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宁波理工学院

电子系统设计大作业

题 目 数字智能电压表设计

姓 名 学 号 专业班级 指导教师 学 院 完成日期

1.系统原理和方案介绍

1.1系统总体方案介绍

根据数字电压表的功能实现要求，选用51系列单片机作控制系统 ，测量低电压时，经比例放大器（LM324）电路实现放大，放大倍数为10倍、高电压经大电阻分压从而控制输入ADC0808的信号在0到5V左右实现A／D转换经AT89C52送入LED数码管显示，实现模拟测量，结果数字显示。设计两个量程进行自动切换，基本实现智能化。硬件操作其测量准确性较高，显示效果基本满足接受范围，并且电路相对比较简单，成本低，稳定性较高。 1.2 系统结构总框架

按照设计要求，初步确定下系统的设计方案，下图为该系统设计方案的总体结构框架图。硬件及软件仿真电路均由6大部分组成，即51单片机电路、时钟电路、复位电路、数码管显示电路、A/D转换器（ADC0809）和电压输入测量电路。 AD转换模块 电压转换模块 量程选择模块 输入模块 1.3系统工作原理

对待测模拟电压值按不同的范围，分为500mv、10v两个档位。对于高于500mv的档位，采用高电阻分压的方式，其1/2等比例转换为0—5V的电压值；对于低

电源模块 控制模块 （MCU） 时钟模块 复位模块 显示模块

于500mv的档位，采用比例放大器，等比例放大10倍左右，再将电压送入AD进行转换，然后将处理好的信号送入51单片机进行运算，最后再数码管上显示。同时单片机对模拟开关芯片（74HC4066）进行控制，完成自动量程切换，实现智能处理。

实验时，档位自动切换原理。当所测电压超过500mv时，P3.2输出低电平，关闭500mv档位电路中的模拟开关74HC4066，而P3.3输出高电平，打开10v档位电路中的模拟开关74HC4066，10v档位的电路正常工作，如此实现自动切换量程。

在本系统设计中采用AT89C52单片机的端口P1.0～ P 1.7作为 4位 LED数码管的显示控制。P3.2 与 P3.3 作为档位控制端口。P0口作为AD转换数据输入端口，P2口作为进行AD转换的控制端口。同时，4位LED数码管的采用动态显示方式显示。

2部分电路设计

2.1复位电路

显而易见，复位电路的作用是复位。在单片机接上电源以后，或电源出现过低电压时，将单片机存储器复位，使其各项参数处于初始位置，即处于开机时的标准程序状态，以消除由于某种原因的程序紊乱。单片机的复位电路有上电复位电路和按键式复位电路。上电复位电路——利用电容器充电来实现复位。当加电时，电容上的电压不能突变，RST引脚为高电平，开始复位；电容C不断充电，电阻R上的压降逐步下降，当电容C充满电后，电路相当于开路，复位结束。可见复位的时间与充电的时间有关，充电时间越长复位时间越长，增大电容或电阻都可以增加复位时间。按键式复位电路——它的上电复位功能与上电复位电路相同，但还可以通过按键实现复位。按下按键后，通过两个电阻分压，使RST端产生高电平。按键按下的时间决定了复位的时间。单片机的复位是靠外部电路实现的，在本次设计中采用了按键式复位。 2.2 AD转换电路（ADC0809）工作原理

首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完