數字電壓表范文10篇

本文運用AT89S51和AD678進行A/D轉換,根據數據采集的工作原理,設計實現數字電壓表,最后完成單片機與PC的數據通信,傳送所測量的電壓值

數字電壓表的設計和開發,已經有多種類型和款式。傳統的數字電壓表各有特點,它們適合在現場做手工測量,要完成遠程測量并要對測量數據做進一步分析處理,傳統數字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數字電壓表,既可以完成測量數據的傳遞,又可借助PC,做測量數據的處理。所以這種類型的數字電壓表無論在功能和實際應用上,都具有傳統數字電壓表無法比擬的特點,這使得它的開發和應用具有良好的前景。

新型數字電壓表的整機設計

該新型數字電壓表測量電壓類型是直流,測量范圍是-5～+5V。整機電路包括:數據采集電路的單片機最小化設計、單片機與PC接口電路、單片機時鐘電路、復位電路等。下位機采用AT89S51芯片,A/D轉換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進行通信,傳送所測量的直流電壓數據。整機系統電路如圖1所示。

數據采集電路的原理

在單片機數據采集電路的設計中,做到了電路設計的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實現了單片機對AD678轉換芯片的操作。

本文運用AT89S51和AD678進行A/D轉換,根據數據采集的工作原理,設計實現數字電壓表,最后完成單片機與PC的數據通信,傳送所測量的電壓值

數字電壓表的設計和開發,已經有多種類型和款式。傳統的數字電壓表各有特點,它們適合在現場做手工測量,要完成遠程測量并要對測量數據做進一步分析處理,傳統數字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數字電壓表,既可以完成測量數據的傳遞,又可借助PC,做測量數據的處理。所以這種類型的數字電壓表無論在功能和實際應用上,都具有傳統數字電壓表無法比擬的特點,這使得它的開發和應用具有良好的前景。

新型數字電壓表的整機設計

該新型數字電壓表測量電壓類型是直流,測量范圍是-5～+5V。整機電路包括:數據采集電路的單片機最小化設計、單片機與PC接口電路、單片機時鐘電路、復位電路等。下位機采用AT89S51芯片,A/D轉換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進行通信,傳送所測量的直流電壓數據。整機系統電路如圖1所示。

數據采集電路的原理

在單片機數據采集電路的設計中,做到了電路設計的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實現了單片機對AD678轉換芯片的操作。

本文運用AT89S51和AD678進行A/D轉換,根據數據采集的工作原理,設計實現數字電壓表,最后完成單片機與PC的數據通信,傳送所測量的電壓值

數字電壓表的設計和開發,已經有多種類型和款式。傳統的數字電壓表各有特點,它們適合在現場做手工測量,要完成遠程測量并要對測量數據做進一步分析處理,傳統數字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數字電壓表,既可以完成測量數據的傳遞,又可借助PC,做測量數據的處理。所以這種類型的數字電壓表無論在功能和實際應用上,都具有傳統數字電壓表無法比擬的特點,這使得它的開發和應用具有良好的前景。

新型數字電壓表的整機設計

該新型數字電壓表測量電壓類型是直流,測量范圍是-5～+5V。整機電路包括:數據采集電路的單片機最小化設計、單片機與PC接口電路、單片機時鐘電路、復位電路等。下位機采用AT89S51芯片,A/D轉換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進行通信,傳送所測量的直流電壓數據。整機系統電路如圖1所示。

數據采集電路的原理

在單片機數據采集電路的設計中,做到了電路設計的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實現了單片機對AD678轉換芯片的操作。

本文運用AT89S51和AD678進行A/D轉換,根據數據采集的工作原理,設計實現數字電壓表,最后完成單片機與PC的數據通信,傳送所測量的電壓值

數字電壓表的設計和開發,已經有多種類型和款式。傳統的數字電壓表各有特點,它們適合在現場做手工測量,要完成遠程測量并要對測量數據做進一步分析處理,傳統數字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數字電壓表,既可以完成測量數據的傳遞,又可借助PC,做測量數據的處理。所以這種類型的數字電壓表無論在功能和實際應用上,都具有傳統數字電壓表無法比擬的特點,這使得它的開發和應用具有良好的前景。

