自动切换量程数字电压表的设计【字数：9957】
一个精良的数字电压表，要求能够稳定地实现准确的测试结果，还要能够尽可能地减少人为因素造成的误差，使测量工作者们能够快速有效地完成自己的工作。本项目设计并实现了对20V范围以内的直流电压的高精度测量，利用软件与硬件相结合的方式，首先是对单片机中所采集到的模拟信号进行AD转换,转换成对应的数字信号，在电压采集电路中，可以按照一定的时序，用具有不同量程的电路测量电压的大小，至于量程的选择则是根据阀值电路来判断，该电路同时也是一条分压电路，其输出电压的大小对应着四个范围，与四个不同大小的量程一一对应，从而判断出测量时所需要的准确量程，当判断出准确量程之后，将所选量程对应的真值返回到CD4501,使其导通相对应的量程,再通过单片机将所选量程测到的结果传送到显示模块进行显示。随着时代的发展，科研工作者们对数字电压表的使用需求越来越高，技术要求也越来越高，自动切换量程的数字电压表应运而生。
目录
1. 项目概述 1
1.1项目背景 1
1.2项目意义 2
2. 系统总体设计 3
2.1项目设计目标 3
2.1.1项目综合描述 3
2.1.2任务要求 3
2.2 项目方案设计 3
3. 系统硬件设计 5
3.1 最小系统设计 5
3.1.1时钟电路 5
3.1.2 复位电路 5
3.1.3 滤波电路 6
3.1.4启动配置 7
3.2 电源模块设计 8
3.3 量程自动切换模块设计 8
3.3.1电压采集模块 8
3.3.2阀值确认模块 9
3.4 显示模块设计 10
4. 系统软件设计 12
4.1 主程序 12
4.2 量程自动切换模块 13
4.3显示模块 14
5. 系统测试与结果分析 16
5.1数据结果 16
5.2误差分析 17
5.2.1分压系数误差 17
5.2.2量化误差 17
5.2.3非线性误差 18
5.2.4其他误差 18< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
br /> 5.3结果分析 18
6. 结语 20
致谢 21
参考文献 22
1. 项目概述
1.1项目背景
数字电压表（Digital Voltmeter）简称为DVM，发展迅速，更新换代极快，
运用模数（A/D）转换原理，最后在显示模块中将所测电压值以十进制的形式进行表示。数字电压表应用范围极广，但凡有电压测量的地方几乎都有数字电压表的存在，广泛应用于电压测量领域，同时，数字电压表还能够配合不同的转换器去测量一些非电量，用途极为广泛。对于数字电压表的技术要求也越来越高，多量程数字电压表也就因运而生。
数字电压表的高速发展，促使数字电压表不断地更新进步，功能愈发齐全，精密度和灵敏度也越来越高，因此数字电压表也就更加的受到用户们的喜爱，使得电压表逐渐变成实现量程自动化、提高工作效率必不可少的工作仪表。伴随着高精度数字电压表的出现，使得数字电压表向着精密标准领域过度，与此同时，一个数字电压表质量是否足够优秀，关键是看它能否准确进行测量，指标能否达到要求，误差是否足够小，测量结果是否准确。
传统情况下的指针式数字电压表，测量精度有限，电路简单，读数不够准确，但是测量精度差，难以满足信息时代广大用户的需要，尤其是对精度要求高的科研工作者。现如今，与单片机相结合的数字电压表，不仅能够具有更高的精密度，更强的灵敏度，而且抗干扰能力和可扩展性也得到了大大的提高。随着数字电压表纷纷采用单片A/D转换器，使得自身被广泛应用于电子电路，电工，工业自动化等领域，并展现出了强大的生命力，另外，由于该类型数字电压表能够结合相关转换器测量电量以及非电量，使得同时非电量测量技术也得到了同步的发展。
本设计为克服以上缺点选用STM32F103C8T6芯片进行A/D转换，提高精度，
