数字电压表仿真设计
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数字电压表设计与仿真摘要:本文简要的阐述了EDA,分析了VHDL语言的基本特色,阐述了VHDL语言所具有的强大设计功能合广泛的应用领域,并将其应用于具体数字电路设计。
目前电子技术的发展主要体现在EDA领域,数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。
电子设计自动化是近几年迅速发展起来的将计算机软件、硬件、微电子技术交叉运用的现代电子设计学科。
其中EDA设计语言中的VHDL语言是一种快速的电路设计工具,功能涵盖了电路描述、电路合成、电路仿真等三大电路设计工作。
本电压表的电路设计正是用VHDL语言完成的。
此次设计主要应用的软件是美国ALTERA公司自行设计的一种EDA软件工具,即MAX+PLUS Ⅱ。
本次所设计的电压表的测量范围是-24V~+24V,精度为0.19V。
本文设计的VHDL语言程序已在MAXPLUS II工具软件上进行了编译、仿真和调试。
经过实验验证,本设计是正确的,其电压显示值误差没有超过量化台阶上限(0.19V)。
本文给出的设计思想也适用于其他基于FPGA芯片的系统设计;本设计具有工程应用价值。
关键词:数字电压表;VHDL语言;ADC0804;FLEX 10KThe Design and Stimulation of Digital V oltmeter MeterAbstract:EDA technology is briefly introduced,VHDL language and its basic features ane analyzed.This article introduces VHDL which has a strong designal function and extensive application and applies it in concrete circuit design. The develop of the current electronic technology is incarnated the EDA realm. The design of digital system is becoming faster, bulkier, smaller and lighter than before. Electronic design automation is in the last few years quickly develop, it makes use of software, hardware, micro-electronics technology to form a course of electronic design. Among them, the VHDL language of EDA is a kind of tool of fast circuit design , the function covered the circuit describe, the circuit synthesize, the circuit imitate the true etc. The circuit of this design that use VHDL language to complete. The this time design is primarily the applied software is MAX+ PLUS Ⅱ which is made by the United States ALTERA company.This system’s range is-24v to +24v and precision is 0.19v.The designed VHDL language process in paper has been coded, stimulated and adjusted in MAXPLUS IT, and through the experiment, it is proved to been correct, as the voltage value doesn't exceed upper limit of quantified step(0.19V). The design idea in paper also can be applied in other system design which based on FPGA chip; and the design has engineering application value.Keywords:Digital Meter;VHDL language;ADC0804;FLEX 10K第1章绪言20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
