數(shù)字電壓表專業(yè)綜合實(shí)踐報(bào)告

時(shí)間：2022-11-18 20:10:38 實(shí)踐報(bào)告我要投稿

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關(guān)于數(shù)字電壓表專業(yè)綜合實(shí)踐報(bào)告

　　篇一：數(shù)字電壓表實(shí)習(xí)報(bào)告

關(guān)于數(shù)字電壓表專業(yè)綜合實(shí)踐報(bào)告

　　機(jī)械與電子信息學(xué)院

　　通信工程系

　　20xx年寒假實(shí)習(xí)報(bào)告

　　題目：

　　班序號(hào)：

　　摘要：本數(shù)字電壓表可以對(duì)直流電源和交流電壓進(jìn)行比較準(zhǔn)確的測(cè)量。其中直流部分的測(cè)量范圍是0-20V，分為三個(gè)檔位：0-0.2V，0.2V-2V，2V-20V。該直流電壓表的測(cè)量電路主要由三個(gè)模塊組成：模擬數(shù)據(jù)采集處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊及譯碼顯示控制模塊。模擬數(shù)據(jù)的采集處理模塊由模擬電路部分完成。A/D轉(zhuǎn)換模塊主要由芯片ADC0809來(lái)完成，它負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量再傳送到AT89S51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。譯碼顯示模塊是單片機(jī)將譯好的數(shù)據(jù)傳送到由74LS244驅(qū)動(dòng)的4位7段數(shù)碼管進(jìn)行顯示。交流部分的測(cè)量范圍是0-5V，測(cè)量的是交流電壓的有效值。該交流電壓表的測(cè)量電路由三個(gè)模塊構(gòu)成：AC-DC轉(zhuǎn)換模塊、電壓補(bǔ)償模塊、直流電壓表測(cè)試模塊。其中AC-DC轉(zhuǎn)換模塊由AD637完成。電壓補(bǔ)償模塊對(duì)AD637的非線性部分進(jìn)行補(bǔ)償，由LM324完成。直流電壓表測(cè)試模塊由直流部分完成。

　　關(guān)鍵字：AT89S51，數(shù)模轉(zhuǎn)換，AC-DC轉(zhuǎn)換，數(shù)碼管顯示

　　1. 系統(tǒng)方案的選擇和論證

　　1.1數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊

　　方案一：用分離元件完成數(shù)據(jù)采集AD轉(zhuǎn)換的功能。該方案由于需要大量的元器件，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，而且精度不易控制。

　　方案二：選則集成芯片ADC0809。ADC0809的采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行�！獢�(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8個(gè)單斷模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。由于本實(shí)驗(yàn)要求的測(cè)量誤差是<=1%,顯示精度是0.01V，本設(shè)計(jì)采用ADC0809就可以滿足要求。ADC0809的分辨率是1/28，量化間隔為= 滿量程輸入電壓/28-1，完成一次轉(zhuǎn)換的時(shí)間是100us。適合此設(shè)計(jì)使用。方案三：采用其他采樣頻率位數(shù)更高的AD轉(zhuǎn)換芯片，如積分型（如TLC7135）、壓頻變換型（如AD650）、調(diào)制型（如AD7705）、并行比較型/串并行比較型（如TLC5510）。這些AD轉(zhuǎn)換芯片各有各的特點(diǎn)。單本實(shí)驗(yàn)只需要采用常用的、性價(jià)比高的芯片就可以完成。

　　1.2模擬數(shù)據(jù)采集處理模塊：

　　方案一：不加另外的模擬電路，直接讓ADC0809采集輸入的電壓。對(duì)于此設(shè)計(jì)不可行。因?yàn)锳DC0809只能對(duì)0-5V的模擬電壓進(jìn)行采樣，而要求對(duì)0-20V的電壓進(jìn)行處理，故淘汰此設(shè)計(jì)。