新型數字電壓表的整機設計

該新型數字電壓表測量電壓類型是直流,測量范圍是-5～+5V。整機電路包括:數據采集電路的單片機最小化設計、單片機與PC接口電路、單片機時鐘電路、復位電路等。下位機采用AT89S51芯片,A/D轉換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進行通信,傳送所測量的直流電壓數據。整機系統電路如圖1所示。

數據采集電路的原理

在單片機數據采集電路的設計中,做到了電路設計的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實現了單片機對AD678轉換芯片的操作。

數據采集電路的原理

在單片機數據采集電路的設計中,做到了電路設計的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實現了單片機對AD678轉換芯片的操作。

AD678是一種高檔的、多功能的12位ADC,由于其內部自帶有采樣保持器、高精度參考電源、內部時鐘和三態緩沖數據輸出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以構成完整的數據采集系統,而且一次A/D轉換僅需要5ms。

在電路應用中,AD678采用同步工作方式,12位數字量輸出采用8位操作模式,即12位轉換數字量采用兩次讀取的方式,先讀取其高8位,再讀取其低4位。根據時序關系,在芯片選擇/CS=0時,轉換端/SC由高到低變化一次,即可啟動A/D轉換一次。再查詢轉換結束端/EOC,看轉換是否已經結束,若結束則使輸出使能/OE變低,輸出有效。12位數字量的讀取則要控制高字節有效端/HBE,先讀取高字節,再讀取低字節。整個A/D操作大致如此,在實際開發應用中調整。

由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式,輸入電壓范圍是-5～+5V,根據公式Vx10(V)/4096*Dx,即可計算出所測電壓Vx值的大小。式中Dx為被測直流電壓轉換后的12位數字量值。

RS232接口電路的設計

智能儀器設計課程既要引導學生逐步建立各門課程知識之間的內在聯系，完善專業知識體系的構建，也要注重學生專業技能、實踐能力和創新意識的培養，為后續深造或工作奠定基礎［4］。

“案例教學法”在智能儀器設計教學中的應用

傳統“填鴨式”的灌輸教育，脫離實際應用，易導致學生死記硬背。只有轉變教學方式方法，緊密聯系實際，加強互動式教學、探索式教學、啟發式教學，才能實現應用型人才培養目標。為此，我們應用“案例教學法”把智能儀器設計分為五個步驟:一是選擇合適案例，創設應用情境;二是實施互動式教學，突出教學重點;三是拓展仿真教學，強化應用技能;四是加強團隊實踐訓練，培養實踐能力;五是開展啟發式教學，提高知識的運用能力［5］。

選擇適當案例，創設應用情境以案例教學為主線，創設應用情境，增強學生學習興趣。合適的實際案例不僅是貫穿課程教學過程的主線，成功創設應用情境的前提，而且是激發學生學習興趣的必要條件。因此，選擇適當案例至關重要。合適的案例必須能夠充分體現基本教學理論，同時緊密聯系實際［6］。以數字電壓表(DigitalVoltmeter，簡稱DVM)為例，它是采用數字化測量技術把連續模擬量轉換為離散數字量的數字化儀表。由于它具有讀數準、精度高、誤差小等優點而備受青睞［7］。因此，選擇數字電壓表作為智能儀器設計的案例來創設應用情境，可滿足案例教學的基本要求。在確定案例的基礎上，智能儀器的研制過程按照設計任務并擬定設計方案、軟硬件設計、軟硬件綜合調試、整機性能測試和評估來實施［8］。根據數字電壓表的設計任務與設計要求，結合學生學習的課程，采用“自頂向下”的設計原則，把儀器劃分成由單片機、A/D轉換電路和電壓顯示電路等功能模塊組成。

