下载文档原格式
积分式直流数字电压表的设计积分型直流数字电压表的设计学校：陇东学院系别：信息工程学院专业：计算机科学与教育班级：10级1班指导老师：马宏艳姓名：高治章梁明明积分型直流数字电压表的设计目录摘要 (3)第一部分：系统方案 (3)第二部分：理论分析与计算 (4)第三部分：电路与程序设计 (8)总结 (14)参考文献 (14)附录一主程序流程图 (15)附录二元器件清单 (17)附录三部分源程序 (20)2摘要：本设计为具有精度高，抗干扰强等优点的双积分式直流数字电压表, A/D 转换器部分采用普通元器件构成模拟部分，利用MEGA8单片机借助软件实现数字计数显示功能，同时采用MEGA8单片机编程实现直流电压表量程的自动转换、自动校零、和液晶显示等功能。
第一部分 系统方案一、总体方案设计与比较方案一： 运用三极管产生积分电路，并用继电器控制导通性，并用计数器计数转换，这种电路误差较大，不能自动转换量程。
方案二：用运放OP07产生积分电路，同时运用单片机控制模拟开关，从而自动转换，自动调零，同时对输入电压经过分段落处理，也经过放大，比较，来调节其电压，最终通过单片机对电压进行转换并用液晶显示出来，最终达到积分式直流电压表的目的。
这种方案积分性好，容易控制，自动化强，精确高。
1、总体电路构成本系统由输入放大与量程转换电路、双积分A/D 转换电路、单片机计数控制电路、LCD 数字显示器构成。
总体结构框图如图1所示。
图1 总体电路框图自动程控放大 比较输出单片机 显示积分电路输入电压电源2、工作原理我们小组根据题目要求与发挥部分要求，选择方案二,电压比较器输入电压经过放大电路，比较电路，积分电路，最终把电压送入单片机进行处理，最终用液晶显示出来。
灵活运用单片机控制模拟开关，利用单片机的自动调零，还有实现量程的自动转换的功能，然后，用液晶LCD128*64显示出来。
二、各单元电路设计1、程控放大电路：完成输入信号的调理和量程（200mV，2V或更多）的转换。
积分式直流数字电压表设计报告积分式直流数字电压表摘要:本设计采用单片机AT89C52作为积分式直流数字电压表的核心，实现对A/D转换模块电路输出信号的处理，运算并将处理后的数据送液晶显示器显示，采用软件实现自动校零功能，单片机控制继电器的驱动电路实现自动量程转换。
频率转换电路，由单片机内部的计数器对直流电压采集系统采用双积分电压—A/D转换电路的输出频率进行计数，并由软件实现对计数值的运算及线性化处理。
由于采用双积分A/D转换电路，该电压表抗干扰能力强。
由于采用软件线性化处理，分辨率高，200mv档分辨率可达0.01mV，2V档分辨率达0.1mV，并且两档的测量误差均小于等于0.02% 。
一(方案设计与论证:1(总体方案设计与比较方案一:直流信号采集转换采用BCD码输出的双积分型A/D转换电路，输出信号经译码电路译码送LED显示。
原理框图如图1所示。
整个系统采模拟控制方式，但要实现高精度要求硬件电路复杂，该硬件电路难以实现复杂运算。
低切通换滤UI 开波关器地方案二:采用单片机AT89C52作为积分式直流数字电压表的核心，实现对A/D转换模块输出信号的处理，运算并将处理后的数据送液晶显示器显示，软件实现自动校零功能。
直流电压采集系统采用双积分V—F(电压—频率)转换电路。
用单片机控制继电器实现自动量程转换功能。
程序框图如下电电V-有低量测量UI 压压I源通程校零跟跟变积滤切切换随随换分波换器器器双D触基准电压负恒流源电子开关发器PWM脉宽调制 LCD液脉冲输晶显示出驱动二进制计数器单片机处理高频输出标准时钟比较以上两种方案，方案一是模拟控制方式，而模拟控制难以实现高精度控制和计算，控制方案的改善也比较麻烦。
方案二是采用AT89C52为核心的单片机系统，可以灵活实现采集数据的线性处理，并且可容易实现自动校零及自动量程转换功能。
由于单片机具有较强的运算功能，因此能实现较高的精度。
经过对两种方案的比较，本设计采用方案二。
积分式直流数字电压表摘要本双积分电压表系统以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表,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位半。
实现了自动量程转换功能,自动调零功能，有很好的实际应用价值。
关键词：单片机，双积分A/D转换器，自动调零，自动转换量程目录1 方案论证与比较 (1)1.1信号调理 (1)1.2处理器的选择与比较 (1)1.3积分器的选择与比较 (1)2 系统设计 (2)2.1总体设计 (2)2.2单元电路设计 (3)2.2.1 信号调理调理电路 (3)2.2.2 双积分电路设计 (4)2.2.3 基准源电路设计 (4)3 软件设计 (5)4系统测试 (5)5 结论 (6)参考文献： (6)附录： (7)附1：元器件明细表： (8)附2：仪器设备清单 (8)附3：电路图图纸 (9)附4：程序清单方案论证与比较1.1.1信号调理比较与选择方案一、信号经过缓冲器提高输入阻抗后经过低通滤波器后，然后由模拟开关选择信号放大与不放大，当信号大于200mv时不放大，小于200mv时经过仪表放大器进行放大。
