何欣-信息工程學院開題報告

杭州電子科技大學信息工程學院畢業(yè)設計（論文）開題報告題目數(shù)字電壓表的設計與研究系電子工程專業(yè)電子信息工程姓名何欣班級08091812學號08918214指導教師杜鐵鈞一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義數(shù)字電壓表（DigitalVoltmeter）簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。眾所周知，模擬電壓表精度較高，曾經(jīng)有很廣闊的市場，現(xiàn)在依然有不少工程師依然在使用模擬電壓表。的確模擬電壓表在顯示測量值方面精度校準，然而卻也存在問題。模擬電壓表采用用指針式，里面是磁電或電磁式結構，所以其響應速度較慢。然而在高速發(fā)展的當今社會，高速信號處理的需求越來越多，由于模擬電壓表響應速度較慢已經(jīng)不適用與高速信號領域，取而代之的將是數(shù)字電壓表。但數(shù)字電壓表由于存在采樣誤差，精度不是很高。不過目前可以通過技術手段來縮小誤差。使其精度達到與模擬電壓表一樣精確甚至更高?？梢妼頂?shù)字電壓表必將取代模擬電壓表?，F(xiàn)在有越來越多的數(shù)字測量儀器的出現(xiàn)但原理皆與數(shù)字電壓表殊途同歸，因此研究數(shù)字電壓表有著很大現(xiàn)實意義。目前，由各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領域，顯示出強大的生命力。與此同時，由DVM擴展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術提高到嶄新水平。本論文重點介紹單片A/D轉(zhuǎn)換器以及由它們構成的基于單片機的數(shù)字電壓表的工作原理。研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：按系統(tǒng)功能要求，決定控制系統(tǒng)采用AT89S51單片機，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809.系統(tǒng)除能確保實現(xiàn)要求的功能外，還可以方便地進行其功能的擴展。本文采用AT89S51作為核心元件，AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及89C51引腳結構，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。采用NS公司的分辨率為8位逐次比較型的高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809,ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。把采取的電壓進行處理然后通過單片機的P口送到單片機然后經(jīng)過程序處理，由LED電路把電壓數(shù)值顯示出來。單片機加上外圍的串口顯示電路由74LS245和數(shù)碼管三極管組成。器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器，既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價AT89S51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。AT89S51與ＡT89C51相比,外型管腳完全相同，AT89C51的HEX程序無須任何轉(zhuǎn)換可直接在AT89S51運行,結果一樣。AT89S51比AT89C51新增了一些功能，支持在線編程和看們狗是其中主要特點。它們之間主要區(qū)別在于以下幾點：1.引腳功能:管腳幾乎相同,變化的有,在AT89S51中P1.5,P1.6,P1.7具有第二功能,即這3個引腳的第二功能組成了串行ISP編程的接口。2.編程功能：AT89C51僅支持并行編程，而AT89S51不但支持并行編程還支持ISP再線編程。在編程電壓方面,AT89C51的編程電壓除正常工作的5V外,另Vpp需要12V,而AT89S51僅僅需要4-5V即可。3.燒寫次數(shù)更高:AT89S51標稱燒寫次數(shù)是1000次,實為1000-10000次,這樣更有利初學者反復燒寫,降低學習成本。4.工作頻率更高:AT89C51極限工作頻率是24MHZ,而AT89S51最高工作頻率是33MHZ,(AT89S51芯片有兩中型號,支持最高工作頻率分別為24MHZ和33MHZ)從而具有更快的計算速度。