1. Diseño de fondo

1.1, la historia de desarrollo del voltímetro digital

El voltímetro digital, denominado DVM, es un voltímetro diseñado con tecnología de medición digital. Desde el punto de vista del rendimiento: el desarrollo de los voltímetros digitales ha cambiado de la precisión de los voltímetros digitales de tubo de cuatro dígitos a una milésima en 1952 en NLS Corporation de los Estados Unidos, y ahora han aparecido los voltímetros digitales de 8 dígitos. Los parámetros pueden medir voltaje DC, voltaje AC, corriente, impedancia, etc. El grado de automatización de la medición se mejora continuamente y puede cooperar con la computadora para mostrar, calcular los resultados y luego imprimirlos. En la actualidad, la empresa estadounidense FLUKE en el mundo se encuentra en el nivel internacional avanzado en el campo de la calibración de CC y CA de baja frecuencia. Por ejemplo, el calibrador multifunción "4700A" y el voltímetro multipropósito digital de crisis "8505" producidos por la empresa se pueden mostrar en 8 dígitos, la precisión de CC puede alcanzar ± 5/10-6 y la resolución de lectura es 0.1 µV. Con modo de conversión A/D, interfaz de salida de datos de IEEE-488. Con calibración de software de medición de relación y con resistencia de CA, opciones actuales. También cuenta con calibrador de voltaje de alta precisión "5400A", "5200A", "5450A" y otros instrumentos digitales, todos los cuales son instrumentos estándar utilizados como estaciones de medición primarias y estaciones de medición nacionales. También existe el voltímetro digital británico "7055" que utiliza tecnología de modulación de pulso. El tipo "2501" de Yokogawa Corporation of Japan adopta el muestreo de tres veces y así sucesivamente, y se desarrolla vigorosamente constantemente.

Desde la perspectiva del proceso de desarrollo: desde que salió el voltímetro digital en 1952, tiene un historial de desarrollo de más de 50 años y ha experimentado aproximadamente cinco generaciones de productos. El producto de primera generación es el voltímetro digital de tubo electrónico que apareció en la década de 1950, el producto de segunda generación pertenece al voltímetro digital de transistor que apareció en la década de 1960, y el tercer producto es el circuito integrado de mediana y pequeña escala desarrollado en la década de 1970 Voltímetro digital. Este año, los voltímetros digitales y los voltímetros digitales inteligentes compuestos por circuitos integrados a gran escala (LSI) o circuitos integrados a muy gran escala (VLSI) se han lanzado sucesivamente en el país y en el extranjero, que pertenecen a los productos de cuarta y quinta generación respectivamente. No solo crearon un precedente para la medición electrónica, sino que también son favorecidos por la gente por sus excelentes características, como alta precisión, alta confiabilidad, alta resolución y rendimiento de alto costo.

Como una rama del voltímetro, el voltímetro digital se ha desarrollado mucho en los últimos cincuenta años. Los componentes centrales del voltímetro digital han entrado en la etapa de ASIC (circuito integrado de aplicación específica) a gran escala desde los primeros circuitos de pequeña y mediana escala. El alcance del voltímetro digital también se ha expandido desde la medición tradicional hasta el control automático, la detección, la comunicación y otros campos, mostrando una amplia perspectiva de aplicación.

Las ideas de diseño de los voltímetros tradicionales se dividen principalmente en: voltímetros compuestos por amperímetros y resistencias; voltímetros compuestos por circuitos integrados pequeños y medianos; voltímetros compuestos por ASIC (circuitos integrados de aplicación específica) de gran escala. Estos métodos de diseño de voltímetros tienen sus propias ventajas y desventajas, y son adecuados para varios entornos de aplicación específicos.Al mismo tiempo, también se utilizan como referencia y base para el diseño de muchos voltímetros novedosos.

En el siglo XXI, con el rápido desarrollo de la tecnología de la información, el voltímetro también experimentará el proceso de transición de una sola medición al procesamiento de datos, control automático y otras funciones, especialmente el desarrollo de la tecnología informática aparecerá inevitablemente como tecnología inteligente. Por lo tanto, el voltímetro inteligente que combina voltímetro y tecnología informática se convertirá en un tema nuevo en el siglo XXI. En la actualidad, los instrumentos digitales y los microprocesadores han tenido un progreso notable. En cuanto a su base técnica, un instrumento con un microprocesador incorporado significa el trasplante de la tecnología informática a los instrumentos. Sus funciones de software hacen que el instrumento parezca una especie de extensión, efecto fortalecedor. En comparación con los instrumentos de hardware puro tradicionales del pasado, este es un nuevo avance y su potencial de desarrollo es muy grande, lo que ha sido confirmado por la historia del desarrollo de instrumentos desde la década de 1970. En resumen, el instrumento con microprocesador tiene las siguientes características: ① el software de control del proceso de medición, la función de procesamiento de datos para almacenar y calcular los datos de medición es la característica más destacada del instrumento; ② el software de control y los datos están integrados en el proceso de medición del instrumento La función de procesamiento facilita la realización de la multifunción de una máquina o la multifunción del instrumento, que se ha convertido en otra característica de este tipo de instrumento; ③El instrumento inteligente con su software como El cuerpo principal no solo presenta una gran flexibilidad en términos de uso conveniente y funciones diversificadas.