方案二、信号经过电压分阻条统一衰减后经过缓冲器提高其负载能力，信号进行低通滤波器其截止频率在10HZ左后滤除高频噪声及干扰，然后经过低噪声，高精度运放放大。
方案论证：方案一对不同信号进行放大其电路复杂，当测量多个量程时放大电路的增益不一样，需多个放大电路成本很高，且用仪表放大器价格过于昂贵。
方案二通过统一衰减后在进行放大其电路简单调试方便。
所以采用方案二。
1.2 处理器的比较与选择STC单片机所特有的在线下载功能和其他公司的单片机不同，不是利用SPI进行在线编程，而是利用IAP功能，在系统运行时编程，因此，可以通过串口来对单片机进行编程。
其电路极为简单，只要所使用的单片机系统具有232串口通信功能即可。
积分式直流数字电压表的设计与制作（G题）摘要：本设计是以AT89C51单片机为核心构成的积分式直流数字电压表，具有电流可预置、可步进调整、输出电流信号预置的电流信号可同时显示。
该系统主要包括：电压/频率转换电路、液晶显示电路、工频滤波电路，并采用自制的稳压电源。
输入直流电压信号先通过工频滤波电路，再经过电压跟随器实现高输入阻抗，可实现弱信号的放大。
放大的信号经过电压/频率转换，通过单片机控制，直接由液晶显示器显示出该电压的数值，精度可达到三位半，具有抑制共频干扰功能。
关键词：AT89C51 工频滤波器电压/频率转换液晶数字显示1.系统方案1.1设计要求该题目要求在不采用专用A/D转换芯片的前提下，设计并制作一个积分型直流数字电压表，测量范围为10mV-2V,测量分辨率为1 mV，具有抑制工频干扰功能。
1.2总体设计方案1.2.1设计思路积分型直流数字电压表包含工频滤波电路、信号放大电路、，电压/频率转换电路、数字显示电路。
1.2.2 方案论证与比较（1）滤波器的设计方案论证与选择方案一：电路全部采用分立元件构成。
由两个大电解电容和一个小电感组成。
CLC型滤波器的输出直流电压高，具有良好的频率选择特性。
该电路损耗小，噪声低，但灵敏度低、带负载能力较差、体积大，特别是在工频范围时，电感元件的体积更加庞大、品质因素低，不便于小型化和集成化，因而在测控系统中很少应用。
方案二：采用集成运放和阻容元件构成有源滤波器。
有源滤波器可以补偿信号的损失，使得滤波器既损耗小，性能好，体积也减小，且工艺上也不会增加麻烦，一般集成运放的放大倍数与分立元件的放大倍数相比大得多。
经过综合分析，我们认为采用方案二比较合适。
方案二的设计电路见图1所示。
Uo(t)图1工频滤波电路（2）电压跟随器的设计方案论证与选择方案一：采用三极管构成电压跟随器.利用三极管构成电压跟随器线路简单，也能实现输出电压随输入电压的变化而变化，但是它的精度不太高。
基于单片机控制的积分式电压表设计摘要：设计以51单片机为核心，采用汇编语言编程实现程序设计。
设计分为三个模块：数据采集、数据处理和显示模块。
数据采集部分通过反相放大器提高了输入阻抗，通过二阶低通滤波器很好的滤除了干扰波，得到的电压信号通过双积分电路，由单片机控制可编程控制电子开关CD4066的通与断，从而实现积分过程中的相关转换和自动调零功能，在此过程中单片机记录下正、反向积分的时间；再由单片机按比例计算得出电压值；处理后的电压值通过LED 显示出来。
关键词：积分式,电压表，单片机， LED显示一、前言当今世界，电子技术的发展日新月异，各类电压测量设备也层出不穷，且各具优势，而在这些设备中，积分式数字电压表以其优越的抗干扰性能，在本层次中占有重要的地位。
本次积分式直流数字电压表的设计探讨，从一定层面上延续了已有电压表的优势，并突出积分式的优点。
本设计整体方案概述：使用自制直流稳压电源，在51单片机的控制下，可编程电子开关CD4066在程序控制下闭合断开，从而控制积分器的正反向积分、自动调零，同时单片机利用对积分输出信号的过零比较记录电路反向积分的时间，利用程序控制计算，动态输出显示所测电压。
本设计的优越性：1、单片机采用5V电源，功耗低；2、抗干扰能力强；3、因为采样和比较测量两阶段内使用的是同一个积分器和时钟信号，其影响可相互抵消，所以对元件及时钟信号的稳定性和准确度要求大为降低；4、由于双积分式DVM有效的解决了抗干扰问题，只要适当的选择积分元件，积分放大器就可以得到很高的增益，所以测量灵敏度高。
二、方案选择与论证1. 总体方案的选择通过双积分采集电压信号，在单片机的控制下记录下正、反向积分的时间并由此计算得出电压值，单片机寄存器最大可以记录到65535，理论上精度能超过0.0001V。
2. 调零功能的实现通过编程控制CD4066的通断，在积分准备的同时，自动进行调零。
