基于89C51的4位半双积分直流电压表设计与测试

本文主要介绍了以89C51单片机为核心、结合分立元件构建的4位半精度的双积分式直流数字电压表设计。该系统的核心技术包括信号调理、处理器选择、积分器选择以及自动调零和量程转换功能的设计。 1. 信号调理：文章对比了两种方案。方案一是先通过缓冲器提高输入阻抗，然后通过低通滤波器处理信号，根据信号大小决定是否进行放大。方案二则是先通过电压分阻条衰减信号，再用缓冲器增强其负载能力，随后低通滤波以消除高频噪声，最后使用低噪声高精度运放进行放大。方案二被选中，原因在于它简化了电路设计，降低了成本，并且易于调试。 2. 处理器选择：作者选择了STC单片机，主要看中其在线下载功能、工作温度范围广泛(-40℃~85℃)、无需额外编程器且支持远程升级以及抗干扰性能好等优点。STC单片机性价比高，能满足设计需求。 3. 积分器选择：两个方案对比，方案一使用了通用运放UA741，成本较低但存在基集电流大和失调电流大的问题，且胆电容的漏电流可能影响积分精度。相比之下，方案二选用FET运放TL062，其漏电流小，更适合积分电路，减少了积分误差的影响。 4. 系统设计：文章详细阐述了系统的总体设计和各个子模块，如信号调理电路、双积分电路设计以及基准源电路。双积分电路用于实现A/D转换，通过积分过程将模拟电压转化为数字信号，从而实现高精度的电压测量。 5. 软件设计：虽然具体内容未详述，但可以推测软件部分应包括控制算法以实现自动量程转换和自动调零功能，这些是数字电压表的重要特性，能够提升用户体验和测量效率。 6. 测试与结论：设计完成后，进行了系统测试，结果显示测量误差控制在±0.03%，证明了设计的高精度。该电压表具备良好的实际应用价值，体现在其自动功能和高精度上。 这篇论文深入探讨了直流双积分电压表的设计策略和技术细节，展示了如何通过精心选择和集成各种组件，实现一个既经济又精确的测量设备。