毕业设计（论文）-AD650在电压测量中的应用.doc

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1、学士学位论文 毕 业 论 文（设 计）题 目 AD650在电压测量中的应用 英文题目 The application of AD650 in the measure of voltage 院 系 电子工程学院 专 业 电子信息工程 姓 名 年 级 二零零八 指导教师 摘 要本设计主要目的是AD650在电压测量中的应用。利用AD650实现电压频率转换，将一定的输入电压信号按线性的比例关系转换成频率信号，当输入电压变化时，输出频率也响应变化。通过单片机控制将输出频率转换到电压，送到数码管显示。本电路结构简单，调试方便，非常易于实现。关键词：AD650；单片机；电压测量The application

2、 of AD650 in the measure of voltageAbstractThe main purpose of this design is to AD650 in voltage measurement of application. Use AD650 realize voltage frequency conversion, will certain input voltage signal on the linear relation converted into frequency signal, when the input voltage change, outpu

3、t frequency response also changes. Through the single-chip microcomputer control will output frequency conversion to the voltage, to digital pipe display.This circuit is simple in structure, convenient debug, very easy to realize.Key Words: AD650; Single-chip microcomputer; Voltage frequency convers

4、ion- III -学士学位论文目 录摘 要IIAbstractIII1 绪论11.1 设计课题的意义11.2 设计课题的内容11.3 设计课题的要求11.4 论文的结构12 系统设计方案32.1 总体方案的设计32.2 方案论证32.1.1 电压测量部分32.1.2 显示部分62.3 硬件设计方案确定82.4 采用的主要技术83 系统硬件电路设计93.1 单片机显示部分93.1.1 AT89S52 内部结构概述93.1.2 配置电路93.1.3 时钟电路和复位电路103.2 芯片AD650的应用113.2.1 AD650芯片概述113.2.2 AD650芯片特点113.2.3 引脚排列及功能

5、123.2.4 AD650的特性参数133.2.5 电路工作原理133.2.6 AD650电路设计153.2.7 AD650转换理论计算153.3 芯片AD650转换电路163.3.1 V/F转换电路163.3.2 F/V转换电路174 功能调试与测试194.1 单片机显示部分194.2 AD650转换部分194.3 整体调试过程194.4 调试所使用的仪器205 测得数据216 系统程序设计257 总结及展望28参 考 文 献29附录A 电路原理图30致 谢31291 绪论在电压测量电路的设计中，单片机是本电路设计的核心，其次对芯片AD650的使用也是关键。通过对相关资料的查询与卢老师曹老师

6、的指导，我利用AD650芯片实现了电压测量，将模拟电压的变化转换成频率的变化，再利用单片机读频计数，通过数码管显示相应电压。此电路满足设计指标要求，AD650芯片的非线性失真小，并且转换精度高。1.1 设计课题的意义V/F变换是实现高精度测量的一种新方法，该方法不同于A/D变换，有专业芯片实现，也可以自制相关电路实现。其中心思想是将模拟电压的变化转换成频率的变化，方便单片机实现对模拟电压的测量。本课题能够满足专业培养目标和教学基本要求，能够使学生受到全面的科研和专业基本训练，能够使学生掌握单片机及其应用电路的设计，能够使学生掌握印制电路板设计软硬件的使用。1.2 设计课题的内容设计内容：设计制

7、作一利用V/F转换的单片机模拟电压测量装置。1.3 设计课题的要求1）以单片机为核心，利用AD650制作一个高精度电压测量仪2）输出电压用LED数码管显示3）测量15伏直流电压，精度0.1%4）尽量提高测量精度1.4 论文的结构本文介绍了一种利用V/F转换的单片机模拟电压测量的设计方案，利用芯片AD650实现V/F转换，单片机读频，数码管显示。本文介绍了一种电压测量的方法，整体分为单片机部分、AD650转换、数码管显示等部分。本论文的具体内容安排如下：（1）第1章：绪论。介绍了设计课题的内容、意义及要求，介绍了本设计的研究内容和论文结构。（2）第2章：系统设计方案。针对一体思想，结合本设计的设