文献综述一、引言数字仪表是把连续的被测量模拟量自动地变成断续的、用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。
这是一种新型仪表,它把电子技术、计算机技术、自动化技术与精密电测量技术密切得结合在一起,成为仪器仪表领域中一个独立的分支。
数字仪表的种类很多,应用场合各不相同,其内部结构也相差很大。
根据仪表的用途(即被测量的性质)分为:数字电压表、数字电阻表、数字电流表、数字功率表、数字Q(品质因素)表、数字静电计、数字电桥及电子计数器等。
经过适当变换,还可以制成测量多种非电量的仪表,如数字温度表、数字转速表、数字位移表、数字钟、数字秤、数字测厚仪及数字高斯计等,还有许多其他数字式测量仪器和测量装置。
在各种数字仪表中,数字电压表的用途居于较为突出的地位,它不但用来测量各种电量,而且还广泛用来进行各种非电量的电测量,同时在实现工业自动化,生产过程的自动控制以及测量本身的自动化等方面,都起着很重要的作用。
数字电压表(DVM)是一个具有数字显示功能的多量程仪表,它是测量仪表(可测量电压、电流和电阻)中最常用的一个测试功能项、一旦测量仪表的范围和方式选定,即可测量直流信号(DC)也可测量交流信号(AC)的参数。
有些数字表的设计是由电池驱动且可携带,而另外一些是基于主机(计算机)驱动且由磁盘安装的。
数字式仪表与模拟式仪表相比,使用零件少,集成度高,稳定性和可靠性相对较高,输入阻抗高,提高了测量精度。
数字电压表的设计通常以ASIC芯片为控制核心,在A/D转换器、显示器等外围器件的配合下工作。
A/D转换器在控制核心ASIC所提供的时序信号作用下,对输入模拟信号进行转换,制核心再对转换的结果进行运算和处理,最后驱动输出装置显示数字电压信号。
这种设计方法的缺陷是:控制核心的灵活性不高,系统功能难以更新和扩展。
如果用可编程逻辑器件FPGA代替ASIC芯片,用硬件描述语言决定系统功能,就可在硬件不变的情况下修改程序以更新和扩展功能,使其灵活性和适应性显著提高。
基于AT89C51单片机的数字电压表的Proteus仿真设计与应用一、本文概述本文旨在深入探讨基于AT89C51单片机的数字电压表的Proteus 仿真设计与应用。
我们将从AT89C51单片机的特点出发,分析其在数字电压表设计中的优势,并详细阐述如何利用Proteus仿真软件进行电路设计与仿真的全过程。
通过本文的阐述,读者将能够对基于AT89C51单片机的数字电压表的设计原理、电路构建、仿真测试等方面有全面的了解,并能在实践中应用所学知识,实现数字电压表的开发与优化。
本文将首先介绍AT89C51单片机的基本特性,包括其内部结构、功能特点以及适用场景。
接着,我们将详细解析数字电压表的设计原理,包括电压信号的采集、处理与转换等关键步骤。
在此基础上,我们将深入探讨如何利用Proteus仿真软件进行电路设计与仿真,包括电路元件的选择、电路连接、仿真参数设置等具体操作。
通过Proteus仿真软件的应用,我们能够在虚拟环境中对数字电压表进行仿真测试,从而验证电路设计的正确性,预测实际运行效果,优化电路设计。
Proteus仿真软件还具有操作简便、可视化程度高、仿真速度快等优点,使得电路设计与调试过程更加高效便捷。
本文将总结基于AT89C51单片机的数字电压表的Proteus仿真设计与应用过程中的经验教训,为读者在实际开发中提供参考与借鉴。
通过本文的学习与实践,读者将能够掌握数字电压表的设计与开发技能,为未来的电子工程设计与实践奠定坚实的基础。
二、AT89C51单片机概述AT89C51是Atmel公司生产的一款8位低功耗、高性能的CMOS微控制器,它属于AT89系列单片机。
AT89C51单片机内部集成了4KB 的可反复擦写的Flash只读程序存储器,这使得它具备了程序存储空间的持久性和可修改性,大大简化了程序的更新和维护过程。
它还拥有128字节的内部RAM,用于程序执行过程中的数据存储和临时变量存储。
AT89C51单片机采用了32个可编程的I/O口线,满足了大多数基本外设的接口需求。
成都理工大学工程技术学院《单片机仿真》课程设计报告题目:数字电压表的设计姓名:杨青昀学号: 201020305125专业: 10电气传动一班【实验准备】在实验前,我通过上网、上图书馆查找了一些关于单片机AT89S51的硬件及指令系统的资料和ADC0808输出口的应用的资料,结合单片机所学的中断、定时器和AT89S51扩展I/O接口芯片ADC0808的工作方式的知识,并对电路板各个元器件、接线等的清楚认识,完成了对电路板仿真图的绘制,以及初步的程序,并实现了初步的仿真效果。
【设计内容】设计一个数字电压表。
【设计要求】所设计的数字电压表可以测量0~5的电压,并在四位LED数码管上显示出来。
CPU为AT89S51,利用并行口P0口、P2口、P3口,并运用了单片机的扩展输入-输出口以及接口芯片ADC0808。