案例互動教學，突出教學重點以重點教學內容為著力點，實施互動式教學，充分調動學生主動性。案例教學模式采用課堂雙邊互動教學形式，以重點教學內容為著力點，把課堂變為案例討論現場，提高了學習的自主性，更好掌握課程的教學內容。在軟硬件設計階段，硬件設計主要是根據方案設計原理電路，選用合適的功能模塊(如輸入輸出通道、信號調理電路、主機電路、人－機接口、通信接口)，并裝配和調試硬件系統;軟件上是先設計出系統軟件功能框圖，在理清控制關系的基礎上，進行功能化編程和調試。為了強化“智能儀器軟硬件模塊化設計方法”的教學重點，可采取以下互動式教學形式:一是組織學生進行答辯，闡述設計方案、原理電路和編程流程;二是由教師和同學現場進行提問，考察學生對設計可行性的分析;三是由教師有針對性對課題進行指導，提出合理化建議;四是由學生進行修改，完善設計。讓學生在設計中既有自主性，又通過啟發來防止盲目性。

案例仿真教學，強化應用技能以教學難點為突破口，拓展案例仿真教學新模式，營造探索求真的學習氛圍，強化學生應用技能。系統設計與調試是智能儀器設計課程的教學難點。作為初學者的學生，經常感到無從下手。為此，我們首先從虛擬實驗入手，通過仿真實驗來突破難點。虛擬實驗是把案例教學和軟件應用有機結合起來，通過逼真的仿真界面和動畫效果，讓學生置身于智能儀器開發現場，既可以節省設計成本和提高設計速度，還可以增強學習樂趣，將抽象的理論知識融入到案例的設計實踐之中，加深對理論知識與設計方法的理解，為后續教學環節，如分組實際制作打下基礎。例如對基于Proteus和KeilC51建立的數字電壓表仿真實驗［9］，如圖3所示。數字電壓表的調試過程可通過調節可變電阻器來進行仿真實驗，若實驗結果不滿足設計要求，則可修改硬件參數或軟件程序進行反復調試，直到該數字電壓表滿足設計要求，調試過程生動形象，簡單易學。

摘要：介紹一種單片機型水位測量裝置的原理和設計方案及抗感應雷電措施。

關鍵詞：抗感應雷電單片計算機水位測量裝置

1前言

我國南方各省水力資源豐富，有較多的中小型水電廠。壩頭水位測量裝置是各個水電廠不可缺少的裝置之一，其基本要求是準確、可靠。但我國的南方各省屬多雷區，現行的水位測量裝置由于抗感應雷電沖擊能力普遍較差，在雷雨季節常無法正常工作，甚至由于雷擊而損壞。本文介紹的水位測量裝置主要是以AT89C51單片機為核心，由它來完成控制及顯示功能；另外考慮到在數據傳輸線和電源線上易受到感應雷電的沖擊，對此設計了較為可行的防雷保護措施。

2裝置的硬件部分

裝置的硬件框圖如圖1所示。包括遠端和主機端兩部分：遠端由傳感器及放大變送電路組成，主機端包括了顯示、告警、參數設定、復位及看門狗等電路。工作時，被測水位由壓阻式傳感器轉換成微弱的電壓信號，經差分放大及變送芯片XTRl05轉換成4-20mA的電流信號后，經雙絞線遠距離傳送到主機端，主機端通過一只100歐姆電阻將4-20mA電流轉換成0.4-2V的電壓信號，再由雙積分型A／D轉換器ICL7135將它轉換成數字信號，經單片機AT89C51進行處理及標度變換后得到實際的水位信號。

