数字电压表的设计报告]

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1、数字电压表的设计报告队员：田猛唐静张超摘要：随着电子科学技术的发展，电子测量对测量精度和功能的要求也越来越高，正因为其方便与精度高，人们对其需求量与要求进一步提高，电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。本设计主要通过MSP430F2274单片机结合内部A/D转换芯片构建了一个简单的直流数字电压表用分压器进行电压采样，以MSP430F2274为监测和控制核心，并以LCD1602输出显示电压。实现了0~10V的电压检测和，输出显示。关键词：直流电压检测A/D转换MSP430F2274LCD16021方案

2、比较1.1总体设计方案与比较方案一：对A/D（模拟数字转换）芯片采集后将外测电压信号转换为数字信号,MSP430F2274进行数据处理，它有多路调制的BCD码输出端，采用动态扫描显示，便于实现自动控制。但芯片只能完成A/D转换功能，要实现显示功能还需配合其它驱动芯片等，使得整部分硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。方案二：采用MSP430F2274内部八路输入十位A/D转换器将采样电压进行转换，以MSP430F2274为监测和控制核心，并以LCD1602输出显示检测的直流电压数值。电路设计

3、简单，电路板布线不复杂，便于焊接、调试。电源采用稳压电源提供的±5V输出，显示部分采用LCD1602液晶显示。方案论证：方案一采用外部AD转换0809，电路复杂，而采用方案二，外围电路简单且能实现方案一的所有功能，故选择方案二。2系统设计2.1总体设计总体设计框图如图采样A/D转换MSP数据处理数码显示2.2软件流程图开始软件流程图如图内部A/D初始化A/D转换数值计算显示程序3模块电路3.1采样电路利用分压器进行分压，用5k的滑动变阻器将被测直流电压1/2送入A/D转换器进行量化和编码，这样的分压可以使

4、电压检测量程扩大1倍，在本电路中可达到10V，A/D的结果送入单片机进行处理。R3为300k的隔离电阻，其作用是减小耦合度，保护A/D转换的输入级。3.2A/D转换原理　　A/D转化电路,亦称“模拟数字转换器”，简称“模数转换器”。将模拟量或连续变化的量进行量化（离散化），转换为相应的数字量的电路。　　A/D变换包含三个部分：抽样、量化和编码。一般情况下，量化和编码是同时完成的。抽样是将模拟信号在时间上离散化的过程；　　量化是将模拟信号在幅度上离散化的过程；　　编码是指将每个量化后的样值用一定的二进制代码

5、来表示。　　随着数字技术，特别是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制。通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象往往都是一些模拟量(如温度。压力。位移。图像等),要使计算机或数字仪表能识别。处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析。处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路-模数和数模转换器。　　将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转

6、换器(简称a/d转换器或adc,analogtodigitalconverter)；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器(简称d/a转换器或dac,digitaltoanalogconverter)；a/d转换器和d/a转换器已成为信息系统中不可缺少的模块，为确保系统处理结果的精确度，a/d转换器和d/a转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，a/d与d/a转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量a/d与d/a转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展，

7、现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的a/d和d/a转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。　　d/a和a/d转换器的相关性能参数：　　d/a转换器是把数字量转换成模拟量的线性电路器件，已做成集成芯片。由于实现这种转换的原理和电路结构及工艺技术有所不同，因而出现各种各样的d/a转换器。目前，国外市场已有上百种产品出售，他们在转换速度。转换精度。分辨率以及使用价值上都各具特色。　　d/a转换器的主要参数：　　衡量一个d/a转换器的性能的主要参数有：　　(1)分辨率　　是指d/a转换器能够转换的二进制数的位数

8、，位数多分辨率也就越高。　　(2)转换时间　　指数字量输入到完成转换，输出达到最终值并稳定为止所需的时间。电流型d/a转换较快，一般在几ns到几百ns之间。电压型d/a转换较慢，取决于运算放大器的响应时间。　　(3)精度　　指d/a转换器实际输出电压与理论值之间的误差，一般采用数字量的最低有效位作为衡量单位。　　(4)线性度　　当数字量变化时，d/a转换器输出的模拟量按比例关系变化的程度。理想的d/a转换器是线性的，但是实际上