数字电压表
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇数字电压表范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
数字电压表范文第1篇
数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。
新型数字电压表的整机设计
该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。
单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
功能结果
数字电压表范文第2篇
数字电压表的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理，传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上，都具有传统数字电压表无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。
新型数字电压表的整机设计
该新型数字电压表测量电压类型是直流，测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片，A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信，传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理
在单片机数据采集电路的设计中，做到了电路设计的最小化，即没用任何附加逻辑器件做接口电路，实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC，由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件，所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统，而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中，AD678采用同步工作方式，12位数字量输出采用8位操作模式，即12位转换数字量采用两次读取的方式，先读取其高8位，再读取其低4位。根据时序关系，在芯片选择/CS=0时，转换端/SC由高到低变化一次，即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC，看转换是否已经结束，若结束则使输出使能/OE变低，输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE，先读取高字节，再读取低字节。整个A/D操作大致如此，在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式，输入电压范围是-5～+5V，根据公式Vx10(V)/4096*Dx，即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能，使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9，串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连，两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中，用定时器T1作波特率发生器，其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s，而SMOD=1，fosc=6MHz，计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察，当每次测量电压采集数据时，单片机有端口输出时，用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程，上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中，借助“串口调试助手”工具，有效利用这个工具为整个系统提高效率。
单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器，本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中，单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求，在实际开发中，要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0，建立一个基于对话框的MFC应用程序，串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述，编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序，整个样机功能得以实现。
功能结果
数字电压表范文第3篇
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
功能结果
数字电压表范文第4篇
关键词 ：电力系统；电压测量仪；应用；