摘要

ElectronicsWorkbench(簡稱EWB)，中文又稱電子工程師仿真工作室。EWB5.12軟件的仿真功能十分強大，近似100%地仿真出真實電路的結果。而且，它就像在實驗室桌面或工作現場那樣提供了示波器、信號發生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數字信號發生器、邏輯轉換器，萬用表等廣播電視設備設計、檢測與維護必備的儀器、儀表工具。采用EWB虛擬電子工作臺，即通過計算機軟件仿真的方法，對電子線路分析進行模擬，下面以電子線路中設計的一個穩壓電源實際電路為例，詳細講述其操作程序，以掌握電路仿真分析的應用方法。EWB軟件最明顯的特點是：仿真手段切合實際，選用元器件、儀器與實際情形非常相近。用EWB進行仿真模擬實驗，實驗過程非常接近實際操作的效果。各元器件選擇范圍廣，參數修改方便，不會像實際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板。軟件不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件,還提供了各種豐富的調試測量工具：各種電壓表、電流表、示波器、指示器分析儀等。是一個全開放性的仿真實驗和課件制作平臺,給我們提供了一個實驗器具完備的綜合性電子技術實驗室。

關鍵詞：EWB，仿真，電子技術

目錄

摘要

目錄

本文以我校09級、10級高職機械類機電一體化和應用電子技術專業為研究對象，以《單片機應用技術》這門課程為載體，依據國家職業標準，根據基于工作過程系統化的課程設計理念，從課程設置、教學內容和評價體系3個方面出發來設計學習情境、教學方法和考核辦法，整合教學資源，建設全方位的學課堂，探索立體化的教學模式，建立完整的實踐教學體系。

一、課程設計的理念和思路

課程的教學設計思想源于對單片機相關工作崗位的知識和能力需求的分解，通過充分的企業調研和考察分析，單片機應用產品開發的典型工作過程是：產品的功能分析、相關元器件技術資料、硬件設計、軟件設計、軟硬件調試和軟硬件制作等6個步驟。本課程就是基于單片機應用產品的典型工作過程來設計和開發學習情境。做到每一個學習情境的實施就是一個完整的工作過程。本課程的開發設計以學習情境的形式出現，每一個學習情境包含了諸多的實際工作中的崗位特點，體現了本課程的職業性，同時，每一學習情境的學習都具有豐常強的實踐性，而且，學習情境豐富多彩，體現在單片機知識的各個方面，學生可以根據自己的特點選擇其中的一些學習情景，同樣也能完成本課程的學習任務。

二、課程學習領域設計

根據對企業中單片機應用產品的開發、管理、維修等相關崗位的分析，得出本課程對應的職業崗位能力。這些職業能力都是由單片機應用產品開發工作過程中各個基本環節所具備的工作能力分解出來的。同時，在具體的企業及社會環境中我們分解該崗位所具備的職業素養和人文情懷。在學習情景的設計過程中，針對不同的環節采用不同的教學方法，有意識有步驟地將職業能力和職業素養養成融入到實際的教學過程中。根據近幾年的教學和實踐情況，課程組精煉出5個學習情境，分別是：（1）跑馬燈的設計與制作；（2）籃球計時計分控制系統的設計；（3）數字鐘的設計與制作；（4）數字電壓表的設計與制作；（5）溫度報警器的設計與制作。每個學習情境都是以一個完整的單片機應用產品開發工作過程實施教學。在該過程中既訓練了學生的職業能力，同時也培養了學生的職業素質。每個學習情境的實施過程與單片機的開發過程一致。遵循“項目需求和功能分析→相關硬件資料的收集整理→硬件電路設計→軟件設計→軟硬件調試→制作電路板”這樣一個開發流程。讓學生在課堂上就感受到工作崗位的特點，從而為將來的就業鋪平了道路。

