1. デザインの背景

1.1、デジタル電圧計の開発の歴史

DVM と呼ばれるデジタル電圧計は、デジタル測定技術を使用して設計された電圧計です。性能の観点から見ると、デジタル電圧計の開発は、1952 年に米国の NLS 社で 4 桁の管式デジタル電圧計の精度から 1,000 分の 1 にまで発展し、現在では 8 桁のデジタル電圧計が登場しています。パラメータは、DC 電圧、AC 電圧、電流、インピーダンスなどを測定できます。測定の自動化度は継続的に向上しており、コンピュータと連携して結果を表示、計算し、印刷することができます。現在、米国の FLUKE 社は、直流および低周波交流電源の校正の分野で世界的に先進的なレベルにあります。例えば、同社の多機能校正器「4700A」やクライシスデジタル多目的電圧計「8505」は8桁表示、直流精度は±5/10-6、読み取り分解能は0.1 μV。A/D 変換モードでは、データ出力インターフェイスは IEEE-488 形式です。比率測定ソフトウェア校正およびAC抵抗、電流オプション付き。また、高精度電圧校正器「5400A」「5200A」「5450A」などのデジタル計器も備えており、いずれも一次計量所や国家計量所として使用される標準器です。パルス変調技術を使用した英国の「7055」デジタル電圧計もあります。横河電機株式会社の「2501」型は3回サンプリングを採用するなど、精力的に開発を続けています。

開発プロセスの観点から見ると、デジタル電圧計は 1952 年の登場以来、50 年以上の開発の歴史があり、およそ 5 世代の製品を経験してきました。第1世代の製品は1950年代に登場した電子管式デジタル電圧計、第2世代の製品は1960年代に登場したトランジスタ型デジタル電圧計、第3世代の製品は1970年代に開発された中小規模集積回路です。 . デジタル電圧計。今年は、大規模集積回路（LSI）や超大規模集積回路（VLSI）で構成されたデジタル電圧計やインテリジェントデジタル電圧計が国内外で相次いで発売されており、それぞれ第4世代製品と第5世代製品に属する。電子計測器の先駆けとなっただけでなく、高精度、高信頼性、高分解能、コストパフォーマンスなどの優れた特性により多くの人々に支持されています。

デジタル電圧計は、電圧計の一分野として、過去50年間で大きく発展し、その核心部分は初期の中小規模回路から大規模ASIC（特定用途向け集積回路）の段階に入りました。デジタル電圧計の適用範囲も従来の計測から自動制御、センシング、通信などの分野に拡大しており、幅広い応用の可能性を示しています。

従来の電圧計の設計思想は主に、電流計と抵抗で構成される電圧計、中小規模の集積回路で構成される電圧計、大規模ASIC（特定用途向け集積回路）で構成される電圧計に分かれます。これらの電圧計の設計方法には、それぞれ長所と短所があり、いくつかの特定のアプリケーション環境に適していると同時に、多くの新しい電圧計の設計の参照および基礎としても使用されます。

21世紀に入り、情報技術の急速な発展に伴い、電圧計も単一測定からデータ処理、自動制御などの機能への移行過程を経験し、特にコンピュータ技術の発展により必然的にインテリジェント技術が登場します。したがって、電圧計とコンピュータ技術を組み合わせたインテリジェント電圧計は、21世紀の新たな話題となるでしょう。現在、デジタル機器やマイクロプロセッサの進歩は目覚ましく、その技術的背景としては、マイクロプロセッサを内蔵した機器は、コンピュータ技術を機器に移植したものであり、そのソフトウェア機能によって機器が登場するというものがあります。延長、強化効果。これまでの伝統的な純粋なハードウェア機器と比較すると、これは新たな進歩であり、その発展の可能性は非常に大きく、それは1970年代以来の機器開発の歴史によって確認されています。要約すると、マイクロプロセッサを搭載した機器は次のような特徴を持っています: ① 測定プロセスのソフトウェア制御、測定データの保存と計算のデータ処理機能がこの機器の最大の特徴です; ② ソフトウェア制御とデータが統合されていますこの種の計測器のもう一つの特徴となっている、処理機能により、1台の機械の多機能化、あるいは計測器の多機能化を容易に実現できること、③ソフトウェアをソフトウェアとしたインテリジェント計測器であること。本体は便利な使い方と多彩な機能を柔軟に実現するだけでなく、

1.2.主題の意味と目的

デジタル電圧計は、多くのデジタル機器の中核であり基盤です。デジタル電圧計を核として、各種一般デジタル計器、特殊デジタル計器、さらには温度計、湿度計、酸度計、重量計、厚さ計などの非電気式デジタル計器まで、ほぼすべてのデジタル計器をカバーできます。すべての電子および電気技術者測定、工業用測定、自動化計器およびその他の分野。さらに、デジタル電圧には、直感的で正確な測定値、広い表示範囲、高解像度、高転送インピーダンス、低消費電力、強力な耐干渉性など、従来のポインタ電圧計に比べて比類のない利点があります[3]。したがって、デジタル電圧計について包括的かつ深く理解する必要があります。しかし、従来のデジタル電圧計の設計では、コアデバイスとして大規模なASIC（特定用途向け集積回路）を使用し、それを少数の中規模集積回路や表示デバイスで補うのが一般的であり、この設計方法は柔軟性に乏しく、システム機能が固定されているため、更新や拡張が困難であり、増大する電子業界の要件を満たすことができません[6]。マイクロプロセッサ（シングルチップマイコン）をコアユニットとしたデジタル電圧計は、柔軟性が高く、システムの機能拡張が容易で、安定した信頼性の高い性能を備えています。このような背景から、構造が簡単で動作の信頼性が高く、柔軟性に優れたワンチップマイコンをベースとしたデジタル電圧計を設計することは非常に有意義である。

2、機能を実現する

この設計は、AT89C51 チップと ADC0809 チップを使用して、0 ～ 5 V の入力アナログ DC 電圧を測定し、LCD1602 液晶ディスプレイ画面に表示できるシンプルなデジタル電圧計を完成させます。測定誤差は約 0.02 V です。電圧計の測定回路は主に、A/D変換モジュール、データ処理モジュール、表示制御モジュールの3つのモジュールで構成されています。A/D 変換は主に、収集されたアナログ量を対応するデジタル量に変換してデータ処理モジュールに送信するチップ ADC0809 によって完了します。データ処理はチップ AT89C51 によって行われ、チップ AT89C51 は、ADC0809 によって送信されたデジタル量を処理し、対応する表示コードを生成し、表示モジュールに送信してパーセント形式で表示します。 ADC0809チップ。

3. シミュレーションデモンストレーション

チャンネル 0 の実際の電圧値は 2V (40% を占め、電圧測定値は 39% を占め、誤差は 1%)、チャンネル 1 の実際の電圧値は 2.5V、50% を占め、電圧測定値は 50% を占めます。 value 値は 49 パーセントを占め、誤差は 1 パーセントです。

2 つのチャンネルの電圧値を変更すると、チャンネル 0 の実際の電圧値は 4V になり、測定された電圧値は 79% を占め、誤差は 1%、チャンネル 1 の実際の電圧値は 1V、測定された電圧値は 1% になります。 100% を占めます。19、誤差は 1% です。

4. 一部のプログラム表示

#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
}

シミュレーションソースファイルとソースプログラム Baidu ネットワークディスクリンク: https://pan.baidu.com/s/1Brkqf2MvjgSEjD2cs0mCPw
抽出コード: 099h

51個のシングルチップマイクロコンピュータに基づく双方向デジタル電圧計のシミュレーション設計を研究