4位半积分式数字直流电压表设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第8卷第4期金华职业技术学院学报VAo1．8No．42008年8月tim．20084位半积分式数字直流电压表设计学生：钱豫平王积相指导老师：朱登胜张小杭(金华职业技术学院，浙江金华321007)摘要：A／D转换环节直接影响仪表的测量精度和分辨率，本文通过数字直流电压表的硬件电路及软件的设计，给出了以89C51单片机为核心、以分立元件制作的双积分型A／D转换器为主要部件的4位半积分式数字直流电压袁的设计方案，并对所设计的电压表进行了测试，结果测量误差≤±0．03％，精度达到4位

2、半。实现了自动量程转换功能，有很好的实际应用价值。关键词：89C51单片机；双积分型A／D转换器；4住丰数字直流电压表；自动量程转换中图分类号：TM933．22文献标识码：A文章编号：167l一3699(2008)04—0087—04引言1电压表的总体设计目前，数字电压表作为数字化仪表的基础与核本设计基于89c51单片机的4位半积分式直心，已被广泛应用于电子和电工测量、工业自动化流数字电压表设计的设计思路及实现方法。在设计仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。中，充分利用了89C51单片机内部的高速计数器和其中双积

3、分式电压表具有微分线性度极好。不会有以分立元件组成的双积分型A／D转换器的优良特非单调性的特点。对干扰有很强的抑制作用。但是，性，使整个设计达到了比较满意的效果。硬件设计主现有的双积分式高精度数字电压表均采用专用A／D要有双电源电路、信号采集电路、量程转换电路、开转换芯片，售价较高；如果采用分立元件制作A／D关逻辑控制电路、积分比较与自动回零电路、单片转换器，自己设计制作4位半的双积分电压表，在机系统、显示电路组成。软件编程采用模块化结构．达到同等性能的前提下。可以大大降低成本，为学主要有时序子程序，系数运算子程序，滤波子

4、程序．校实验室的大量使用减轻了负担。BCD码转换子程序，自动量程转换子程序．显示子电源1广—]SCI下载开关逻辑控STC89C51I电源2制鞲与零自电动路回}l__～电基准电压，路液晶显示图1电压表系统方框图收稿日期：2008—05—28作者简介：钱豫平(1987一)男，浙江金华人，应电053班学生，应用电子技术专业；王积相(1987一)男，浙江平阳人，应电052班学生，应用电子技术专业；朱登胜(1962一)男，浙江金华人，副教授，主要从事信息检测与自动控制方面的研究；张小杭(1971一)男，浙江金华人，讲师，主要从事控制

5、理论与控制T程方面的研究。维普资讯http://www.cqvip.com金华职业技术学院学报2008焦程序等组成。一定时问后比较电路中的比较电路输出中断信号，单片机停止计数并将计数值滤波，通过减法、乘法2电压表的硬件电路设计和除法的系数运算最后转换成BCD码．再通过显示电路将待测电压值显示出来。本设计采用了以分立元件组成的双积分型A／DA／D转换是在单片机和开关逻辑控制电路的控转换器为主要元件，配合单片机系统、显示电路等制下有条不紊地进行，全部过程可分三个阶段：组成4位半积分式数字直流电压表的硬件电路。如(1)正积分：也

6、称信号采集阶段。在这个阶段．图1为电压表的系统方框图，单片机系统是以通过单片机对开关逻辑控制电路的控制对检测电89C51单片机为核心；信号采集与量程转换电路是压Vx0或Vxl积分。积分器的输出电压随时间线性由0P一07和模拟开关CD4051所组成；积分比较与地增加。正积分时间由单片机控制，定时为，在自动回零电路是由双积分型A／D转换器和过零比结束时积分器的输出电压为：1，较器所组成；开关逻辑控制电路主要元件是模拟开。-()=击J0xdt=卫R9C4(1)关CD4051；显示采用了1602字符型液晶显示器：基准电压是由TL4

7、31稳压所得。采用双电源可以实(2)反积分：也称计数阶段。在这个阶段．通过单片机对开关逻辑控制电路的控制对基准电压现的数模隔。图中的Vx0是待测电压x经过由积分。经过时间后回到。，积分输出电压为：0P-07所组成的电压跟随器后的输出电压信号。r(Vx0=Vx)，Vxl是由待测电压Vx经过另一个oP一02()=Vol()+1V,dt—V(2)0．07组成的10倍放大电路后的输出电压信号(Vxl=10Vx)。因此有：广+V轰Vc(3)图2为电压表的硬件设计部分电路图．在数字化简得：=，由此可以看出的大小取决于电压表内，单片机通

8、过对开关逻辑控制电路来控制V，双积分转换，单片机先控制开关逻辑控制电路输入待测电压x的大小。．使接通，并进行自动回零，接着使接通将待(3)自动回零：也称复位阶段，在该阶段，因反积测电压进行正积分，再使接通对反积分基准电分使比较器输出由高电平变成低电平，再由单片机压进行反积分，同时单片机内部计数器开始计数