配合CD4501构建多路放大电路，实现多量程测量， 在本次设计中，数字电压表可以精确测量020V以内直流电压，首先是在电路中通过电压采集电路用不同量程对电压进行测量，当信号在单片机中进行模数转换，同时在单片机中通过程序对阀值电路送来的电压进行判断之后，对量程进行选择，将所选择量程相应的真值返回给CD4501，使得该真值对应的特定量程电路能够导通，此时该电路所测得电压就是我们所需要的电压，同时也是所能得到的最精准的电压，最后再将该量程所测电压通过单片机按照一定时序将测量值送入显示模块进行显示。
1.2项目意义
对于个人来说，本次项目设计具有重要意义，毕竟虽然之前对STM32单片机有所涉及，但是在程控放大器等方面的知识却有所欠缺，所以本次设计是一个很好的历练机会，从最初的懵懵懂懂，到初入茅庐，到现在的颇为熟练，一定程度上增强了专业能力，拓宽了视野，使得自己在专业领域又向前迈进了一步，对以后的研究方向，就业方向都有很好的引导性帮助。
对于他人来说，自动切换量程数字电压表的设计不仅能够大大减少科研工作者们的工作量，同时，还能够促进科研工作者们熟悉全新的仪器仪表，并且促使工作者们熟悉新的知识，拓展眼界，增强自身的专业能力。时代的进步需要广大工作者们的共同努力，工作者的共同进步才能推动时代的进步发展。
对于社会整体来说，数字电压表多量程的自动转换，在一定程度上，能够减少人力物力的资源浪费，同时本次设计大大提高的精度也对许多的项目实验研究有着巨大的好处，方便了工作人员对于电路的测量，节省大量的时间用于实验研究，这对于许许多多的工程进步具有重要意义，进一步推动电子电路专业方向的发展，同时，将电压表换代节约的资源用于其他方面的研究，使得各项领域能够共同发展，测量是一个认识的过程，多量程称量则是多角度精确认识的过程，就是通过实验的办法与相关技术指标进行比较，从而达到获得实验研究数据的目的。然而，在实验研究中，决定着研究设计能够否进步的决定性因素不仅仅是研究者的努力，数据参数的重要性同样密不可分，这也就意味着数字电压表的重要性，更加意味着能够提供更高精度的多量程数字电压表的重要性。
2. 系统总体设计
2.1项目设计目标
2.1.1项目综合描述
本项目要求设计并实现一个量程自动转换的数字电压表的设计，该设计能够实现对020V范围的直流电压进行精密测量，另外测量的量程能够实现自动进行转换。直流电压作为输入，能实现最佳量程进行测量，并在显示模块上进行显示，并要求能够实现小数点的显示，同时要求能够实现小数点的显示，并能够根据小数位自动调整位置。
目录
1. 项目概述 1
1.1项目背景 1
1.2项目意义 2
2. 系统总体设计 3
2.1项目设计目标 3
2.1.1项目综合描述 3
2.1.2任务要求 3
2.2 项目方案设计 3
3. 系统硬件设计 5
3.1 最小系统设计 5
3.1.1时钟电路 5
3.1.2 复位电路 5
3.1.3 滤波电路 6
3.1.4启动配置 7
3.2 电源模块设计 8
3.3 量程自动切换模块设计 8
3.3.1电压采集模块 8
3.3.2阀值确认模块 9
3.4 显示模块设计 10
4. 系统软件设计 12
4.1 主程序 12
4.2 量程自动切换模块 13
4.3显示模块 14
5. 系统测试与结果分析 16
5.1数据结果 16
5.2误差分析 17
5.2.1分压系数误差 17
5.2.2量化误差 17
5.2.3非线性误差 18
5.2.4其他误差 18< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
br /> 5.3结果分析 18
6. 结语 20
致谢 21
参考文献 22
1. 项目概述
1.1项目背景
数字电压表（Digital Voltmeter）简称为DVM，发展迅速，更新换代极快，
运用模数（A/D）转换原理，最后在显示模块中将所测电压值以十进制的形式进行表示。数字电压表应用范围极广，但凡有电压测量的地方几乎都有数字电压表的存在，广泛应用于电压测量领域，同时，数字电压表还能够配合不同的转换器去测量一些非电量，用途极为广泛。对于数字电压表的技术要求也越来越高，多量程数字电压表也就因运而生。