8、计思路，提出了AD650在电压测量中应用的软硬件设计思路，并对一些与设计相关的技术，进行了简单的描述。（3）第3章：系统硬件电路设计。讲述了系统的硬件框架，单元电路设计与实现方案。重点介绍了单片机系统、AD650转换电路、数码管显示。（4）第4章：功能调试与测试。介绍了调试所用的仪器，其过程中遇到的问题，提出了一些解决措施。（5）第5章：测得的数据。对数据进行分析。（6）第6章：系统程序设计。介绍了利用单片机控制频率电压转换的程序。（7）第7章：总结与展望。总结了设计过程的心得与体会，提出了一些设计扩展想法和思路。2 系统设计方案2.1 总体方案的设计直流稳 压电源 AD650 单 片 机 显

9、示VINFoutVout电压频率转换单片机显示部分根据一体化的设计思路，可以得出本设计利用V/F转换单片机模拟电压测量的总体结构框图如图2.1所示。主要包括V/F转换、单片机显示二大单元。图2.1 AD650在电压测量中应用的总体结构框图本方案不采用常用的基于虚拟逻辑仪的设计方法，而是以台式一体机为设计思路，将信号采集，信号处理，信号显示做成一个系统，特别是数据的显示，采用VGA接口的显示器来完成。数据处理采集部分，则由FPGA来完成。主芯片时钟由外部提供，由一片晶振提供 50 MHz 频率的时钟源 。FPGA 是整个系统的核心，通过对其编程可输出红、绿、蓝三基色信号和HS、VS行场扫描同步信

10、号。当 FPGA 接受输出的控制信号后，内部的数据选择器模块根据控制信号选择相应的图像生成模块，输出图像信号， 与行场扫描时序信号一起通过 VGA 接口电路送入显示器， 在 VGA 显示器上便可看到对应的彩色图像。 2.2 方案论证2.1.1 电压测量部分方案一：利用芯片ADC0809实现（一） 芯片简介ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。（二） ADC0809的内部逻辑结构ADC0809的内部结构如图2.2所示。图2.2 ADC0809的内部结构由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开

11、关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。（三） 引脚结构如图2.3所示：图2.3 其引脚结构ADC0809 各脚功能如下：D7-D0 ： 8 位数字量输出引脚。IN0-IN7 ： 8 位模拟量输入引脚。VCC ： +5V 工作电压。GND ：地。REF （ + ）：参考电压正端。REF （ - ）：参考电压负端。START ： A/D 转换启动信号输入端。ALE ：地址锁存允许信号输入端。

12、（以上两种信号用于启动 A/D 转换） .EOC ：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE ：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK ：时钟信号输入端（一般为 500KHz ）。A 、 B 、 C ：地址输入线。ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 0 5V ，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线： 4 条ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当 ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将 A ，B ， C 三条地址线的地址信号进行锁存，

13、经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C 为地址输入线，用于选通 IN0 IN7 上的一路模拟量输入。通道选择表如表2.1所示。表2.1 通道选择CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7数字量输出及控制线： 11 条ST 为转换启动信号。当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行 A/D 转换；在转换期间， ST 应保持低电平。 EOC 为转换结束信号。当 EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。 OE 为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的

14、数据。 OE 1 ，输出转换得到的数据； OE 0 ，输出数据线呈高阻状态。 D7 D0 为数字量输出线。CLK 为时钟输入信号线。因 ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为 500KHZ ，VREF （）， VREF （）为参考电压输入。方案二：利用芯片AD650实现见后面“3.2 AD650”转换电路详解方案确定：利用集成芯片AD650设计电压/频率转换电路所用元件较少，电路相对简单，而且转换精度高，所以采用AD650设计电压/频率转换电路此方案。2.1.2 显示部分方案一：LCD液晶显示 （1）LCD1602简介工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符，其引脚排列如图2.4所