 单片机端的串行通信 单片机AT89C52内部有一个功能很强的全双工串行口，可以同时发送和接收数据，它有四种工作方式可供不同场合使用。,系统调试及性能分析,硬件的调试 排除逻辑故障 排除元器件失效 排除电源故障 单片机汇编语言的调试 新建工程选择芯片AT89C52新建文件加载程序保存.ASM文件编译调试改错编译通过生成.HEX文件 硬件，软件仿真调试和测试,性能分析 该电压表的最大分辨率（精度）只能达到0.0196V。测试时电压数值的变化一般以0.02压幅度变化，如果获得更高的精度要求，应采用12位、13位的A/D转换器。 该数字电压表测得的值基