一、电力系统
（一）电力的发展
电力是以电能作为动力的能源。发明于19世纪70 年代，电力的发明和应用掀起了第二次工业化。成为人类历史18世纪以来，世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。电力业的发展，给人们的生活带来了许多便捷之处。现如今，我们已经离不开电力业。
（二）电力系统的概述
电力系统是指通过电力网连接在一起的发电厂，变、配电站以及用户电气设备的总体称为电力系统。电力系统包括：发电机、变压器，高、低压架空线路配电装置以及各种电力、电热、照明等用电设备。在电力系统中，主要分为发电环节、输电环节、变电环节、配电环节。对于电力系统的特点，主要是担负生产、分配电能的，电能的生产，供给、分配和消费是同时进行的。电力系统的生产必须保证连续性和平衡性。就是说，在电力的供、需过程中，要求始终保持功率的平衡，始终保证不间断的供电。电力系统的生产要具有先进性，在国民经济发展中电力生产应该先行，没有充分的电力工业的发展，国民经济的发展是不可能的。电力系统的集成统一调度使得供、用电之间的关系密不可分。
（三）电力系统的要求
1.供电可靠性。用户要求电力系统有足够的可靠性，特别是连续供电，用户要求电力系统能在任何时间内都能满足用户用电的需要，即便在电力系统中局部出现故障情况，仍不能对某些重要用户的供电有很大的影响，因此，为了满足电力系统的供电可靠，要求电力系统至少具备10%-15%的备用容量。
2.保证合格的电能质量。供电质量的优、劣，直接关系到用电设备的安全经济运行和生产的正常运行，对国民经济的发展也有着重要的意义。无论是供电的电压、频率以及不间断地供电，哪一方面达不到标准都会对用户造成不良后果。因此，要求电力系统应确保对用户供电的电能质量。
3.要求电力系统安全、经济、合理地运行。电力系统应该安全、经济、合理地供电，这同时也是供、用电双方要求达到的目标。为了达到这一目标，就需要供、用电双方共同加强运行管理，做好技术管理工作，同时还要求用户积极配合、密切协作，提供必要的方便条件。
4.电力系统电力网运行调度的灵活性。对于一个庞大的电力系统和电力网，必须做到运行方式灵活、调度管理先进。只有如此，才能做到系统的安全可靠地运行。只有灵活的调度，才能解决系统局部故障时，检修的及时，达到系统的安全、可靠、经济和合理地运行。
二、电压测量仪
（一）电压测量仪的概述
电压测量是电子电路测量的一个重要内容，在集总参数的电路里，表征电信号能量的三个基本参量是电压、电流和功率。但从测量的观点来看，测量的主要参量是电压，因为在标准电阻两端若测量出电压值，那么就可通过计算求得电流或功率。此外，由于测量电压较为方便，诸如失真度、调制度等电压的派生量通常也通过测量电压获得其量值，有时对于温度、压力等非电量也都常被转化为电压进行测量。因此，电压测量是其他许多电参量测量的基础，而电压测量仪器则是电子测量仪器中最基本、最常用的仪器之一。在电气系统中占有重要的作用。
（二）电压测量仪的分类
1.模拟电压表。模拟电压表常以磁电式电流表作指示器显示测量结果，其测量准确度和分辨力不及数字电压表，但其具有结构简单，价格便宜，频率范围宽等优点。模拟电压表按工作频率分类，可以分为超低频、低频、视频、高频、或射频和超高频电压表。按测量电压级别可以分为电压表和毫伏表，按电压测量准确度等级分类分为九个等级。如果按刻度分，可以分为：线性刻度、对数刻度、指数刻度和飞线性刻度。
2.数字电压表。数字电压表采用数字形式输出、直观显示测量结果，除具有测量准确度高、速度快、输入抗阻大，过载能力强，抗干扰能力强和分辨力高等优点外，还便于和计算机及其他设备组成自动测试仪器和系统。数字电压表一般按功能分为直流数字电压表和交流数字电压表。直流数字电压表按转换器的转换方式可分为比较型、积分型和复合型直流数字电压表。交流数字电压表按变换原理可分为峰值型、平均值型和有效值型交流数字电压表。
三、应用的意义
电力能源已经是我们生活不可或缺的重要能源。电力系统的有效利用，能够更好地完善我国发电业的输出工作。电力业的发展是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。电力行业的飞速发展，离不开电力系统的有效配合。在电力系统中，电压测量仪的应用起着重要的作用。
结语：随着中国经济的发展，对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展。在电力系统中，电能平衡的测量电压测量仪对其作用相当重要，有电压测量仪的存在可以减少电网中的电压损耗，使用电使用户安全用电。电压测量仪是电力发展业的重要仪器。电力系统不可或缺的仪器。
参考文献：
[1]陆逸荣.电子测量技术[M].北京:电子工业出版社,2003.
数字电压表范文第5篇
关键词 系统工程 实践教学 课程设计 单片机 A/D转换芯片
中图分类号：G424 文献标识码：A
0 前言
实践教学是高等应用型人才培养体系中的一个重要环节，它对培养学生的工程素养和实践动手能力起着极其重要的意义。实践教学包括专业课程实验、开放性实验、课程设计、电子竞赛和毕业设计等，其中课程设计、电子竞赛、毕业设计按教学组织大多是由专业教师承担教学任务。
如何制定人才培养流程，使整个实践教学过程做到系统化和整体性，一方面需要合理安排与本专业学科基础类课程相关的实验教学环节，另一方面要探索课程设计、电子竞赛、毕业设计等专业工程实践环节的规划，充分扩展专业特色课程相关的实践教学的内涵。其中后者是提高学生动手能力和综合思考问题最佳方式。
