直流数字电压表设计

本设计利用STC15F2K60S2单片机,结合A/D转换、数据处理及共阴8段数码管显示技术,构建了一个测量0-5V直流电压的数字电压表,具有0.01V的分辨率和0.05V的误差范围。设计涵盖了主控芯片选择、显示方案、电路设计、元器件介绍和软件设计等方面。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

摘 要
本设计利用STC15F2K60S2单片机的A/D转换功能设计一个直流数字电压表,由A/D转换、数据处理及显示控制等组成,测量0-5V范围内的输入电压值,并由4位共阴8段数码管扫描显示,最大分辨率0.01V,误差在0.05V范围内。

关键词:数字电压表;STC15F2K60S2;共阴数码管

目 录
一、数字电压表简介 5
二、数字电压表设计方案论证及选择 5
1.主控芯片 5
2.显示部分 5
三、电路设计原理 6
四、主要元器件的介绍 6
1.STC15F2K60S2单片机介绍 6
2.TL431芯片介绍 7
3.四位共阴数码管简介 8
4.74HC595芯片介绍 8
5.数模转换功能的介绍 8
五、部分电路介绍 10
1.电源模块 10
2.TL431基准电压模块 10
3.数码管显示模块 11
六、系统软件设计 11
七、设计总原理图 13

一、数字电压表简介
数字电压表出现在50年代初,60年代末发起来的电压测量仪表,简称DVM。它采用的是数字化测量技术,把连续的模拟量,也就是连续的电压值转变为不连续的数字量,加以数字处理然后再通过显示器件显示。采用单片机的数字电压表由于测量精度高、速度快,读数时也非常方便,抗干扰能力强,可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域,显示出强大的生命力。
数字电压表最初是伺服步进电子管比较式,其优点是准确度比较高,但是采样速度慢,重量达几十公斤,体积大。继之出现了斜波式电压表,它的速度方面稍有提高,但是准确度低,稳定性差,再后来出现了比较式仪表改进逐次渐近式结构,它不仅保持了比较式准确度高的优点,而且速度也有了很大的提高,但它有一缺点是抗干扰能力差,很容易受到外界各种因素的影响。随后,在斜波式的基础上双引伸出阶梯波式,它的唯一的进步是成本降低了,可是准确宽,速以及抗干扰能力都未能提高。目前实现电压数字化测量的方法仍然模-数(A/D)转换的方法。
二、数字电压表设计方案论证及选择
主要设计方框图如下:

图1 设计方框图
1.主控芯片
方案1:选用专用转化芯片INC7107实现电压的测量和实现,用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是转换的精度低,内部电压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉。
方案2:选用单片机STC15F2K60S2及内部集成的A/D转换功能实现电压的转换和控制,用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵。优点是转换精度高,且转换的过程和控制、显示部分可以控制。
基于课程设计的要求和实验室能提供的芯片,本设计选用方案2。
2.显示部分
方案1:选用四个单体的共阴数码管。优点是价格比较便宜。缺点是焊接时比较麻烦,容易出错。
方案2:选用一个四联的共阴极数码管。优点是便于控制,价格低廉,焊接简单。
因而本设计选用方案2显示数据。
三、电路设计原理
本设计使用STC15F2K60S2的P1.3做ADC采集外部电压通道,使用外部TL431基准计算外部电压。模拟电压经过档位切换到不同的分压电路筛减后,经隔离干扰送到A/D转换器进行A/D转换。然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到四位共联数码管中显示。本设计包括电源模块,按键模块,1.27V 掉电检测模块,TL431基准电压模块,和数码管显示模块实现外部电压采集。原理框图

评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值