数字电压表范文10篇

本文运用AT89S51和AD678进行A/D转换,根据数据采集的工作原理,设计实现数字电压表,最后完成单片机与PC的数据通信,传送所测量的电压值

数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。

新型数字电压表的整机设计

该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。

数据采集电路的原理

在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。

本文运用AT89S51和AD678进行A/D转换,根据数据采集的工作原理,设计实现数字电压表,最后完成单片机与PC的数据通信,传送所测量的电压值

数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。

新型数字电压表的整机设计

该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。

数据采集电路的原理

在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。

本文运用AT89S51和AD678进行A/D转换,根据数据采集的工作原理,设计实现数字电压表,最后完成单片机与PC的数据通信,传送所测量的电压值

数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。

新型数字电压表的整机设计

该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。

数据采集电路的原理

在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。

本文运用AT89S51和AD678进行A/D转换,根据数据采集的工作原理,设计实现数字电压表,最后完成单片机与PC的数据通信,传送所测量的电压值

数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。

新型数字电压表的整机设计

该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。

数据采集电路的原理

在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。

数据采集电路的原理

在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。

AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。

在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。

由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。

RS232接口电路的设计

智能仪器设计课程既要引导学生逐步建立各门课程知识之间的内在联系，完善专业知识体系的构建，也要注重学生专业技能、实践能力和创新意识的培养，为后续深造或工作奠定基础［4］。

“案例教学法”在智能仪器设计教学中的应用

传统“填鸭式”的灌输教育，脱离实际应用，易导致学生死记硬背。只有转变教学方式方法，紧密联系实际，加强互动式教学、探索式教学、启发式教学，才能实现应用型人才培养目标。为此，我们应用“案例教学法”把智能仪器设计分为五个步骤:一是选择合适案例，创设应用情境;二是实施互动式教学，突出教学重点;三是拓展仿真教学，强化应用技能;四是加强团队实践训练，培养实践能力;五是开展启发式教学，提高知识的运用能力［5］。

选择适当案例，创设应用情境以案例教学为主线，创设应用情境，增强学生学习兴趣。合适的实际案例不仅是贯穿课程教学过程的主线，成功创设应用情境的前提，而且是激发学生学习兴趣的必要条件。因此，选择适当案例至关重要。合适的案例必须能够充分体现基本教学理论，同时紧密联系实际［6］。以数字电压表(DigitalVoltmeter，简称DVM)为例，它是采用数字化测量技术把连续模拟量转换为离散数字量的数字化仪表。由于它具有读数准、精度高、误差小等优点而备受青睐［7］。因此，选择数字电压表作为智能仪器设计的案例来创设应用情境，可满足案例教学的基本要求。在确定案例的基础上，智能仪器的研制过程按照设计任务并拟定设计方案、软硬件设计、软硬件综合调试、整机性能测试和评估来实施［8］。根据数字电压表的设计任务与设计要求，结合学生学习的课程，采用“自顶向下”的设计原则，把仪器划分成由单片机、A/D转换电路和电压显示电路等功能模块组成。

案例互动教学，突出教学重点以重点教学内容为着力点，实施互动式教学，充分调动学生主动性。案例教学模式采用课堂双边互动教学形式，以重点教学内容为着力点，把课堂变为案例讨论现场，提高了学习的自主性，更好掌握课程的教学内容。在软硬件设计阶段，硬件设计主要是根据方案设计原理电路，选用合适的功能模块(如输入输出通道、信号调理电路、主机电路、人－机接口、通信接口)，并装配和调试硬件系统;软件上是先设计出系统软件功能框图，在理清控制关系的基础上，进行功能化编程和调试。为了强化“智能仪器软硬件模块化设计方法”的教学重点，可采取以下互动式教学形式:一是组织学生进行答辩，阐述设计方案、原理电路和编程流程;二是由教师和同学现场进行提问，考察学生对设计可行性的分析;三是由教师有针对性对课题进行指导，提出合理化建议;四是由学生进行修改，完善设计。让学生在设计中既有自主性，又通过启发来防止盲目性。

案例仿真教学，强化应用技能以教学难点为突破口，拓展案例仿真教学新模式，营造探索求真的学习氛围，强化学生应用技能。系统设计与调试是智能仪器设计课程的教学难点。作为初学者的学生，经常感到无从下手。为此，我们首先从虚拟实验入手，通过仿真实验来突破难点。虚拟实验是把案例教学和软件应用有机结合起来，通过逼真的仿真界面和动画效果，让学生置身于智能仪器开发现场，既可以节省设计成本和提高设计速度，还可以增强学习乐趣，将抽象的理论知识融入到案例的设计实践之中，加深对理论知识与设计方法的理解，为后续教学环节，如分组实际制作打下基础。例如对基于Proteus和KeilC51建立的数字电压表仿真实验［9］，如图3所示。数字电压表的调试过程可通过调节可变电阻器来进行仿真实验，若实验结果不满足设计要求，则可修改硬件参数或软件程序进行反复调试，直到该数字电压表满足设计要求，调试过程生动形象，简单易学。