　　方案二：用滑動(dòng)變阻器對(duì)輸入的電壓進(jìn)行分壓，實(shí)現(xiàn)了對(duì)比較大的電壓進(jìn)行采樣的目的。再對(duì)不同的分壓厚的電壓進(jìn)行不同的處理放大，這樣可以避免ADC0809對(duì)比較小的電壓采樣誤差較大的弊端。所以分壓與放大兩部分電路結(jié)合成功完成數(shù)據(jù)采集處理模塊。

　　1.3譯碼顯示模塊：

　　方案一：用CD4511進(jìn)行譯碼，四位七段數(shù)碼管進(jìn)行顯示。因?yàn)镃D4511可將BCD，碼轉(zhuǎn)換為可以再數(shù)碼管上顯示的數(shù)字，則在單片機(jī)的程序中不需要寫(xiě)譯碼的程序。由于CD4511譯碼出的數(shù)據(jù)不能顯示小數(shù)點(diǎn)，小數(shù)點(diǎn)的控制仍需在單片機(jī)程序中另外編寫(xiě)。

　　方案二：用單片機(jī)直接控制四位的七段數(shù)碼管進(jìn)行顯示，在單片機(jī)的程序中完成譯碼。其中在單片機(jī)和數(shù)碼管之間要加驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)。所以實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為簡(jiǎn)單。

　　1.4 AC-DC轉(zhuǎn)換模塊

　　方案一：采用分立元件設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)整理濾波等措施，使交流電壓變?yōu)橹绷麟妷骸５窃O(shè)計(jì)要求的是測(cè)量其有效值，所以電路實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜，而且精確度不高。方案二：采用AD637完成AC-DC轉(zhuǎn)換，再配合LM324完成交流轉(zhuǎn)其對(duì)應(yīng)的直流有效值的功能，精度較高。

　　2．詳細(xì)軟件硬件設(shè)計(jì)

　　2.1硬件設(shè)計(jì)部分

　　整體設(shè)計(jì)流程圖

　　2.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)

　　單片機(jī)的最小系統(tǒng)由AT89S51、6M晶振、兩個(gè)20p電容、10K電阻、復(fù)位開(kāi)關(guān)組成。如圖1：

　　2.1.數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊

　　該模塊采用的主要芯片使ADC0809。首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖�，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。ALE信號(hào)常與START信號(hào)連在一起，這樣連接可以在信號(hào)的前沿寫(xiě)入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，圖2為ADC0809信號(hào)的時(shí)序配合圖）。

　　圖2 ADC0809信號(hào)的時(shí)序配合

　　在本設(shè)計(jì)中，選通了IN-0通道（A、B、C都為0），IN-0作為模擬信號(hào)的輸入，通過(guò)D0-D7數(shù)據(jù)輸出口與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由于ADC0809沒(méi)有內(nèi)部時(shí)鐘，所以需要單片機(jī)提供時(shí)鐘，ALE輸出的是六分頻的時(shí)鐘（1M），再經(jīng)過(guò)D觸發(fā)器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)二分頻，最終是ADC0809的工作時(shí)鐘為500KHz。工作的ADC0809與單片機(jī)的連接圖如圖3。

　　2.1.3模擬數(shù)據(jù)采集處理模塊

　　此模塊完成將0-0.2V，0.2V-2V，2V-20V的數(shù)據(jù)分開(kāi)處理。配合單片機(jī)指令完成了使輸入要測(cè)試的直流電壓進(jìn)行五分壓后，對(duì)2V-20V的數(shù)據(jù)不作處理。對(duì)0.2V-2V的數(shù)據(jù)通過(guò)LM324進(jìn)行十倍的放大，對(duì)0V-200MV的數(shù)據(jù)進(jìn)行一百倍的放大。這樣設(shè)計(jì)的目的是為了使傳送給ADC0809的測(cè)試電壓即在0-5V ADC0809所允許的電壓范圍之內(nèi)，又對(duì)較小的電壓進(jìn)行了放大，加強(qiáng)其采樣處理的準(zhǔn)確性。U0為傳送給ADC0809的接口�！�

