文档介绍：摘要 2
1. 设计任务与要求 3
总任务 3
主要性能指标 3
方案论证与比较 3
A/D转换电路论证与比较 3
切换开关的论证与比较 4
2. 系统总体设计 5
系统组成原理 5
硬件系统流程概述 6
3. 直流数字电压表硬件设计 6
过压保护电路 6
电压信号采样 7
自动量程切换接口电路 8
基本原理 8
10倍放大器电路 9
欠量程识别电路 9
换程控制电路 10
应用电路 11
A/D 转换电路 13
V/F 转换原理介绍 13
LM331 芯片介绍 15
LM331V/F 转换电路及与AT89S52 单片机接口电路 17
单片机系统及显示电路 19
单片机AT89S52 简介 19
单片机最小系统及LED 显示电路 20
20
积分式数字电压表系统软件流程 21
定时器T0、TI 中断服务程序 21
电压值计算子程序 23
显示程序 23
23
硬件抗干扰 24
抑制干扰源 24
切断干扰传播路径 25
软件抗干扰 25
6. 误差分析及减小措施 26
误差的主要来源及影响 26
减少误差的措施 26
附录 28
附录一电路原理图 28
附录二 51单片机源程序 29
参考文献 34
摘要
随着电子科学技术的发展,电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段,
对测量的精度和功能的要求也越来越高,而电压的测量甚为突出,因为电压的测
量最为普遍。同时随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现,特别
是单片机的出现,正在引起测量控制仪表领域的新的技术革命。
数字电压表的核心器件是A/D转换器,A/D转换器一般有积分式、比较式和复合式三种类型。目前应用比较广泛的是积分式数字电压表,它具有抗干扰能力强、价格低廉、测量精度较高等优点。V/F型A/D转换器是积分型的一种,被测电压Ux通过积分以后输出一线性变化的电压,控制一个振荡器,产生与被测电压成正比的频率值;再用数字频率计测量出电路的频率值,从而表示被测电压的大小。这种转换器具有良好的精度、线性和积分输入特性,抗干扰能力强,而且信号便于远距离传输等特点。此外,它的应用电路简单,外围元件性能要求不高,对环境的适应能力强,与单片机的接口简单。
本设计在参阅了大量前人设计的数字电压表的基础上,利用单片机技术结合
V/F 转换芯片LM331 以及采用8路模拟开关CD4051构建了一个测量范围0-750V
且具有自动量程切换功能和过压保护的直流数字电压表。本文首先简要介绍了积分式数字电压表的主要组成部分及原理,然后详细介绍了硬件系统和软件系统的设计,并给出了硬件电路的各部分电路的设计及原理以及软件算法。
关键词电压测量;自动切换;LM331;模拟开关;单片机。
INTEGRAL DIGITAL VOLTMETER
ABSTRACT
With the development of electronical scientific technology, electronical measurement became a technic that everyone of engaging electronical had to master ’s more, the precision is higher and higher and, the function is more and more powerful, and voltage’s measurement is best important. At the same time as the rapid development of microelectronics technology and the emergence of ultra-large-scale integrated circuits ,In particular the emergence of MCU, is causing the field of measurement and control instruments of the new technological revolution.
V/F-A/D converter is an integral, Ux measured volt