【设计方案】一、实验原理方框图:本程序设计意在展示数字电压表的测量。
通过对一些相关书籍资料的查阅及网上各种作品和代码的浏览,对各种实现代码的比较和优化,总结出本程序,以较优秀的代码实现各种可控的“数字电压表”功能。
硬件系统部分包括显示部分、控制P口的方式部分和控制芯片。
1、系统框图如下:开始初始化及输入通道设定启动A/D转化A/D转化是否结束?调用数据处理子程序调用显示子程序N Y二、电路结构1、芯片的接线电路原理图:(1)、ADC0808的21~17引脚作为数字电压表的输出口(2)、D0~D7—数据输出线。
(3)、START—转换启动信号。
(4)、OE—输出允许信号(5)、EOC—转换结束状态信号EOC=0,正在进行转换。
EOC=1,转换结束。
(6)、VCC—+5V电源。
(7)、V REF(+)、V REF(-)—基准参考电压。
(8)、A、B、C—模拟通道地址线。
A 为低地址,C 为高地址。
2、AT89C51芯片分析ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器,将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
实验七直流数字电压表设计一、实验目的:掌握LED动态显示和A/D 转换接口设计方法。
二、实验原理:实验电路原理图如图A..94所示。
图中显示器采用4位共阴极数码管,并按动态显示方式接线。
A/D转换结束标志采用查询法检查,启动信号由软件模拟产生,时钟信号由Proteus的DClock信号发生器产生,频率为5kHz。
电位器的输出电压送到A/D转换器中转换,转换结果以十进制形式显示在数码管上。
调节电位器可使数码管的显示值发生相应变化。
图A.94 实验7的电路原理图三、实验内容:(1)、学习使用Proteus软件,掌握原理图绘图方法;(2)、学习使用Keil C软件,掌握C51程序编写与调试方法;(3)、理解动态显示与A/D转换工作原理,完成单片机电压采集与显示程序的编写与调试。
四、实验步骤:(1)、在Proteus中绘制电路原理图,按照表A.9将元件添加到编辑环境中;(2)、在Keil中编写C51程序,并使之编译通过;(3)、在Proteus中加载程序,观察仿真结果。
五、实验要求:提交的实验报告中应包括电路原理图、含注释内容的源程序及实验结果分析。
表A.9 实验7的元器件清单(2)、仿真结果:图1图2图3实验结果分析:本实验是使用A/D转换器将模拟信号(电位器输出电压)转换为数字信号,A/D转换器与80C51接在一起,转换结果通过80C51以十进制形式动态显示在四个共阴极数码管上,通过改变模拟信号大小可以显示0~255之间任意数据。
其中A/D转换器启动信号由软件模拟产生,时钟信号由Proteus的DClock信号发生器产生。
如图1,显示器显示“102”,当按RW1的右键时,显示器显示“99”;当按RW1的左键时,显示器显示“105”。
六、实验小结:通过这次实验了解了A/D转换器的工作原理和工作过程,掌握了数码管动态显示程序的编写,更加熟练了Proteus软件的使用和程序的编写。
基于单片机的数字电压表设计与仿真杨建成【摘要】The complex structure, low precision and high price of hardware-only digital voltmeter and high frequency of use in daily usage result in frequent damage and high failure rate, which bring a lot of inconvenience. The combination method of AT89C52 single chip microcomputer and ADC0809 analog-to-digital conversion is adopted in the design of a digital voltmeter with high precision. A lot of Proteus simulation experiments are made, and the measurement results which the ordinary pure hardware digital voltmeter can not achieve are obtained. The experimental results show that the digital voltmeter using the combination method of software and hardware has the advantages of simple structure, high accuracy and low failure rate.