5.電源范圍更寬:AT89S51工作電壓范圍,達4-5.5V,而AT89C51在底于4.8V和高于5.3V的時侯則無法正常工作。6.抗干擾性更強:AT89S51內(nèi)部集成看門狗計時器(WatchdogTimer),而AT89C51需外接看門狗計時器電路,或者用單片機內(nèi)部定時器構成軟件看門狗來實現(xiàn)軟件抗干擾。7:加密功能更強:AT89S51系列提供了三層的加密算法(LB1,LB2,LB3三個可編程的加密位),這使得AT89S51的解密變?yōu)閹缀醪豢赡?程序的保密性大大加強。8：AT89S51內(nèi)新增SFR，雙數(shù)據(jù)指針，AT89S51向下完全兼容51系列的所有產(chǎn)品，性價比更高，初學者盡可能選擇這類單片機來學習。三、研究步驟、方法及措施：本系統(tǒng)采用AT89S51單片機芯片配合ADC0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構成一個簡易的數(shù)字電壓表。該電路通過ADC0809芯片采樣輸入口IN0輸入的0—5V的模擬量電壓，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道D0—D7傳送給AT89S51芯片的P0口。AT89S51負責把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示段碼，并通過其P1口經(jīng)驅(qū)動芯片74HC245驅(qū)動，再傳送給數(shù)碼管。同時它還通過其三位I/O口P3.0、P3.1、P3.2產(chǎn)生為選信號，控制數(shù)碼管的亮滅。從而讀出測量值，以達到測量目的。設計中采用的是4段LED數(shù)碼管來顯示電壓值。LED具有耗電低、亮度高、視角大、線路簡單、耐震及壽命長等優(yōu)點，它由4個發(fā)光二極管組成，其中3個按‘8’字型排列，另一個發(fā)光二極管為圓點形狀，位于右下角，常用于顯示小數(shù)點。把4個發(fā)光二極管連在一起，公共端接高電平，叫共陽極接法，相反，公共端接低電平的叫共陰極接法，我們采用共陰極接法。當發(fā)光二極管導通時，相應的一段筆畫或點就發(fā)亮，從而形成不同的發(fā)光字符。其8段分別命名為dpgfedcba。例如，要顯示“0”，則dpgfedcba分別為：00111111B；若要顯示多個數(shù)字，只要讓若干個數(shù)碼管的位碼循環(huán)為高電平就可以了。根據(jù)設計要求，顯示電路需要至少4位LED數(shù)碼管來顯示電壓值，我們再多加一位用來顯示電壓單位“V”，則有7位LED循環(huán)顯示。利用單片機的I/O口驅(qū)動LED數(shù)碼管的亮滅，設計中由P0口驅(qū)動LED的段碼顯示，即顯示字符，由P2口選擇LED位碼，即選擇點亮哪位LED來顯示。一般I/O接口芯片的驅(qū)動能力是很有限的，在LED顯示器接口電路中，輸出口所能提供的驅(qū)動電流一般是不夠的尤其是設計中需要用到多位LED，此時就需要增加LED驅(qū)動電路。驅(qū)動電路有多種，常用的是TTL或MOS集成電路驅(qū)動器，在本設計中采用了ADC0809芯片驅(qū)動電路。四、研究工作進度：序號時間內(nèi)容12011.9.27-2011.10.18撰寫任務書與開題報告22011.10.19-2011.10.25老師的意見與引導32011.10.26開題報告會42011.10.27-2011.11.9單片機以及其他所需芯片資料查詢52011.11.10-2011.11.23理解電路原理，進行程序設計62011.11.24-2011.12.7相關電路的設計、調(diào)試，并實現(xiàn)基本功能72011.12.8-2011.12.21完成設計82011.12.22-2012.2.15撰寫畢業(yè)論文92012.2.16-2012.2.22論文評審及修改102012.2.29畢業(yè)答辯五、主要參考文獻：[1]高惠芳.《單片機原理與應用技術》[M].北京：科學出版社，2010.[2]康華光.《電子技術基礎》[M].北京：高等教育出版社，2006.[3]龔之春.《數(shù)字電路》[M].成都：電子科技大學出版社，2010.[3]顧海洲,馬雙武.《PCB電磁兼容技術》[M].北京：清華大學出版社，2004.[5]李廣第.《單片機基礎》[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.六、指導教師審核意見：指導教師簽字：