目录摘要 (I)Abstract ............................................ 错误!未定义书签。
第一章引言 . (1)第二章系统设计思想 (2)2.1测量方案 (2)2.2 输出部分中各模块的方案选择 (2)2.3 最终整体方案设计 (2)2.4 总体设计方案 (3)第三章系统的硬件设计 (5)3.1 系统硬件的主要组成部分与理论分析计算 (5)3.1.1系统硬件部分 (5)3.1.2理论分析与公式计算 (5)3.2 系统各模块单元的理论分析与实际电路设计 (6)3.2.1测量部分 (6)3.2.2输出部分 (9)3.2.3毫伏表的基本电路部分 (14)3.2.4稳压电源部分电路设计 (14)第四章系统的软件设计 (16)4.1主流程图 (16)4.2软件子流程图 (17)4.2.1测量部分 (17)4.2.2输出部分软件流程图 (18)第五章调试(系统测试)过程 (19)5.1测试仪器与设备 (19)5.2 测试过程 (19)5.2.1分模块调试: (19)5.2.2整机系统调试: (19)5.3结果分析 (19)总结 (21)结束语 .............................................. 错误!未定义书签。
参考文献 (23)简易数字交流毫伏表设计摘要本系统分电压测量和信号产生输出两大部分,电压测量部分以模拟电路为主,配合放大模块、A/D转化模块、显示模块;通过凌阳单片机进行数据处理,在误差允许范围内显示测量电压值。
信号产生以直接数字式频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis,简称DDS或DDFS)为核心,经过AT89S52对DDS芯片内部进行控制,使之输出标准正弦波形,利用编程实现频率预置、步进,达到电压输出频率的可调节步进。
通过调试与测量完成了题目的基本部分和全部发挥部分的要求并有自己的创新。
此系统以FPGA为核心,辅以必要的外围电路(包括信号调理、AD转换、DA 转换、输入输出和电源模块),采用模块化的设计理念,利用VHDL语言进行编程,具有良好的扩展性和移植性。
本系统具有交流电压测量和交流电压输出两大功能。
交流电压测量时,将外部输入电压信号经信号调理模块调节到AD电路输入范围,经AD转换后送入FPGA核心模块计算电压的有效值,实现毫伏表的功能,并将结果在LCD显示;交流电压输出时,利用FPGA 的高速数据并行处理的能力,根据DDS原理,经DA输出稳定的频率可调的正弦波电压。
经测试,交流电压测量的误差控制在±5%以内,较好地实现了题目的基本要求和发挥要求,同时交流信号输出的频率高达10MHz。
本文是简易数字交流毫伏表的一个新型设计方法的尝试。
也符合了利用单片机实现队数据进行较为精确测量的新趋势。
关键词:AT89S52单片机,毫伏表,频率合成器Design of simple digital communication millivoltmeterABSTRACTThis system voltage measurement and signal output of two parts, the voltage measurements of analog amplifier module, cooperate, A/D conversion module, display module, Through the sunplus microcontroller, within the permitted error display measuring voltage. With Digital signals directly to the Digital Frequency synthesizer (as some bio-synthesis, referred to as DDFS) as the core of DDS or, on DDS chip inside AT89S52 control, using standard output waveform, programming, preset, step Frequency voltage output reached Frequency adjustable step. Through measuring and testing the basic topic completed and all play a part of the requirements and have their own innovation.This system works based on the FPGA with some outer circuits, which include signal processing, A/D converter, D/A convention, input/output and source modules. This system is designed by the principle of module and VHDL program. So it has the advantages of expansibility and replantation. This system has the functions of measuring and supplying alternate current. When the outer input signal is measured, it is send to the A/D circuit through the signal processing module. Then through the A/D converter, the signal is send to the core of the FPGA module to calculate the virtual value of the voltage. Then the function of milli-voltage meter is realized and the result can be displayed on the LCD. When outputting the source, with the help of the FPGA's parallel processing ability and the principle of DDS, it can output stable frequency-adjustable sine wave voltage. Through the measurement, the error of the result is in the range of ±5%.So it realizes the basic requirement and the superior requirement well. And the frequency of the sine wave voltage is up to 10 MHz.This simple digital communication is a new design of millivolt table method. With the lakers using single chip computer is accurate measurement data of the new trend. KEYWORDS:AT89S52 ,Millivoltmeter , DDS第一章引言近年来随着数字化设备在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。
在数字设备显示设计中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。
数字显示器是接收和处理数字信号的显示器,作为一种先进的显示器类型,数字显示器正在呈现加速发展的态势。
数字显示器的先进性首先体现在信号的保真度上,在传输的过程中,数字信号的损失几乎为零,因此数字显示器的显示效果更加逼真;其次,数字显示器具有单一模式的回路结构,因而系统更简单、更可靠;第三,数字显示器中没有了可见扫描线的干扰,因此能够显现更清晰的动态图像、游戏、照片等,能获得图形作业所需的高水准图像效果。
同时数字显示器可以更有效地实现与显示效果直接相关的性能,如色彩修正,肤色补偿,色彩再校准等[1]。
在现代便携式智能仪器或手持设备中,数字显示设备已经成为一种行业标准。
这需要设计者在选取元器件上有特殊考虑。
微功耗、小体积应作为选择相关器件的首要要求。
让使用者使用时方便快捷是最基本的要求。
第二章系统设计思想本设计硬件电路分为测量部分、输出部分两大部分,测量部分又分为控制模块、放大模块、A/D转化模块、显示模块,输出部分分为控制模块、信号产生模块、放大模块、滤波模块、显示模块。
2.1 测量方案采用凌阳16位单片机为核心处理,同时经过放大处理,A/D数据转换,由凌阳配套液晶显示。
采用凌阳16位单片机SPCE061A作为控制核心,SPCE061A单片机在2.4V-3.6V工作电压范围内的CPU时钟频率范围为0.32-49.152MHz,同时增加了内积运算功能,提高了数据处理能力,还配有独特的音频处理功能,丰富的音频函数使语音更加多样化。
通过AD620运算放大器放大信号,再由TLC2543芯片进行A/D转换,达到题目所需效果。
综上所述,本模块采用凌阳AT89S52 16位单片机为核心处理,充分利用凌阳单片机的优点,使测量数据更加准确,放大电路及A/D数据采集电路为了减小误差使用了AD620、TLC2543两种芯片,让电路更加稳定具有更好的保护措施[2]。
2.2 输出部分中各模块的方案选择采用AT89S52单片机为控制器,控制DDS芯片AD9854主电路产生正弦波形,在控制中利用OCMJ4X8C液晶显示出操作步骤,利用AD9854宽频带产生所需正弦波形,通过编程来实现大大减少了硬件中所带来的不稳定因素、及数据误差。
在调试中频率转换时间短、频率分辨率高、频率稳定度高、输出信号频率和相位可快速程控切换等,使得操作更加方便、高效。
2.3 最终整体方案设计最终方案设计思想及框架示意图如图2.1所示图2.1 数显毫伏表总体示意图2.4 总体设计方案我们总体设计方案如下:(1)测量部分a、控制模块选用凌阳SPCE061A 16位单片机。