方案二较新颖，且充分利用了CD4066的功能，所以本设计采用此方案，其系统框图如图4-1所示图4-1 系统框图三、各个模块工作原理1. 数据采集模块（1）反相放大器：提高了输出阻抗，提高了带载能力。
一种改进型积分式直流数字电压表设计牛栋凯;徐建华;何文涛;叶甜春【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2014(000)018【摘要】介绍了一种基于 STC89C52单片机且量程可自动切换的积分式直流数字电压表的硬件和软件设计方法。
基于双积分A/D 转换原理，提出了新的转换过程，提高了转换速度，降低了零点漂移率。
与常规电压表相比，该电压表精度更高，线性度好，抗干扰性强。
%Based on single chip microcomputer (MCU)STC89C52, the hardware and software implementation of integral direct current digital voltmeter (DVM), which can shift the scale automatically, is introduced in this paper. Based on the principle of double integral A/D converting, a new A/D conversion process is proposed, which increases the converting speed and reduces zero drift rates. Compared with the conventional DVM, this DVM has higher precision, better linearity, and stronger anti-interference.【总页数】3页(P23-25)【作者】牛栋凯;徐建华;何文涛;叶甜春【作者单位】中国科学院大学工程管理与信息技术学院，北京 100049;中国科学院微电子研究所，北京 100029; 杭州中科微电子有限公司，浙江杭州 310053;中国科学院微电子研究所，北京 100029; 杭州中科微电子有限公司，浙江杭州310053;中国科学院微电子研究所，北京 100029【正文语种】中文【中图分类】TP368.1【相关文献】1.一种可控积分式直流数字电压表的设计 [J], 古玉年;刘韬2.积分式直流数字电压表的设计 [J], 王海燕;高之圣3.积分式直流数字电压表的设计 [J], 王海燕;高之圣4.基于avr单片机实现积分式直流数字电压表的设计 [J], 骆旭坤5.积分式直流数字电压表的设计 [J], 陈仁森因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
积分式直流数字电压表的设计摘要：在不采用专用A/D转换器芯片的前提下设计积分式直流数字电压表，设计采用压频（V/F）变换器LM331将预处理后的电压转化成相应的频率，通过单片机80C51测得频率，经过压频变换的线性度比例软件处理后LED显示。
预处理部分采用了程控放大器PGA100对不同的信号放大满足线性度要求。
为了节省端口，LED驱动显示采用SPI接口芯片HD7279A。
关键字：LM331；80C51；PGA100；HD7279AAbstract：By converting preprocessed voltage into frequency using V/F converter LM331, the frequency is obtained by microprocessor 80C51, after V/F conversion linear proportional software disposing voltage displays on LED ,a integral direct digital voltmeter is designed without A/D converter chip.PGA100 which meet the demand of different signal is used in preprocess part. To save ports, SPI interface chip HD7279A is used in LED display drive.Keywords: LM331；80C51；PGA100；HD7279A一、设计的总体结构框图二、信号预处理——程控增益放大器PGA1001 0 1 32 1 0 1 IN51 1 0 64 1 1 0 IN61 1 1 128 1 1 1 IN7图1 PGA100引脚图表1 增益与通道选择方式为了提高测量的精度，智能化控制仪表应能自动转换量程。