　示控制模塊

　　將AT89S51的譯碼輸出通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片74LS244驅(qū)動(dòng)四位七段數(shù)碼管。74HC138進(jìn)行片選實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描四位數(shù)碼管的每一位。圖5是其具體連接電路。

　　篇二：數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)報(bào)告

　　河北建筑工程學(xué)院

　　《電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告

　　題目：數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

　　院系：電氣工程系

　　專業(yè)：電控 112

　　姓名：劉茂珅

　　學(xué) 號(hào)： 2011308216

　　指導(dǎo)老師：呂英麗

　　設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）:河北建筑工程學(xué)院電氣實(shí)驗(yàn)室

　　設(shè)計(jì)時(shí)間:2011年2月25日-2011年3月8日

　　一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)、目的 ........................................................................... 1

　　二、設(shè)計(jì)要求 ................................................................................................... 1

　　三、設(shè)計(jì)方案及原理 ....................................................................................... 2

　　四、方案比較及可行性分析 ........................................................................... 3

　　五、工作過(guò)程 ................................................................................................... 4

　　六、３１/２位數(shù)字電壓表部件構(gòu)成： ....................................................... 5

　　七、遇到的問(wèn)題及解決方法 ......................................................................... 11

　　八、元器件清單 ............................................................................................. 12

　　九、心得體會(huì) ................................................................................................. 12

　　參考文獻(xiàn) ......................................................................................................... 13

　　附電路圖： ..................................................................................................... 13

　　數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)報(bào)告

　　一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)、目的：

　　課程設(shè)計(jì)主要目的，是通過(guò)電子技術(shù)的綜合設(shè)計(jì)，熟悉一般電子電路綜合設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計(jì)方法。通過(guò)設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往的學(xué)習(xí)模電、數(shù)電內(nèi)容，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。在設(shè)計(jì)完成后，還要將設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行安裝、調(diào)試以加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。在此過(guò)程中培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念。

　　課程設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)同時(shí)注意多方面能力的培養(yǎng)與提高，主要包括以下方面：

　　· 獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力。

　　· 綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力。

　　· 查閱圖書(shū)資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書(shū)的能力。

　　· 熟悉常用電子儀器操作使用和測(cè)試方法；

　　· 工程繪圖能力。

　　· 寫(xiě)技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。

　　二、設(shè)計(jì)要求

　　1、利用所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)上網(wǎng)或到圖書(shū)館查閱資料，設(shè)計(jì)三個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字萬(wàn)用表的方案；只要求寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)原理，畫(huà)出原理功能框圖，描述其功能。

　　2、其中對(duì)將要實(shí)驗(yàn)方案3 1/2數(shù)字電壓表，需采用中、小規(guī)模集成電路、MC14433 A/D轉(zhuǎn)換器等電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，寫(xiě)出已確定方案詳細(xì)工作原理，計(jì)算出參數(shù)。

　　3、技術(shù)指標(biāo)：

　�、拧y(cè)量直流電壓1999-1V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V；

　　測(cè)量交流電壓1999-199V。

　　⑵、交、直流電流；

　�、�、電阻、電容；

　　⑷、三位半數(shù)字顯示。

　　4.畫(huà)出整機(jī)原理圖以及整機(jī)接線圖。

　　5.組裝并調(diào)試設(shè)計(jì)電路，自行排除故障。

　　6.總結(jié)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)。

　　三、設(shè)計(jì)方案及原理

　　方案一、基于MC14433的數(shù)字電壓表

　　方案一基于MC14433的數(shù)字電壓表

　　方案一：該方案大致分為五個(gè)模塊，分別為基準(zhǔn)電壓模塊；A/D轉(zhuǎn)換模塊；字形譯碼驅(qū)動(dòng)模塊；顯示電路模塊；字位驅(qū)動(dòng)模塊。由上圖可以清楚地看出，交流電流經(jīng)過(guò)AC/DC轉(zhuǎn)換成直流，經(jīng)過(guò)電阻分壓集穩(wěn)壓放大后進(jìn)入雙積分轉(zhuǎn)換器MC14433測(cè)量，再通過(guò)CD4511譯碼器經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器位選電路送到LED顯示，完成電壓測(cè)試。方案二、由ICL7107構(gòu)成的3 1/2位數(shù)字電壓表

