AT89C51单片机智能数字电压表的设计+程序+电路图(2)

菜单

1.2研究的背景

单片机不仅有8位的，16位的，亦有32位的，种类繁多，有的能够和当前热门应用C51系列产品相通用，有的则无法与其兼容，不过总体来讲，它们均拥有不同的特性，相辅相成，为单片机的广泛应用奠定了良好的基础。根据单片机的整体发展历程，能够对其未来发展方向进行合理预测，比如其功耗会愈来愈低。

当MCS-51系列的8031开始面世时，其功耗非常高，大约是630mW，不过当前所应用的单片机其功耗基本上维持在100mW上下，现在人们对其功耗要求愈来愈严格，绝大多数制造商均选用了CMOS工艺(即为互补金属氧化物半导体工艺)。而80C51类产品选用了先进的HMOS工艺(即高密度金属氧化物半导体工艺)与CHMOS工艺(即互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS工艺制成的单片机功耗较小，不过其自身属性决定了运行速度较慢，但是CHOMS就不会出现这种问题，它不仅运行速度快，并且耗能较小，正是凭借着这些优势，它在低功耗场合的应用愈来愈广泛。该工艺是未来单片机发展的一种趋势。

1.3研究的意义和目的

数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表（如：温度计，湿度计，酸度计，重量，厚度仪等），几乎覆盖了电子电工测量，工业测量，自动化仪表等各个领域。除此之外，数字电压还有着传统指针电压表无可比拟的优点：读数直观、准确，显示范围宽、分辨力高，转入阻抗高，功耗小、抗干扰强等[3]。因此对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。但是传统的数字电压表设计通常以大规模ASIC)为核心器件，并辅以少量中规模集成电路及显示器件构成，可是这种设计方法灵活性差，系统功能固定，难以更新扩展，不能满足日益发展的电子工业要求[6]。而应用微处理器（单片机）为核心单元的数字电压表，其灵活性高、系统功能扩展简单，性能稳定可靠。在这些背景下，设计一种以单片机为基础、结构简单、工作可靠、灵活性好的数字电压表是很有意义的。

2.基于单片机的数字电压表的硬件设计来`自^751论*文-网www.751com.cn

2.1 系统总体设计方案

基于设计目标，此智能数字电压表将型单片机选为核心控制器，系统主要包括转换电路、过压保护电路、单片机最小系统和输入分压以及显示电路等部件，其中该系统具体构成模块。如图2-1总体设计框图

总体设计框图

2.2总体电路的设计

基于单片机的数字电压表的设计原理图。如图2-2所示

总体电路图

2.3量程自动转换电路

量程自动转换是继电器开关在单片机的控制下，形成不同的通断组合，从而形成不同的量程控制原理如图2-3所示

量程的自动转换首先从最高量程开始，利用单片机得到的测量值来判断档位是否合适，如果最高量程有超量程现象,则立刻断开输入端，起保护仪器的作用并作超量程处理入，过欠量程就一直降低量程测量，直至找到合适的量程。量程自动转换的过程如图所示2-4所示。

自动量程电路主要由精密电阻，继电器开关和运算放大器组成，单片机控制如图2-5所示。

2.4自动调零调整电路

如图上图2-5所示在测量前单片机控制继电器RL8接通。仪器的输入端接地，启动一次测量。将测量的uos结果存入单片机，这个值就是衰减器放大器A/D转换器的部件零点偏移量，这个偏移量很小因此选择0-0.12v来测量，然后释放继电器，测量被测信号此时的测量值uox是实际测量值和uos之和，单片机在处理数据时用uox减去uos，所得到的值就是被测信号实际值。再加以显示，有效的消除了硬件电路零点漂移对测量电路的影响。