%由于纯硬件数字电压表结构复杂,测量精度低,价格高,而在日常使用中,使用频率高,导致万用表经常损坏,故障率高,给使用和维修带来很多不便.为了设计一种高精度数字电压表,采用AT89C52单片机和ADC0809模/数转换相结合的方法,做了大量Proteus仿真实验,获得了普通纯硬件数字电压表无法达到的测量效果.实验结果证明,使用软硬件相结合设计的数字电压表,具有结构简单,测量精度高,故障率低等功能.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)021【总页数】3页(P170-172)【关键词】数字电压表;测量精度;AT89C52;ADC0809【作者】杨建成【作者单位】台州学院物理与电子工程学院,浙江台州 318000【正文语种】中文【中图分类】TN02-34;TP2730 引言在电子测量中,电压值的测量显得尤其重要[1]。
目录引言 (3)第一章单片机概述 (4)1.1 单片机的简介 (4)1.2 单片机的应用领域 (4)1.3 单片机的发展趋势 (5)第二章 AT89C51单片机组成原理 (7)2.1 单片机AT89C51 (7)2.2AT89C51的特点 (7)2.3 ADC0808内部逻辑结构 (11)第三章 PROTUES和KEIL软件介绍 (12)3.1 PROTUES软件的介绍 (12)3.2 KEIL软件介绍 (14)第四章数字电压表的设计方案 (16)4.1 总体设计思路 (16)4.2 设计意义 (16)4.3 数字电压表的功能要求 (17)第五章数字电压表的仿真设计 (18)5.1 数字电压表的硬件电路 (18)5.2 数字电压表的软件设计 (19)5.3数字电压表的仿真调试 (20)总结 (21)致谢 (21)参考文献 (22)数字电压表的仿真设计田乐乐[摘要]:设计采用AT89C51单片机、A/D转换器ADC0808和共阳极数码管为主要硬件,分析了数字电压表Proteus软件仿真电路设计及编程方法。
将单片机应用于测量技术中,采用ADC0808将模拟信号转化为数字信号,用AT89C51实现数据的处理,通过数码管以扫描的方式完成显示。
设计的数字电压表可以测量0~5 V的电压值,AT89C51为8位单片机,当ADC0808的输入电压为5 V时,输出数字量值为+4.99 V。
本设计电路简单、成本低、性能稳定。
数字电压表主要分为四部分:测量部分、显示部分、脉冲部分、供电部分。
测量部分是通过4位半双积分式A/D转换器ICL7135芯片实现。
ICL7135对模拟电压进行A/D转换,输出BCD码,并自动输出极性判断信号,同时ICL7135用动态扫描传送数据使数码管亮灭的时间间隔短,保证了测量结果的稳定显示。
74LS47和共阳数码管是显示部分,74LS74译码器接收ICL135的BCD码译码成控制信号去点亮数码管,从而显示出所测的模拟电压值。
基于Proteus的数字电压表的仿真设计军械⼯程学院本科毕业论⽂基于Proteus的数字电压表的仿真设计⽕⼒指挥与控制⼯程指导教员:学员:教学班次:军械⼯程学院⼆○⼀五年六⽉基于单⽚机的数字电压表仿真设计第1章绪论选题的意义是设计的⽬的,本次设计正是为了解决存在的问题⽽进⾏的。
在国内外⼤的研究背景下,我们紧跟时代发展的脚步,致⼒于开发创新的道路,这⼀章主要介绍了这两个内容,同时简要介绍了设计所使⽤的⼯具。
1.1 研究的背景数字电压表出现在上世纪50年代,60年代末发展起来,它采⽤的是数字化测量技术。
数字电压表之所以出现,⼀⽅⾯是为了实时控制和处理数据的要求;另⼀⽅⾯,也是电⼦计算机的发展,带动了脉冲数字电路技术的发展,为数字化仪表的出现提供了条件。
因此,数字化测量仪表的出现与发展和电⼦计算机的发展是密切相关的。
数字电压表最初是伺服步进电⼦管⽐较式,它的优点是准确度⾼,但是采样速度慢,体积⼤,后来⼜出现了谐波式电压表,它在速度⽅⾯稍有提⾼,但是准确度下降,稳定性差。
再后来出现了⽐较式的改进型,它不仅继承了准确度⾼的优点,⽽且速度也有了较⼤提⾼,但是它抗⼲扰能⼒差,很容易受到外界因素的影响。
随后,在谐波式的基础上引申出阶梯波式,它唯⼀的进步就是降低了成本,但是准确度、速度、抗⼲扰能⼒都没有提⾼。
发展到数字电压表,各⽅⾯的性能都有了很⼤提⾼,读数速度达到每秒⼏万次,⽽且价格⼤⼤降低。
上海乾丰电⼦仪器有限公司⽣产的PZ158A系列直流数字电压表,可以测量0.1uV~1000V直流电压,该表采⽤了微处理器和脉冲调宽模数转换技术,采⽤⼋位LED 显⽰。
⽬前,实现电压数字化测量的⽅法主要是模数(A/D)转换,数字电压表种类较多,⼀般根据原理的不同⼤致分为:⽐较式、电压——时间变换式、积分式。
1.2 选题的意义1.1.数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM,采⽤数字化测量技术,把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式显⽰出来的仪器。