1.2 El significado y propósito del tema

El voltímetro digital es el núcleo y la base de muchos instrumentos digitales. Con el voltímetro digital como núcleo, se puede expandir a varios instrumentos digitales generales, instrumentos digitales especiales y varios instrumentos digitales no eléctricos (como: termómetro, higrómetro, medidor de acidez, peso, medidor de espesor, etc.), cubriendo casi todo en electronica y electricista Medicion, medicion industrial, automatizacion instrumentacion y otros campos. Además, el voltaje digital tiene ventajas incomparables sobre los voltímetros de puntero tradicionales: lecturas intuitivas y precisas, amplio rango de visualización, alta resolución, alta impedancia de transferencia, bajo consumo de energía, fuerte anti-interferencia, etc. [3]. Por lo tanto, es necesario tener una comprensión completa y profunda de los voltímetros digitales. Sin embargo, el diseño de voltímetro digital tradicional generalmente utiliza un ASIC (circuito integrado de aplicación específica) a gran escala como dispositivo central, complementado por una pequeña cantidad de dispositivos de pantalla y circuitos integrados de mediana escala. Sin embargo, este método de diseño tiene poca flexibilidad y funciones fijas del sistema, lo que dificulta su actualización y expansión. No puede cumplir con los crecientes requisitos de la industria electrónica [6]. El voltímetro digital que utiliza un microprocesador (microcomputadora de un solo chip) como unidad central tiene una alta flexibilidad, una expansión simple de la función del sistema y un rendimiento estable y confiable. Bajo estos antecedentes, es muy significativo diseñar un voltímetro digital basado en una microcomputadora de un solo chip, de estructura simple, operación confiable y buena flexibilidad.

Dos, realizar la función

Este diseño utiliza el chip AT89C51 y el chip ADC0809 para completar un voltímetro digital simple, que puede medir el voltaje de CC analógico de entrada de 0-5 V y mostrarlo en la pantalla de cristal líquido LCD 1602. El error de medición es de aproximadamente 0,02 V. El circuito de medición del voltímetro se compone principalmente de tres módulos: módulo de conversión A/D, módulo de procesamiento de datos y módulo de control de visualización. La conversión A/D se completa principalmente con el chip ADC0809, que es responsable de convertir las cantidades analógicas recopiladas en cantidades digitales correspondientes y luego enviarlas al módulo de procesamiento de datos. El procesamiento de datos lo realiza el chip AT89C51, el cual se encarga de procesar la cantidad digital transmitida por el ADC0809, generando los códigos de visualización correspondientes y enviándolos al módulo de visualización para su visualización en forma de porcentaje, además, también controla el trabajo del microprocesador ADC0809.

3. Demostración de simulación

El valor de voltaje real del canal 0 es de 2 V, lo que representa el 40 %, el valor de voltaje medido representa el 39 % y el error es del 1 %; el valor de voltaje real del canal 1 es de 2,5 V, lo que representa el 50 %, el voltaje medido valor El valor representa el 49 por ciento y el error es el 1 por ciento;

Cambie el valor de voltaje de los dos canales, el valor de voltaje real del canal 0 se convierte en 4V, el valor de voltaje medido representa el 79% y el error es 1%; el valor de voltaje real del canal 1 es 1V, y el valor de voltaje medido representa el 100% 19, el error es del 1 por ciento;

4. Algunos programas de visualización

#include "reg52.h" 
#include "intrins.h"
#include "LCD1602.h"

uint8 i;
fp32  volt0,volt1; 
uint8 getdata; 
uint8 dispbuf[8]={10,10,10,10,10,0,0,0};  //存放ad采集过来的值（只有最后3位有用）

uint8 table2[7]="CH0:  %";
uint8 table1[7]="CH1:  %";

sbit ST=P3^0; //是否选中该芯片
sbit OE=P3^1; //所存转换的值
sbit EOC=P3^2; //当EAC数据有效时，将转换数据送出
sbit CLK=P3^3; //给adc0809提供时钟

sbit Re1=P3^4;
sbit Add_A=P3^5;
sbit Add_B=P3^6;
sbit Add_C=P3^7;

void Timer0Init(void)
{  
	TMOD=0x12;//设置定时器0和1的工作方式  
	TH0=216; 
    TL0=216; //设置定时器0的初值为216（为adc0808提供时钟）
    ET0=1; //启用定时器0
    TR0=1;  //开定时器0  
	EA=1;    //开总中断
}

void Timer0Service(void) interrupt 1 using 0           //定时器0中断服务
{ 
  CLK=~CLK;  //给adc0809提供时钟
}

Archivo fuente de simulación y programa fuente Enlace de disco de red Baidu: https://pan.baidu.com/s/1Brkqf2MvjgSEjD2cs0mCPw
Código de extracción: 099h

Protues diseño de simulación de voltímetro digital bidireccional basado en 51 microcomputadoras de un solo chip