摘要：介绍一种单片机型水位测量装置的原理和设计方案及抗感应雷电措施。

关键词：抗感应雷电单片计算机水位测量装置

1前言

我国南方各省水力资源丰富，有较多的中小型水电厂。坝头水位测量装置是各个水电厂不可缺少的装置之一，其基本要求是准确、可靠。但我国的南方各省属多雷区，现行的水位测量装置由于抗感应雷电冲击能力普遍较差，在雷雨季节常无法正常工作，甚至由于雷击而损坏。本文介绍的水位测量装置主要是以AT89C51单片机为核心，由它来完成控制及显示功能；另外考虑到在数据传输线和电源线上易受到感应雷电的冲击，对此设计了较为可行的防雷保护措施。

2装置的硬件部分

装置的硬件框图如图1所示。包括远端和主机端两部分：远端由传感器及放大变送电路组成，主机端包括了显示、告警、参数设定、复位及看门狗等电路。工作时，被测水位由压阻式传感器转换成微弱的电压信号，经差分放大及变送芯片XTRl05转换成4-20mA的电流信号后，经双绞线远距离传送到主机端，主机端通过一只100欧姆电阻将4-20mA电流转换成0.4-2V的电压信号，再由双积分型A／D转换器ICL7135将它转换成数字信号，经单片机AT89C51进行处理及标度变换后得到实际的水位信号。

摘要

ElectronicsWorkbench(简称EWB)，中文又称电子工程师仿真工作室。EWB5.12软件的仿真功能十分强大，近似100%地仿真出真实电路的结果。而且，它就像在实验室桌面或工作现场那样提供了示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器，万用表等广播电视设备设计、检测与维护必备的仪器、仪表工具。采用EWB虚拟电子工作台，即通过计算机软件仿真的方法，对电子线路分析进行模拟，下面以电子线路中设计的一个稳压电源实际电路为例，详细讲述其操作程序，以掌握电路仿真分析的应用方法。EWB软件最明显的特点是：仿真手段切合实际，选用元器件、仪器与实际情形非常相近。用EWB进行仿真模拟实验，实验过程非常接近实际操作的效果。各元器件选择范围广，参数修改方便，不会像实际操作那样多次地把元件焊下而损坏器件和印刷电路板。软件不但提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件,还提供了各种丰富的调试测量工具：各种电压表、电流表、示波器、指示器分析仪等。是一个全开放性的仿真实验和课件制作平台,给我们提供了一个实验器具完备的综合性电子技术实验室。

关键词：EWB，仿真，电子技术

目录

摘要

目录

本文以我校09级、10级高职机械类机电一体化和应用电子技术专业为研究对象，以《单片机应用技术》这门课程为载体，依据国家职业标准，根据基于工作过程系统化的课程设计理念，从课程设置、教学内容和评价体系3个方面出发来设计学习情境、教学方法和考核办法，整合教学资源，建设全方位的学课堂，探索立体化的教学模式，建立完整的实践教学体系。

一、课程设计的理念和思路

课程的教学设计思想源于对单片机相关工作岗位的知识和能力需求的分解，通过充分的企业调研和考察分析，单片机应用产品开发的典型工作过程是：产品的功能分析、相关元器件技术资料、硬件设计、软件设计、软硬件调试和软硬件制作等6个步骤。本课程就是基于单片机应用产品的典型工作过程来设计和开发学习情境。做到每一个学习情境的实施就是一个完整的工作过程。本课程的开发设计以学习情境的形式出现，每一个学习情境包含了诸多的实际工作中的岗位特点，体现了本课程的职业性，同时，每一学习情境的学习都具有丰常强的实践性，而且，学习情境丰富多彩，体现在单片机知识的各个方面，学生可以根据自己的特点选择其中的一些学习情景，同样也能完成本课程的学习任务。

二、课程学习领域设计

根据对企业中单片机应用产品的开发、管理、维修等相关岗位的分析，得出本课程对应的职业岗位能力。这些职业能力都是由单片机应用产品开发工作过程中各个基本环节所具备的工作能力分解出来的。同时，在具体的企业及社会环境中我们分解该岗位所具备的职业素养和人文情怀。在学习情景的设计过程中，针对不同的环节采用不同的教学方法，有意识有步骤地将职业能力和职业素养养成融入到实际的教学过程中。根据近几年的教学和实践情况，课程组精炼出5个学习情境，分别是：（1）跑马灯的设计与制作；（2）篮球计时计分控制系统的设计；（3）数字钟的设计与制作；（4）数字电压表的设计与制作；（5）温度报警器的设计与制作。每个学习情境都是以一个完整的单片机应用产品开发工作过程实施教学。在该过程中既训练了学生的职业能力，同时也培养了学生的职业素质。每个学习情境的实施过程与单片机的开发过程一致。遵循“项目需求和功能分析→相关硬件资料的收集整理→硬件电路设计→软件设计→软硬件调试→制作电路板”这样一个开发流程。让学生在课堂上就感受到工作岗位的特点，从而为将来的就业铺平了道路。