第1期(总第58期)黎明职业大学学报No .12008年3月Journa l of L i m i n g Voca ti ona l Un i versityMar .2008收稿日期:2008-02-20作者简介:骆旭坤(1980-),男(汉),福建泉州人,黎明职业大学计算机与信息工程系助教,主要从事嵌入式系统控制方面的研究。
文章编号:1008—8075(2008)01—0031—04・科技研究・基于avr 单片机实现积分式直流数字电压表的设计骆旭坤(黎明职业大学计算机与信息工程系 福建 泉州 362000)摘要:设计中的数字电压表采用AT mega8单片机芯片、运算放大器LM358芯片及电压比较器L M393等芯片,完成3位半数字电压表的硬件电路与软件设计。
控制系统由量程切换、单斜积分式A /D 转换电路等模块构成,将检测到的数据送入PC 系统,实现计算、存储、控制等功能。
该数字电压表电路简单,所用元件较少,成本低,具有精度高、速度快、性能稳定、工作可靠等特点。
关键词:avr 单片机;单斜积分式;直流数字电压表中图分类号:T M932 文献标识码:A 所谓数字电压表就是将连续的模拟量转换成不连续的离散的数字形式并加以显示,从而提高读数准确性,避免视差。
当前,在直流数字电压表的设计中,对模拟信号的采样一般采用专用的A /D 转换器,转换器的精度很大程度影响了数字电压表的准确度〔1～2〕,并且电路需要搭配专门的译码和锁存电路把模拟信号转换成合适的数字信号,这样就使系统的电路设计相对复杂。
因此,为了提高直流数字电压表的准确度,本文提出采用单斜式积分A /D 转换技术,将被测得电压信号变换成一段时间间隔T m ,通过两者的关系函数,测得T m 值后推倒出被测输入电压值。
这种技术较目前常用的双斜式、多斜式转换技术,具有转换速度快,控制环节简单,控制误差小等特点。
1 数字电压表总体设计111 电路设计原理系统以AT mega8单片机芯片〔3〕、运算放大器LM358芯片及电压比较器LM393芯片为核心,硬件电路包括量程选择电路、单斜式积分A /D 转换电路、单片机以及外围电路。
直流数字电压表设计方案及原理直流数字电压表是一种用于测量直流电压的电子设备。
其设计方案及原理如下：设计方案：1. 选择合适的电压测量范围：根据实际需求选取合适的电压测量范围，可以是几个固定的范围或可调节的范围。
2. 选择适当的电压分压电阻：为了避免将高电压直接施加在测量电路上，通常会使用电压分压电阻将输入电压降低到安全范围内。
3. 选择合适的运算放大器：运算放大器用于放大电压信号，并将其转换为数字信号。
选择合适的运算放大器可以保证测量的准确性和稳定性。
4. 添加A/D转换器：A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号，以便于微处理器或显示器进行处理和显示。
5. 添加微处理器或显示器：微处理器可以对转换后的数字信号进行处理、计算和显示。
显示器可以直接显示测量结果。
原理：1. 电压分压：通过选择合适的电阻进行电压分压，将输入电压降低到运算放大器可接受的范围内。
2. 运算放大器放大：运算放大器将输入电压放大到合适的范围内，通常使用差分放大器进行放大，并通过负反馈控制放大倍数。
3. A/D转换：通过A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号。
A/D转换器将连续的模拟信号离散化为一系列数字值，通常使用逐次逼近型或积分型A/D转换器。
4. 数字处理和显示：微处理器对转换后的数字信号进行处理和计算，可以进行单位转换、数据平滑等操作，并将结果显示在显示器上。
总结：直流数字电压表通过电压分压、运算放大、A/D转换和数字处理等步骤，将输入的直流电压转换为数字信号，并通过显示器显示测量结果。
设计方案需要选择合适的电压测量范围、电压分压电阻、运算放大器、A/D转换器和显示器，以保证测量的准确性和稳定性。
积分式数字直流电压表姓名:指导老师:2007年9月6日[摘要]：本作品由电源电路、PC控制电路、积分电路、显示器为主体构成数字电压表。
其中PC控制电路由8 位单片机89C52组成，积分电路由12 位TLV5618 双D/转换器,单数控电位器(软件设计) 和运算放大器OP07 构成的加法器组成。
由于方案采用软件调试与数控电位器细调相结合，达到发挥部分的要求，并采用数码管直观显示。
经测试,各项技术指标完全满足题目规定的技术要求,在工程领域具有较大的应用价值。
[关键词]：数字电压表、积分电路、PC控制、数码显示目录1 基本设计方案1.1 方案一1.2 方案二1.3 方案比较2 系统最终方案3 单元电路设计与计算3.1 电源电路3.2 控制电路4 软件设计5 系统调试与整机调试参考文献附件积分式数字直流电压表1. 基本设计方案1. 1 方案一利用双斜积分式 A/D 转换构成积分式数字电压表，如图 1 所示。
它由模拟电路和数字电路两部分构成。