1 以系统工程的思想构建专业实践教学体系
系统是由互相关联、互相制约、互相作用的若干组成部分构成的具有某种功能的有机整体。系统工程是运用系统思想直接改造客观世界的一大类工程技术的总称。专业实践课程活动涉及到学生专业学习的整个阶段，也可以看作是一项系统工程。为了提高专业实践教学活动的教学效果，保证专业知识的可持续性发展，就应该按照系统工程的思想和方法，协调专业实践教学活动中各项因素。在实际工作中，一方面要重视每一项工作，将每一项工作做到位，另一方面要重视各项工作的内在联系，建立系统的、整体的教学体系，这样才能使实践教学的功能最大化。
目前在高校的实践教学中常见的问题是缺乏大学四年整体的实践教学体系，学生每一年都在做不同的实验不同的设计，设计的系统性和完整性被割裂开，学生不能用联系的眼光去看全部的设计，不能体会到各专业课程之间的联系和传承。针对这一情况，必须做好系统化统筹安排。
结合各个阶段专业课程的学习，合理安排专业实践环节，最大限度激发学生的主动性和能动性，是专业教师必须思考的问题。下文以浙江科技学院测控专业某小组四年的课程设计、专业实验和毕业设计为例，详细介绍如何将教师和学生结合起来，系统地完成四年的专业教育。
2 改革与探索――以数字电压表的设计为例
基于系统化工程的实践环节，专业教师根据学生学习的各个阶段，合理安排与专业课程相对应的课程设计环节，有效地发掘各个环节的密切联系，培养学生系统化的设计理念。
在一年级本科始业教育和专业认知实习环节，专业老师提供各种设计题目供学生进行分组选择，这些题目必须具有传承性的，并且说明各个设计要用到的专业知识，比如说电子课程设计要有电路原理、数字电路和模拟电路相关知识；下一阶段就要用到单片机和传感器等知识；再下一个设计可能要用到虚拟仪器、控制系统等知识，让学生在一年级就对本专业的整体构造有感性认识，从而激发他们专研专业知识的兴趣。
2.1 基于ICL7107的多量程直流数字电压表的设计
根据教学计划的安排，在一二年级学生所接触的主要是专业基础课，学生能自由掌控的专业知识有限，因此在二年级电子课程设计中，我们要求学生设计一款直流数字电压表，具体要求是能实现0mV～2V测量范围。专业教师只负责提出任务以及实现的功能，学生自行查阅资料，提出解决方案，然后师生一起讨论可行性。在实践中，学生提出了以ICL7107，ICL7135等芯片不同的解决方案。
2.1.1 数字电压表的组成
数字电压表基本量程200Mv，可以扩展量程2V和20mV。整个电路设计没有超越学生现有理论知识，学生有能力独立完成，同时功能的扩展又要求学生综合运用所学的各门专业课程，完成复杂电路的设计，锻炼了综合分析问题并独立解决问题的能力。
2.1.2 总结分析
这一阶段学生只能使用电路模电和数电的相关知识，结合电子综合实验，学生查阅资料，了解ICL7107的原理，掌握双积分式芯片的基本电路的设计，完成了芯片的供电模块―― 直流稳压电源的设计，并可以在此基础上开拓量程自动切换的功能（如图1所示）。
2.2 基于单片机的数字电压表的设计
随着二三年级大量专业课程的学习，学生可以运用的专业知识更加丰富了，他们可以完成设计的功能也随之更加强大。在此基础上，学生延续前面的设计，改进了电压表的设计。
2.2.1 基于单片机的数字电压表的设计
由于ICL7107没有BCD码输出，没有像ICL7135那样的BUSY信号，在与单片机连接时，学生遇到了障碍，于是又展开了一场讨论，如何利用单片机只是完成直流/交流电压的测试任务。根据大量查阅的文献资料，有学生提出采用ICL7135芯片的想法，该芯片与ICL7107工作原理相似，是4 1/2位A/D转换器，加上电路ICL7135可组成一个满量程为2V的数字电压表。ICL7135可以采用并行采集方式与单片机系统进行连接。如图2所示，模拟电压送到ICL7135进行A/D转换，然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到数码管中显示。其中ICL7135电源部分可以沿用上学期的直流稳压电源。
2.2.2 总结分析
现阶段可以要求学生用到所学的单片机等知识，完成功能更多、精度更高的课程设计。在单片机等课内实验中，学生完成了单片机最小实现系统，结合前期所做的电子课程设计，学生可以开发基于单片机的数字电压表。该设计引入单片机编程实现从数字量编码转换到七段译码，最后送到数码管显示输出测量结果。学生利用单片机最小实现系统，扩展单片机系统的应用，专业知识得到了综合运用。
2.3 基于ICL7135的毕业设计
ICI7107/7135都是CMOS双积分A/D转换芯片，可以转换输出 000个数字量，对外提供6个输入、输出控制信号。因此，除用于数字电压表外，还能与异步接受/ 发送器、微处理器或其他控制电路连接使用。
因此，在选做毕业设计题目过程中，学生对需要进行模拟信号处理的设计中大多选用这两款芯片，如图3所示，在选用ICL7135作为A/ D 转换器，模拟信号由传感器采集，由ICL7135 转换后数字量送入单片机，由单片机对ICL7135 输出的信号进行处理，在数码显示管（LED）上显示。并可通过键盘输入温度设定值。单片机根据设定温度进行相关运算（如PID、模糊运算等），产生控制信号。
当然还可以挖掘更多的基于ICL7107和7135的应用的实例，这里我们致力于让学生对知识点的综合运用，当他们能用课堂上所学到的知识，系统地解决一个实际的问题，这里面的满足感和成就感能大大激发学生的学习潜能，提高学习效率。
