基于单片机的电流电压测量系统设计
摘 要：本次设计所提供的是基于单片机的电压电流测量系统软硬件的设计。电学参量测量技术设计范围广，能应用的领域也十分广泛。随着电子技术的发展，在数字化、智能化、科技化为主的今天,数字电压、电流表以成为电压、电流表设计的主要方向，并且有非常重要的地位。
关键词：单片机，应用领域，设计
Abstract: The design is provided by SCM-based voltage and current measurement system
hardware and software design. Electrical parameter measurement techniques designed a wide range of application areas can be very extensive. With the development of electronic technology, in digital, intelligent, technology-based today, the digital voltage meter to a voltage, current meter design of the main direction, and there is a very important position.
Keywords: MicroController Unit, Applications, Devise
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目录
1 前言 .......................................................................................................................................................... 3
1.1 电子测量概述................................................................................................................................ 3 1.2 数字电压表的特点 ........................................................................................................................ 3 1.3 单片机的概述................................................................................................................................ 4 2 系统方案的选择与论证 .......................................................................................................................... 5
2.1 功能要求 ....................................................................................................................................... 5 2.2 系统的总体方案规划 .................................................................................................................... 5 2.3 各模块方案选择与论证 ................................................................................................................ 5
2.3.1 控制模块 .................................................... 5
2.3.2 量程自动转换模块 ............................................ 6 2.3.3 A/D转换模块 ................................................. 6 2.3.4 显示模块 .................................................... 7 2.3.5 通信模块 .................................................... 7
3 系统的硬件电路设计与实现 .................................................................................................................. 8
3.1 系统的硬件组成部分 .................................................................................................................... 8 3.2 主要单元电路设计 ........................................................................................................................ 8
3.2.1 中央控制模块 ............................................... 8
3.2.2 量程自动转换模块 ........................................... 9 3.2.3 A/D模数转换模块 ........................................... 13 3.2.4 显示模块 .................................................. 15 3.2.5 通信模块 .................................................. 15 3.2.6 电源部分 .................................................. 16
4 系统的软件设计 .................................................................................................................................... 17
4.1 软件的总体设计原理 .................................................................................................................. 17
4.1.1 A/D转换程序设计 ........................................... 18
4.1.2 数字滤波程序设计 .......................................... 18 4.1.3 量程自动转换的程序设计 .................................... 20
5 系统调试及性能分析 ............................................................................................................................ 22
5.1 调试与测试.................................................................................................................................. 22 5.2 性能分析 ..................................................................................................................................... 22 6 结束语 .................................................................................................................................................... 23
6.1 设计总结 ....................................................................................................................................... 23 6.2 设计的心得 ................................................................................................................................... 23 7 致谢词 .................................................................................................................................................... 24 附录 .............................................................................................................................................................. 25
附录1 参考文献.................................................................................................................................. 25 附录2 系统总电路图 .......................................................................................................................... 26 附录3 源程序 ..................................................................................................................................... 27
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1 前言
1.1 电子测量概述
从广义上讲，凡是利用电子技术来进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上来说，电子测量是在电子学中测量有关电量的量值。与其他一些测量相比，电子测量具有以下几个明显的特点：①测量频率范围极宽，这就使它的应用范围很广；②量程很广；③测量准确度高；④测量速度快；⑤易于实现遥测和长期不间断的测量，显示方式又可以做到清晰，直观；⑥易于利用计算机，形成电子测量与计算技术的紧密结合。
随着科学技术和生产的发展，测量任务越来越复杂，工作量加大，测量速度测量准确度要求越来越高，这些都对测量仪器和测试系统提出了更高的要求。微机的出现为解决上述问题提供了条件。利用微机的记忆，存储，数学运算，逻辑判断和命令识别等能力，发展了微机化和自动测试系统。近年来微机和大规模集成电路发展很快，价格大幅下降，同时在测试系统中还解决了通用接口母线标准化问题，使微机化仪器和自动测试系统得到了很大发展，正改变着电子测量的面貌。
1.2 数字电压表的特点
1.读数直观、准确
电压表的数字化，是将连续的模拟量(如直流电压)转换成不连续的离散的数字形式并加以显示。这有别于传统的以指针与刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。
2.显示范围宽、分辫力高
指针表的分辫力，是由刻度盘的细度表达的，刻度盘在一定条件下无法分得很细，太细了视觉分辫也很困难，而数字显示的电压表，目前可以做到从2（1/2）到10（1/2）。 3.输入阻抗
数字电压表的输入阻抗可高达(1~10000)M。输入阻抗越高，所吸收被测信号的电流就越小，所带来的附加误差极小，可以忽略。 4.集成度高、功耗小、抗干扰能力强
由于CMOS技术的发展，集成电路的功耗变得很小，即发热量很小，这样就可以在同一块芯片上集成更多的元件，形成大规模或超大规模集成电路。这给制造业带来了飞跃，不仅仪表小巧而功能齐全，其他如手机、袖珍电脑等也得以诞生。目前双积分或多重积分的A/D转换器构成的数字电压表，由于在积分过程中可将干扰信号部分或全部抵消掉，其串模抑制比可达100分贝，共模抑制比可达120分贝。 5.可扩展能力强
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