課程設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì).doc

17:27:34I基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表學(xué)生姓名系部：專業(yè)年級(jí)：指導(dǎo)教師：17:27:34II摘要本文介紹基于AT89S52單片機(jī)的一種電壓測(cè)量電路,介紹了雙積分電路的原理，AT89S52的特點(diǎn)，ICL7135的功能和應(yīng)用，LCD1601的功能和應(yīng)用。該電路設(shè)計(jì)新穎、功能強(qiáng)大、可ICL7135高精度、雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路，測(cè)量范圍直流0-2000伏，使用LCD液晶模塊顯示，可以與PC機(jī)進(jìn)行串行通信。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部分電擴(kuò)展強(qiáng)關(guān)鍵詞：電壓測(cè)量，ICL7135，雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，1601液晶模塊目錄第1章概述.11.1數(shù)字電壓表的發(fā)展前景.11.2電路原理圖.2第2章硬件電路設(shè)計(jì).32.1輸入電路設(shè)計(jì).32.1.1衰減電路設(shè)計(jì).32.1.2衰減電路：.32.2轉(zhuǎn)換電路.42.2.1轉(zhuǎn)化器類型.42.2.2轉(zhuǎn)換器主要性能：.52.2.3ICL7135芯片簡紹.62.3AT89S52介紹.82.3.1AT89S52芯片特點(diǎn).92.3.2主要引腳功能描述.92.4顯示電路.122.4.1液晶顯示器的分類及原理.122.4.2LCD-1601介紹.12第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).1417:27:34III3.1主程序設(shè)計(jì).143.2中斷程序設(shè)計(jì).15第4章通訊模塊設(shè)計(jì).164.1通訊模塊電路組成.164.2通訊模塊程序設(shè)計(jì).16結(jié)束語.18致謝.19附件一電路原理圖.20附件二部分參考程序.21參考文獻(xiàn).2317:27:341第1章概述1.1數(shù)字電壓表的發(fā)展前景.數(shù)字電壓表作為數(shù)字技術(shù)的成功應(yīng)用，發(fā)展相當(dāng)快。數(shù)字電壓表（DigitalVoItMe-ter，DVM），以其功能齊全、精度高、靈敏度高、顯示直觀等突出優(yōu)點(diǎn)深受用戶歡迎。特別是以AD轉(zhuǎn)換器為代表的集成電路為支柱，使DVM向著多功能化、小型化、智能化方向發(fā)展。DVM應(yīng)用單片機(jī)控制，組成智能儀表；與計(jì)算機(jī)接口，組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)?，F(xiàn)代數(shù)字電壓表按測(cè)量功能可分為直流數(shù)字電壓表和交流數(shù)字電壓表。數(shù)字電壓表一般由模擬部分和數(shù)字部分組成，模擬部分主要功能是獲取電壓并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量，數(shù)字部分完成邏輯控制、譯碼和顯示等功能。數(shù)字電壓表的核心是A/D轉(zhuǎn)換器，由A/D轉(zhuǎn)換器工作原理的不同，數(shù)字電壓表又可分為逐次比較型和雙積分型。傳統(tǒng)模擬式電壓表具有電路簡單、成本低、測(cè)量方便等特點(diǎn)，但測(cè)量精度較差，特別是受表頭精度的限制，即使采用0.5級(jí)的高靈敏度表頭，讀測(cè)時(shí)的分辨力也只能達(dá)到半格。再者，模擬式電壓表的輸入阻抗不高，測(cè)高內(nèi)阻源時(shí)精度明顯下降。本設(shè)計(jì)為克服以上缺點(diǎn)選用ICL7135芯片實(shí)現(xiàn)雙積分A/D轉(zhuǎn)換，提高精度，它是一種四位半的雙計(jì)分A/D轉(zhuǎn)換器，具有精度高（精度相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù)）、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)介紹用單片機(jī)并行方式采集ICL7135的數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)電壓表和小型智能儀表的設(shè)計(jì)方案。在當(dāng)今的數(shù)字時(shí)代，從大到空間雷達(dá)，地球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，移動(dòng)通信，計(jì)算機(jī)，醫(yī)用斷層掃描設(shè)備，小到家用計(jì)算機(jī)，數(shù)碼影像設(shè)備，數(shù)字錄音筆，數(shù)碼微波爐等設(shè)備中，數(shù)字技術(shù)與數(shù)字電路組成的數(shù)字系統(tǒng)已經(jīng)成為這些現(xiàn)代電子系統(tǒng)的重要組成部分。