三、考核標準的完善

課程教學體系構成

1.項目內容構建傳統的單片機教學模式以“知識為本位”，教學上注重知識的系統性與邏輯性，但卻忽視了對學生能力和創造性的培養?！绊椖框寗臃ā贝蚱圃虒W結構框架，將單片機課程的核心技術分解為若干知識點，并通過具體實例來體現。一個項目需要用不同的知識點去組合和搭建，每一個項目又分解為若干任務，項目的完成是在教師主導下以學生為主體的一次完整的教學活動。依據電氣工程專業單片機教學內容要求，構建“單片機應用技術”課程項目內容及任務描述如表1所示。對單片機教學內容點進行整理分解為三大部分：基礎、技能、綜合?；A部分教學內容有單片機組成、實驗教學平臺使用、單片機輸入輸出口、數碼管顯示技術等；技能部分教學內容有：定時器/計數器、中斷、串口通信、電機控制等；綜合訓練教學內容有：數字電壓表設計和路燈控制系統等。每部分教學內容對應具體項目任務，如輸入輸出口對應信號燈控制實驗；中斷系統對應秒表系統設計等。2.教學體系構建應用項目驅動法設計單片機教學體系，如圖2所示。在基礎訓練階段，教師通過講解和演示形式帶學生進入實驗狀態，讓學生熟悉實驗教學平臺使用方法和常用的編程軟硬件。單片機教學網站可以利用設備廠商的論壇和單片機技術論壇開設的專門版面來討論技術問題。完成一個訓練部分則寫一個項目報告書。項目報告書不是實驗報告。項目報告分為三個部分：項目內容、實驗方法和結論。項目報告是檢測學習成果的關鍵環節。通過項目報告，教師了解學生學習進度和項目難易程度。基礎訓練階段完畢進入技能訓練環節。這個環節設置與基礎訓練一致。教師先講后演示，學生在項目結束后，撰寫項目報告并由教師據此進行教學評估。綜合訓練環節不再設置講解環節，教師布置題目后，學生自行完成，教師點評項目報告。最后的環節是提升，部分優秀同學可以加入電子科技大賽來提高水平。這種課程體系設計按照從易到難的認知過程設計，符合學生知識水平；每個環節教師起領開頭，點評結局；依據階段成果，教師可以適當調整小組的項目難度和進度；該體系即能覆蓋全面，又能起選拔人才作用。

實際教學體會

1.在基礎訓練階段教師任務比較繁重。教師除了正常教授知識點外，還需要詳細介紹天煌單片機教學實驗平臺的硬件資源和WAVE仿真軟件使用操作方法。學生初次使用平臺和軟件時會遇到各種問題，但每個問題的解決都是種技能的提高。學生人數多，教師不可能兼顧。只有通過優秀組和優秀學生的示范作用，才能把大家帶入項目訓練狀態。項目報告的撰寫不同于實驗報告，不是每個項目都需要撰寫，只是訓練環節結束后，學生就某個熟悉項目撰寫報告。優秀學生給同學匯報項目報告，教師點評學生報告，給以信心和鼓勵。2.技能訓練階段學生熟悉了平臺使用后，進入提高階段。每個目標任務都是要結合具體的知識點。如秒表設計要用定時器中斷技術和調用LED外部硬件資源。學生在調試過程中會有較多的失敗經歷，教師要鼓勵學生面對挫折，尋找科學調試方法。3.綜合訓練階段學生學會組織分工和聯合調試。如交通燈控制，學生首先了解交通燈控制流程，設計交通燈相位控制核心內容，把時序控制、顯示、輸入、故障處理各個部分分配到人。以上子項目都涉及傳感器、電子技術和控制理論等，可以幫助學生回顧所學知識，使得“單片機應用技術”這門課程成為一門綜合應用課程。以項目為驅動的教學方法激發了學生的學習興趣，使得學生能主動分析和思考問題，得到了創新鍛煉。在2012年上海市電子科技大賽中，我校學生取得了二等獎好成績。

以項目驅動法為理論重樹單片機課程教學體系，梳理教學內容，以教師為主導，學生為主體進行項目教學活動。在實施過程中加強教學反饋環節，各種軟硬教學資源進行教學輔導，使得項目驅動法取得很好教學成果，學生的科技創新能力得到了培養。

本文作者：趙永熹黃云峰工作單位：上海電力學院