模拟电路部分由基准电压源+Ur 和-Ur,模拟开关 S1~S4 ，积分器和比较器等组成，数字电路部分由控制逻辑电路,时钟发生器，计数器与寄存器等组成。
积分器的第一次积分是对输入电压 Ui 做定时（ T1 ）积分，第二次积分是对基准电压做定值积分。
通过两次积分得到与输入电压的平均值正比的时间间隔 T2 ，即实现 U-T 转换。
在 T2 的时间内对时钟脉冲进行计数。
最后完成电压-数字转换。
在控制逻辑电路的控制下，实现一次转换。
图11.2 方案二利用89C52芯片最小系统构成积分式数字电压表，如图 2 所示，主要由个人计算机控制电路，积分电路,显示器和电源系统组成。
积分器由双D/A串行数模转换，数字电位器,，加法器构成，积分输出U-与被测电压U+通过比较器判定后控制89C52的I/ O口，确定89C52的工作状态，即U-＜U+时89C52计数，U-＞U+时89 C52 通过显示器显示被测电压值。
电子技术课程设计报告题目名称：直流数字电压表的设计姓名：学号：班级：指导教师：目录一·摘要二·课程设计与任务要求（一）设计目的（二）设计要求三·总体设计思路与方案选择四·所用器件介绍（一）双积分MC14433功能介绍（二）MC14511B功能介绍（三）MC1413功能介绍（四）基准电源MC1403功能介绍五·设计框图与工作原理，测量电压的转换与显示原理六·数字电压表的安装调试七·元器件清单八·心得体会九·参考文献直流数字电压表一·摘要：传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。
而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强等优点而被广泛应用。
数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，由电阻网络（量程调整）、直流放大（运放组成）、电压极性判断、A/D转换、数码（液晶）显示等部分组成。
PZ158A系列直流数字电压表具有6½位显示，可测量0.1µV—1000V直流电压。
该表由于采用了微处理器和脉冲调宽模数转换技术，自动校零，数字模拟滤波等技术，从而赋予本表极其稳定的零位和良好的线性和抗干扰能力，本表还带有RS232C接口，可方便地与计算机系统相连接，组成数据采集系统。
采用八位VFD或LED显示，其中PZ158A/1为单量程（0.2V）VFD显示，读数清晰，光色柔和，适宜在科研、工业、国防等各种领域内使用。
本设计给出基于MC14433双积分模数转换器的一种电压测量电路。
数字电压表是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
该系统由MC144333位半A\D转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、MC4543BCD七段锁存-译码-驱动器、基准电源MC1403和共阳极LED发光数码管组成。
积分式直流数字电压表摘要本双积分电压表系统以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表,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位半。
实现了自动量程转换功能,自动调零功能，有很好的实际应用价值。
关键词：单片机，双积分A/D转换器，自动调零，自动转换量程目录1 方案论证与比较 (1)1.1信号调理 (1)1.2处理器的选择与比较 (1)1.3积分器的选择与比较 (1)2 系统设计 (2)2.1总体设计 (2)2.2单元电路设计 (3)2.2.1 信号调理调理电路 (3)2.2.2 双积分电路设计 (4)2.2.3 基准源电路设计 (4)3 软件设计 (5)4系统测试 (5)5 结论 (6)参考文献： (6)附录： (7)附1：元器件明细表： (8)附2：仪器设备清单 (8)附3：电路图图纸 (9)附4：程序清单方案论证与比较1.1.1信号调理比较与选择方案一、信号经过缓冲器提高输入阻抗后经过低通滤波器后，然后由模拟开关选择信号放大与不放大，当信号大于200mv时不放大，小于200mv时经过仪表放大器进行放大。
方案二、信号经过电压分阻条统一衰减后经过缓冲器提高其负载能力，信号进行低通滤波器其截止频率在10HZ左后滤除高频噪声及干扰，然后经过低噪声，高精度运放放大。
方案论证：方案一对不同信号进行放大其电路复杂，当测量多个量程时放大电路的增益不一样，需多个放大电路成本很高，且用仪表放大器价格过于昂贵。
方案二通过统一衰减后在进行放大其电路简单调试方便。
所以采用方案二。
1.2 处理器的比较与选择STC单片机所特有的在线下载功能和其他公司的单片机不同，不是利用SPI进行在线编程，而是利用IAP功能，在系统运行时编程，因此，可以通过串口来对单片机进行编程。
其电路极为简单，只要所使用的单片机系统具有232串口通信功能即可。