數(shù)字電壓表正進(jìn)入一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，一方面它開拓了電子測(cè)量領(lǐng)域的先河，另一方面它本身正朝著高準(zhǔn)確度、智能化、低成本的方向17:27:342輸入電路A/D轉(zhuǎn)換89S52單片機(jī)LCD顯示通訊模塊發(fā)展。此外，數(shù)字電壓表在安裝工藝、外觀設(shè)計(jì)、安全性、可靠性等方面也在不斷改進(jìn)，日臻完善。1.2電路原理圖圖1.2.1系統(tǒng)基本方框圖如圖（1.2.1）所示，模擬電壓經(jīng)過檔位切換到不同的分壓電路衰減后，經(jīng)隔離干擾送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后送到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。處理后的數(shù)據(jù)送到LCD中顯示，同時(shí)通過串行通訊與上位機(jī)通信。17:27:343第2章硬件電路設(shè)計(jì)2.1輸入電路設(shè)計(jì)由于該電壓表要實(shí)現(xiàn)多量程測(cè)量，故而在本設(shè)計(jì)通過衰減電路與量程切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)此功能，具體電路將在本節(jié)詳細(xì)介紹。2.1.1衰減電路設(shè)計(jì)圖2.1.1量程切換開關(guān)輸入電路（如圖2.1.1）的作用是把不同量程的被測(cè)的電壓規(guī)范到A/D轉(zhuǎn)換器所要求的電壓值。智能化數(shù)字電壓表所采用的單片雙積分型ADC芯片ICL7135，它要求輸入電壓0-2V。2.1.2衰減電路：圖2.1.2衰減輸入電路17:27:344本儀表設(shè)計(jì)是0-1000V電壓，靈敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰減器，如圖(.1.)所示9M、900K、90K、和10K電阻構(gòu)成1/10、1/100、1/1000的衰減器。衰減輸入電路可由開關(guān)來選擇不同的衰減率，從而切換檔位。為了能讓CPU自動(dòng)識(shí)別檔位，還要有（圖2.1.1）的硬件連接2.2轉(zhuǎn)換電路數(shù)字電壓表最終顯示結(jié)果是數(shù)字信號(hào)，但輸入時(shí)卻是模擬量，故而需要轉(zhuǎn)電路使模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。本設(shè)計(jì)采用A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)此過程。本節(jié)將著重介紹轉(zhuǎn)化器基本知識(shí)和ICL7135芯片的功能。2.2.1轉(zhuǎn)化器類型A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）的作用是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛躍發(fā)展，現(xiàn)在有很多類型的A/D轉(zhuǎn)換器芯片，不同的芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一樣，轉(zhuǎn)換原理也不僅相同，各種轉(zhuǎn)換芯片根據(jù)轉(zhuǎn)換原理可分為：計(jì)數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，雙重積分型A/D轉(zhuǎn)換器，和并行式A/D轉(zhuǎn)換器等，按轉(zhuǎn)換方法可分為直接A/D轉(zhuǎn)換器和間接A/D轉(zhuǎn)換器；按其分辨率分為4-16位轉(zhuǎn)換器。計(jì)數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器計(jì)數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器由D/A轉(zhuǎn)換器，計(jì)數(shù)器和比較器組成，工作時(shí)：計(jì)數(shù)器由零開始計(jì)數(shù)每計(jì)一次數(shù)后，計(jì)數(shù)器送往D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并將生成的模擬信號(hào)與輸入的模擬信號(hào)在比較器內(nèi)進(jìn)行比較，若小于后者，則計(jì)數(shù)值加1，D/A轉(zhuǎn)換和比較過程，直到D/A轉(zhuǎn)換生成的模擬信號(hào)與輸入模擬信號(hào)相同時(shí)，則停止計(jì)數(shù)，這時(shí)計(jì)數(shù)器中的當(dāng)前值就為輸入模擬量對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。這種A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡單，原理清楚，但轉(zhuǎn)換精度與速度之間存在矛盾。當(dāng)提高速度時(shí)，精度就回有所下降，當(dāng)提高精度時(shí)，速度就回