简易数字毫伏表的设计(完整论文).docx

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1、目录摘要IAbstract错误！未定义书签.第一章引言1第二章系统设计思想22.1 测量方案22.2 输出局部中各模块的方案选择22.3 最终整体方案设计22.4 总体设计方案3第三章系统的硬件设计53. 1系统硬件的主要组成局部与理论分析计算5系统硬件局部5理论分析与公式计第53.2系统各模块单元的理论分析与实际电路设计5测量局部5输出局部8定伏表的根本电路局部14稳压电源同部电路设计14第四章系统的软件设计164. 1主流程图164.2软件子流程图17测量局部17输出局部软件流程图18第五章调试（系统测试）过程195.1 测试仪器与设备195.2 测试过程19分模块调试：19整机系统调试：

2、195.3 结果分析19总结21结束语错误!未定义书签.参考文献23简易数字交流亳伏表设计摘要本系统分电压测量和信号产生输出两大局部，电压测量局部以模拟电路为主，配合放大模块、A/D转化模块、显示模块；通过凌阳单片机进行数据处理，在误差允许范围内显示测量电压值。信号产生以直接数字式频率合成器(DireCtDigita1.FrequencySyntheSiS,简称DDS或DDFS)为核心，经过AT89S52对DDS芯片内部进行控制，使之输出标准正弦波形，利用编程实现频率预置、步进，到达电压输出频率的可调节步进。通过调试与测量完成了题目的根本局部和全部发挥局部的要求并有自己的创新。此系统以FPGA

3、为核心，辅以必要的外围电路I包括信号调理.AD转换、DA转换、轿人输出和电源模块)，采用模块化的设计理念，利用VHD1.语言进行编程，具有艮好的扩展性和移植性。本系统具有交流电压测量和交流电压输出两大功能.交流电压测量时，将外部输入电压信号经信号调理模块调节到AD电路输入范围.经AD转换后送入FPGA核心模块计算电压的有效值，实现茏伏表的功能，并将结果在1.CD显示；交流电压输出时，利用FPGA的高法数据并行处理的能力，根据DDS原理，经DA输出稳定的频率可调的正弦波电压。经测试，交流电压测量的误差控制在5%以内，较好地实现了题目的根本要求和发挥要求，同时交流信号输出的频率高达IOMHz。本文

4、是简易数字交流毫伏表的一个新型设计方法的尝试。也符合了利用单片机实现队数据进行较为精确测量的新趋势。关健词：AT89S52单片机.毫伏表，频率合成器Dmunicationmi1.1.ivo1.tmeterABSTRACTThissystemvo1.tagemeasurementandsigna1.outputoftwoparts,thevo1.tagemeasurementsofana1.ogamp1.ifiermodu1.e,cooperate.A/Dconversionmodu1.e,disp1.aymodu1.e.Throughthesunp1.usmicrocontro1.1.er,w

5、ithinthepe11niuederrordisp1.aymeasuringvo1.tage.WithDigita1.signa1.sdirect1.ytotheDigita1.Frequencysynthesizer(assomebio-synthesis,referredtoasDDFS)asthecoreofDDSor.onDDSchipinsideAT89S52contro1.,usingstandardoutputwaveform,programming,preset,stepFrequencyvo1.tageoutputreachedFrequencyadjustab1.este

6、p.Throughmeasuringandtestingthebasictopiccomp1.etedanda1.1.p1.ayapartoftherequirementsandhavetheirowninnovation.ThissystemworksbasedontheFPGAwithsomeoutercircuits,whichinc1.udesigna1.processing,A/Dconverter,D/Aconvention,input/outputandsourcemodu1.es.Thissystemisdesignedbytheprincip1.eofmodu1.eandVH

7、D1.program.Soithastheadvantagesofexpansibi1.ityandrep1.antation.Thissystemhasthefunctionsofmeasuringandsupp1.yinga1.ternatecurrent.Whentheouterinputsigna1.ismeasured,itissendtotheA.Dcircuitthroughthesigna1.processingmodu1.e.ThenthroughtheA/Dconverter,thesigna1.issendtothecoreoftheFPGAmodu1.etoca1.cu

8、1.atethevirtua1.va1.ueofthevo1.tage.ThenthefunctionofTni1.Ii-VOItagCmeterisrea1.izedandtheresu1.tcanbedisp1.ayedonthe1.CD.Whenoutputtingthesource,withthehe1.poftheFPGAspara1.1.e1.processingabi1.ityandtheprincip1.eofDDS,itcanoutputstab1.efrequency-adjustab1.esinewavevo1.tage.Throughthemeasurement,the

9、erroroftheresu1.tisintherangeof5%.Soitrea1.izesthebasicrequirementandthesuperiorrequirementwe1.1.Andthefrequencyofthesinewavevo1.tageisuptoIOMHz.Tmunicationisanewdesignofmi1.1.ivo1.ttab1.emethod.Withthe1.akersusingsing1.echipcomputerisaccuratemeasurementdataofthenewtrend.KEYWORDS：AT89S52,Mi1.1.ivo1.

