積分式數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

電子機(jī)電論文編號(hào):JD650  論文字?jǐn)?shù):18656,頁數(shù):48

目錄

摘要 I
ABSTRACT II
第一章  緒論 1
1.1數(shù)字電壓表的發(fā)展 1
1.2 數(shù)字電壓表的研究意義 2
1.3 數(shù)字電壓表的展望 2
第二章  系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3
2.1 總?cè)蝿?wù) 3
2.2 系統(tǒng)組成原理 3
2.3 硬件系統(tǒng)流程概述 3
2.4 方案論證與比較 4
2.4.1 V/F 轉(zhuǎn)換電路論證與比較 4
2.4.2  切換開關(guān)的論證與比較 5
第三章  積分式數(shù)字電壓表硬件設(shè)計(jì) 7
3.1 過壓保護(hù)電路 7
3.2 電壓信號(hào)采樣 8
3.2.1  直流電壓測(cè)量部分 8
3.2.2  交流電壓測(cè)量部分 9
3.3 自動(dòng)量程切換接口電路 12
3.3.1  基本原理 12
3.3.2  10倍放大器電路 12
3.3.3 欠量程識(shí)別電路 13
3.3.4 換程控制電路 13
3.3.5 應(yīng)用電路 16
3.4  A/D 轉(zhuǎn)換電路 16
3.4.1 V/F轉(zhuǎn)換原理介紹 16
3.4.2  LM331芯片介紹 18
3.4.3  單片機(jī)AT89S52介紹 21
3.4.4 LM331V/F轉(zhuǎn)換電路及與AT89S52單片機(jī)接口路 22
3.5 單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路 24
第四章  積分式數(shù)字電壓表軟件設(shè)計(jì) 26
4.1 積分式數(shù)字電壓表系統(tǒng)軟件流程 26
4.2  軟件設(shè)計(jì)考慮 27
4.3 關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn) 27
4.3.1 采樣周期自適應(yīng)調(diào)整算法 27
4.3.2 量程自動(dòng)切換算法 28
4.3.3 疊加周期信號(hào)的周期檢測(cè)算法 28
4.3.4 平均值與有效值的計(jì)算 28
4.4 定時(shí)器T0,T1中斷服務(wù)程序 29
4.5 電壓值計(jì)算程序 29
4.6 顯示程序 30
第五章  單片機(jī)抗干擾 31
5.1 硬件抗干擾 31
5.1.1 抑制干擾源 31
5.1.2 切斷干擾傳播路徑 31
5.2 軟件抗干擾 32
5.3 誤差的主要來源及影響 32
5.4 減少及消除誤差的措施 33
總結(jié) 34
參考文獻(xiàn) 35
附錄一  C語言程序清單 36
附錄二  原理圖 42
致謝 44

摘要

隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量成為廣大電子工作者必須掌握的手段， 對(duì)測(cè)量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測(cè)量甚為突出，因?yàn)殡妷旱臏y(cè)量最為普遍。同時(shí)隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，特別是單片機(jī)的出現(xiàn)，正在引起測(cè)量控制儀表領(lǐng)域的新的技術(shù)革命。
V/F 型A/D轉(zhuǎn)換器是積分型的一種，被測(cè)電壓Ux通過積分以后輸出一線性變化的電壓，控制一個(gè)振蕩器，產(chǎn)生與被測(cè)電壓成正比的頻率值；再用數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量出電路的頻率值，從而表示被測(cè)電壓的大小。這種轉(zhuǎn)換器具有良好的精度、線性和積分輸入特性，抗干擾能力強(qiáng)，而且信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等特點(diǎn)。此外，它的應(yīng)用電路簡(jiǎn)單，外圍元件性能要求不高，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，與單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單。
本設(shè)計(jì)在參閱了大量前人設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，利用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合 V/F轉(zhuǎn)換芯片LM331以及采用模擬開關(guān) CD4051構(gòu)建了一個(gè)測(cè)量范圍達(dá)0-750V且具有自動(dòng)量程切換功能和過壓保護(hù)的交直流數(shù)字電壓表。本文首先簡(jiǎn)要介紹了積分式數(shù)字電壓表的主要組成部分及原理，然后詳細(xì)介紹了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并給出了硬件電路的各部分電路的設(shè)計(jì)及原理以及軟件算法。

關(guān)鍵詞 電壓測(cè)量，自切換，LM331，模擬開關(guān)，單片機(jī)

總?cè)蝿?wù)

設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的積分式交直流數(shù)字電壓表，并能根據(jù)輸入電壓信號(hào)的大小進(jìn)行量程的自動(dòng)切換。
其主要性能指標(biāo)如下：

（1）測(cè)量范圍：交流 750V、200V、20V、2V、200mV
直流 750V、200V、20V、2V、200mV。
（2）精度：±1%（3 位半精度）。
（3）具有量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
（4）具有過壓保護(hù)功能。