数字电压表的高速发展，促使数字电压表不断地更新进步，功能愈发齐全，精密度和灵敏度也越来越高，因此数字电压表也就更加的受到用户们的喜爱，使得电压表逐渐变成实现量程自动化、提高工作效率必不可少的工作仪表。伴随着高精度数字电压表的出现，使得数字电压表向着精密标准领域过度，与此同时，一个数字电压表质量是否足够优秀，关键是看它能否准确进行测量，指标能否达到要求，误差是否足够小，测量结果是否准确。
传统情况下的指针式数字电压表，测量精度有限，电路简单，读数不够准确，但是测量精度差，难以满足信息时代广大用户的需要，尤其是对精度要求高的科研工作者。现如今，与单片机相结合的数字电压表，不仅能够具有更高的精密度，更强的灵敏度，而且抗干扰能力和可扩展性也得到了大大的提高。随着数字电压表纷纷采用单片A/D转换器，使得自身被广泛应用于电子电路，电工，工业自动化等领域，并展现出了强大的生命力，另外，由于该类型数字电压表能够结合相关转换器测量电量以及非电量，使得同时非电量测量技术也得到了同步的发展。
本设计为克服以上缺点选用STM32F103C8T6芯片进行A/D转换，提高精度，
配合CD4501构建多路放大电路，实现多量程测量， 在本次设计中，数字电压表可以精确测量020V以内直流电压，首先是在电路中通过电压采集电路用不同量程对电压进行测量，当信号在单片机中进行模数转换，同时在单片机中通过程序对阀值电路送来的电压进行判断之后，对量程进行选择，将所选择量程相应的真值返回给CD4501，使得该真值对应的特定量程电路能够导通，此时该电路所测得电压就是我们所需要的电压，同时也是所能得到的最精准的电压，最后再将该量程所测电压通过单片机按照一定时序将测量值送入显示模块进行显示。
1.2项目意义
对于个人来说，本次项目设计具有重要意义，毕竟虽然之前对STM32单片机有所涉及，但是在程控放大器等方面的知识却有所欠缺，所以本次设计是一个很好的历练机会，从最初的懵懵懂懂，到初入茅庐，到现在的颇为熟练，一定程度上增强了专业能力，拓宽了视野，使得自己在专业领域又向前迈进了一步，对以后的研究方向，就业方向都有很好的引导性帮助。
对于他人来说，自动切换量程数字电压表的设计不仅能够大大减少科研工作者们的工作量，同时，还能够促进科研工作者们熟悉全新的仪器仪表，并且促使工作者们熟悉新的知识，拓展眼界，增强自身的专业能力。时代的进步需要广大工作者们的共同努力，工作者的共同进步才能推动时代的进步发展。
对于社会整体来说，数字电压表多量程的自动转换，在一定程度上，能够减少人力物力的资源浪费，同时本次设计大大提高的精度也对许多的项目实验研究有着巨大的好处，方便了工作人员对于电路的测量，节省大量的时间用于实验研究，这对于许许多多的工程进步具有重要意义，进一步推动电子电路专业方向的发展，同时，将电压表换代节约的资源用于其他方面的研究，使得各项领域能够共同发展，测量是一个认识的过程，多量程称量则是多角度精确认识的过程，就是通过实验的办法与相关技术指标进行比较，从而达到获得实验研究数据的目的。然而，在实验研究中，决定着研究设计能够否进步的决定性因素不仅仅是研究者的努力，数据参数的重要性同样密不可分，这也就意味着数字电压表的重要性，更加意味着能够提供更高精度的多量程数字电压表的重要性。
2. 系统总体设计
2.1项目设计目标
2.1.1项目综合描述
本项目要求设计并实现一个量程自动转换的数字电压表的设计，该设计能够实现对020V范围的直流电压进行精密测量，另外测量的量程能够实现自动进行转换。直流电压作为输入，能实现最佳量程进行测量，并在显示模块上进行显示，并要求能够实现小数点的显示，同时要求能够实现小数点的显示，并能够根据小数位自动调整位置。
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