10、tmctcr.DDS第一章引言近年来1.着数字化设备在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新.在数字设符显示设计中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仪单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。数字显示器是接收和处理数字信号的显示潜，作为种先进的显示器类型.数字显示器正在呈现加速开展的态势。数字显示器的先进性首先表达在信号的保真度上，在传输的过程中,数字信号的损失几乎为零，因此数字显示器的显示效果更加逼其；其次，数字显示器具有堆一模式的回路结构，因而系统更简单、更可靠：第三，数字显示器中没有了可见扫描

11、线的干扰，因此能够显现更清晰的动态图像、游戏、照片等，能获得图形作业所需的高水准图像效果.同时数字显示器可以更有效地实现与显示效果直接相关的性能，如色彩修正，肤色补偿，色彩再校准等.在现代便携式智能仪器或手持设备中，数字显示设备已经成为一种行业标准。这需要设计者在选取元器件上有特殊考虑。微功耗、小体枳应作为选择相关器件的首要要求.让使用行使用时方便快扰是最根本的要求。第二章系统设计思想本设计硬件电路分为测量局部、输出局部两大局部，测量局部又分为控制模块、放大模块、A/D转化模块、显示模块，输出局部分为控制模块、信号产生模块、放大模块、滤波模块、显示模块。2.1 测量方案采用凌阳16位单片机为核

12、心处理，同时经过放大处理，A/D数据转换，由凌阳配套液晶显示.采用凌阳16位单片机SPCEO61A作为控制核心,SpCEo6IA单片机在工作电压范围内的CPU时钟频率范围为，同时增加r内积运尊功能，提高r数据处理能力，还配有独特的音频处理功能，丰富的音频函数使语音更加多样化。通过AD620运兜放大器放大信号，再由T1.C2543芯片进行A/D转换，到达题目所需效果。综上所述，本模块采用凌阳AT89S5216位单片机为核心处理，充分利用凌阳单片机的优点，使测量数据更加准确，放大电路及A/D数据采集电路为了诚小误差使用AD620、T1.C2543两种芯片，让电路更加稳定具有更好的保护措施口.2.2

13、 输出局部中各模块的方案选择采用T89S52单片机为控制器,控制DDS芯片AD9854主电路产生正弦波形.在控制中利用OCMJ4X8C液晶显示出操作步骤，利用AD9854宽频带产生所需正弦波形，通过编程来实现大大减少了硬件中所带来的不稳定因素、及数据误差。在谢试中频率转换时间短、频率分辨率高、频率稳定度高、输出信号频率和相位可快速程控切换等，使得操作更加方便、高效。2.3 最终整体方案设计最终方案设计思想及框架示意图如图2.1所示图2.1数显名伏表总体示意图2.4 总体设计方案我们总体设计方案如下：(1)测量局部a、控制模块选用凌阳SPCEo61A16位单片机。b、放大模块选择AD公司的AD6

14、20芯片实现。c、A/D转换模块选择T1.公司的T1.C2543芯片，从分利用其在仪表中的应用特性。d、显示模块选择与控制模块相配套的凌阳公司的1.CD液晶显示模组.测量局部系统框图如图2.2：图2.2测质局部系统框图(2)输出局部a、控制模块采用凌阳AT89S5216位堆片机。CPU进行判断，假设是无信号输入，那么返I可原数据初始化处：假设是有数据输入，那么CPU开始调用程序对数据进行分析，并把处理后的数据通过显示器输出。4.2软件子流程图4. 2.1测量局部测量软件潦程图如图4.2图42测量软件流程图4.2.2输出局部软件流程图输出同部流程图如图4.3图4.3输出局部(DDS)软件流程图第

15、五章调试(系统测试)过程4.1 测试仪器与设备测试过程中，用到的主要测试仪表4有：-1测量仪器一览表序号名称型号数量备注I数字万用表DT920513CH2标准型数字万用表UT50/IT101系列13示波器COS5060CHI60MHZ4示波器VP-5564D15可跟踪直流稳压电源SS3323I6DDS函数信号发生器TIG2050150MHZPC机1512M内存4.2 测试过程系统的谢试先分模块进行，最后进行整机调试，以提高调试效率。调试过程如下：5. 2.1分模块调试：(1)测量局部调试由于被测电压频带较宽,频率较高，易产生干扰，放大电路在通电瞬间会产生大的电流，需加保护电路“(2)信号产生局部调试由于DDS芯片对电压，电流有要求，而且功耗较大，温度会过高，需加保护措施，及加了风扇进行降温。5. 2.2整机系统调试：有于各模块对电压、电