简易直流数字电压表 - 图文

杭州电子科技大学

简易直流数字电压表

作品简介：

本作品为简易直流数字电压表，主要有电源模块、信号放大模块、

显示模块和主控MCU构成。基本功能为检测2v~10mv的直流电压，精度约 为0.5%，有自动换挡几调零功能。使用方法与一般直流电表方法相同，操 作方便。

整体架构：

作品整体由分立元件组成，分为电源、信号放大、液晶显示、主控MCU四个主要模块构成。所有模块均有一节9v干电池作为供电电源，电压稳定且便于更换。

电源模块：

电源模块主要由一块LM1117-5.0稳压芯片以及一块ICL7660小功率极性 反转电源转换器组成。

◆ LM1117由9V干电池作为输入，输出稳定的5V电压，为MCU、液晶显示、型号放大模块提供可靠的工作电压。同时经过分压后，为MCU内部A/D提供稳定的基准电压。

◆ ICL7660由LM1117输出供电，电压经芯片内部电路后输出反向电压，与 正向电压分别作为信号放大电路的负电压输入端和正电压输入端，使信号放大、模块能够稳定工作。

显示模块：

出于作品以后的延伸及加强，显示模块选用了nokia5110液晶显示屏，

可以显示量程、基准电压、电压测量值、时间、想信号曲线等（由于时间不足， 本作品只显示了前三项）。

主控模块：

主控选用了型号为12C5A60S2的51芯片。这款芯片功耗低、操作简便、价格低，且内置10位A/D，省去了外接A/D芯片。

信号放大模块：

设计要求中的量程下限小、精度高，所以作品中增加了一个放大电路。

本模块选用INA118作为放大芯片，工作在 ± 5V电压下。小量程时信号由IN 脚输入，经芯片放大后输出给MCU，放大倍数为25倍（可调）。

基准源的获取：

如果以单片机的工作电压作为基准电压，则会因为其工作电压不稳定且杂波过多而影响测量精度。因此本系统的AD采样基准源由外部提供精确电压。由于单片机内部10位AD有8路通道可以输出，因此由P1^1口采集精确2V的电压值作为200mv~2V档的基准源，P1^0口采集精确的5V电压值作为10mv~200mv档的基准源。

主要工作流程：

◆ 初测：电压表设在2V~200mv档，基准电压为2V 。信号经检测端口直

进入单片机，由单片机内部A/D转换后得到初测值。

◆ 量程选择：判断初测电压属于哪个档位。

1、若在2V~200mv之间，则直接将测得电压值输出，以2作为基准源。 2、若在200mv~10mv之间，则将档位自动调到200mv~10mV档，同时以 5V作为基准源，然后重新从检测端口获取信号，并经过放大电路放 大后在输入到单片机中，经内部A/D转换后得到新的电压值。 ◆ 显示：单片机将测得电压值以及档位、基准电压等数据传输给显示模块， 显示模块处理后显示。

换挡 信号输入 单片机内置A/D转换得到初值电压Uo 否 大档位