　　方案二ICL7107構(gòu)成DVM原理圖

　　原理：該系統(tǒng)采用ICL7107、四個(gè)共陰極LED數(shù)碼管，ICL7107內(nèi)部包括模擬電路（即雙積分A/D轉(zhuǎn)換器）、數(shù)字電路兩大部分。輸入電壓經(jīng)量程轉(zhuǎn)換進(jìn)入

　　ICL7107

　　進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，直接在數(shù)碼器上顯示。ICL7107只有液晶筆段及背電極驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端。為顯示小數(shù)點(diǎn)，需另加外圍電路。

　　方案三、基于AT89C52的數(shù)字電壓表

　　方案三：該方案采用12M晶振產(chǎn)生脈沖做AT89C52的內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，通過(guò)軟件設(shè)置單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器T0產(chǎn)生中斷信號(hào)。利用中斷設(shè)置單片機(jī)的P2.4口取反產(chǎn)生脈沖做AT89C52的時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī)軟件設(shè)置ADC0808開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換結(jié)果存到片內(nèi)RAM。系統(tǒng)調(diào)出顯示子程序，將保存結(jié)果轉(zhuǎn)化為0.00－5.00V分別保存在片內(nèi)RAM；系統(tǒng)調(diào)出顯示子程序，將轉(zhuǎn)化后數(shù)據(jù)查表，輸出到LED顯示電路，將相應(yīng)電壓顯示出來(lái)，程序進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

　　四、方案比較及可行性分析：

　　方案一：選用A/D轉(zhuǎn)換芯片MC14433、CD4511、MC1413、MC1403實(shí)現(xiàn)電壓的測(cè)量，用四位數(shù)碼管顯示出最后的轉(zhuǎn)換電壓結(jié)果。缺點(diǎn)是工作速度低，優(yōu)點(diǎn)是精度較高，工作性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力比較強(qiáng)。器件價(jià)格合適，采購(gòu)方便，成本低，易實(shí)施。

　　方案二：選用專用電壓轉(zhuǎn)化芯片ICL7107實(shí)現(xiàn)電壓的測(cè)量和控制。它包含3 1/2位數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器，可直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。用四位數(shù)碼管顯示出最后的轉(zhuǎn)換電壓結(jié)果。缺點(diǎn)是精度比較低，且內(nèi)部電壓轉(zhuǎn)換和控制部分不可控制。優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉。

　　方案三：選用單片機(jī)AT89S52和A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換和控制，用四位數(shù)碼管顯示出最后的轉(zhuǎn)換電壓結(jié)果。缺點(diǎn)是價(jià)格稍貴；優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，且轉(zhuǎn)換的過(guò)程和控制、顯示部分可以控制。

　　篇三：數(shù)字電壓表實(shí)訓(xùn)報(bào)告

　　數(shù)字電壓表實(shí)訓(xùn)報(bào)告

　　一、實(shí)訓(xùn)目的

　　1、設(shè)計(jì)電路圖，根據(jù)電路圖焊接電路。

　　2、通過(guò)把設(shè)計(jì)好的程序利用軟件將編譯得到HEX格式文件加載到單片機(jī)芯片中，實(shí)現(xiàn)仿真電路，得到仿真

　　電路結(jié)果。

　　二、實(shí)訓(xùn)要求

　　1、選擇課題，獨(dú)立完成電路的焊接和程序的編寫(xiě)與調(diào)試工作。

　　2、數(shù)碼管準(zhǔn)確顯示電壓表上電壓值，誤差允許在。

　　3、具有高于或低于某值時(shí)的報(bào)警功能。

　　4、準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。

　　5、具有校正時(shí)間功能（即調(diào)整時(shí)間）。