三、考核标准的完善

课程教学体系构成

1.项目内容构建传统的单片机教学模式以“知识为本位”，教学上注重知识的系统性与逻辑性，但却忽视了对学生能力和创造性的培养。“项目驱动法”打破原教学结构框架，将单片机课程的核心技术分解为若干知识点，并通过具体实例来体现。一个项目需要用不同的知识点去组合和搭建，每一个项目又分解为若干任务，项目的完成是在教师主导下以学生为主体的一次完整的教学活动。依据电气工程专业单片机教学内容要求，构建“单片机应用技术”课程项目内容及任务描述如表1所示。对单片机教学内容点进行整理分解为三大部分：基础、技能、综合。基础部分教学内容有单片机组成、实验教学平台使用、单片机输入输出口、数码管显示技术等；技能部分教学内容有：定时器/计数器、中断、串口通信、电机控制等；综合训练教学内容有：数字电压表设计和路灯控制系统等。每部分教学内容对应具体项目任务，如输入输出口对应信号灯控制实验；中断系统对应秒表系统设计等。2.教学体系构建应用项目驱动法设计单片机教学体系，如图2所示。在基础训练阶段，教师通过讲解和演示形式带学生进入实验状态，让学生熟悉实验教学平台使用方法和常用的编程软硬件。单片机教学网站可以利用设备厂商的论坛和单片机技术论坛开设的专门版面来讨论技术问题。完成一个训练部分则写一个项目报告书。项目报告书不是实验报告。项目报告分为三个部分：项目内容、实验方法和结论。项目报告是检测学习成果的关键环节。通过项目报告，教师了解学生学习进度和项目难易程度。基础训练阶段完毕进入技能训练环节。这个环节设置与基础训练一致。教师先讲后演示，学生在项目结束后，撰写项目报告并由教师据此进行教学评估。综合训练环节不再设置讲解环节，教师布置题目后，学生自行完成，教师点评项目报告。最后的环节是提升，部分优秀同学可以加入电子科技大赛来提高水平。这种课程体系设计按照从易到难的认知过程设计，符合学生知识水平；每个环节教师起领开头，点评结局；依据阶段成果，教师可以适当调整小组的项目难度和进度；该体系即能覆盖全面，又能起选拔人才作用。

实际教学体会

1.在基础训练阶段教师任务比较繁重。教师除了正常教授知识点外，还需要详细介绍天煌单片机教学实验平台的硬件资源和WAVE仿真软件使用操作方法。学生初次使用平台和软件时会遇到各种问题，但每个问题的解决都是种技能的提高。学生人数多，教师不可能兼顾。只有通过优秀组和优秀学生的示范作用，才能把大家带入项目训练状态。项目报告的撰写不同于实验报告，不是每个项目都需要撰写，只是训练环节结束后，学生就某个熟悉项目撰写报告。优秀学生给同学汇报项目报告，教师点评学生报告，给以信心和鼓励。2.技能训练阶段学生熟悉了平台使用后，进入提高阶段。每个目标任务都是要结合具体的知识点。如秒表设计要用定时器中断技术和调用LED外部硬件资源。学生在调试过程中会有较多的失败经历，教师要鼓励学生面对挫折，寻找科学调试方法。3.综合训练阶段学生学会组织分工和联合调试。如交通灯控制，学生首先了解交通灯控制流程，设计交通灯相位控制核心内容，把时序控制、显示、输入、故障处理各个部分分配到人。以上子项目都涉及传感器、电子技术和控制理论等，可以帮助学生回顾所学知识，使得“单片机应用技术”这门课程成为一门综合应用课程。以项目为驱动的教学方法激发了学生的学习兴趣，使得学生能主动分析和思考问题，得到了创新锻炼。在2012年上海市电子科技大赛中，我校学生取得了二等奖好成绩。

以项目驱动法为理论重树单片机课程教学体系，梳理教学内容，以教师为主导，学生为主体进行项目教学活动。在实施过程中加强教学反馈环节，各种软硬教学资源进行教学辅导，使得项目驱动法取得很好教学成果，学生的科技创新能力得到了培养。

本文作者：赵永熹黄云峰工作单位：上海电力学院