摘 要

众所周知，在电子测量中，电压的测量是极其关键的一部分。作为基本被测量之一，电压的测量起到了基石的作用。我们可以通过电压的测量来得到电流、功率等其他关键量，以进行后续的研究。在当今的科研、实验、生产中，往往都需要对毫伏级的电压进行精准的测量。因此，数字毫伏表将扮演一个极其重要的角色。智能仪表大多利用嵌入式单片机进行控制，51单片机以及stm32单片机都是很好的选择。本次我将基于STM32与24位高精度ADC芯片LTC2440进行一个造价低廉、性能可观、精度较高的数字毫伏表的设计。

本论文首先介绍了智能测量仪表的发展背景、国内外研究现状以及课题研究的意义。随后对于数字毫伏表的工作原理进行了介绍，对整体方案进行了设计。接下来对于数字毫伏表硬件电路进行了设计，并基于硬件电路图，完成了单片机软件部分相关设计。通过使用proteus仿真软件进行仿真，对整个系统进行了相关测试及数据分析。

关键词：STM32；LTC2440；数字毫伏表；智能测量

Abstract

As we all know, in electronic measurement, the measurement of voltage is an extremely important part. As one of the basic measured, voltage measurement plays a cornerstone role. We can get the current, power and other key quantities through the measurement of voltage for further research. In today's scientific research, experiment and production, it is often necessary to measure the millivolt voltage accurately. Therefore, the digital millivoltmeter will play an extremely important role. Most of the intelligent instruments are controlled by embedded single-chip microcomputer, MCS51 and STM32 are both good choices. This time, I will design a digital millivoltmeter with low cost, considerable performance and high precision based on STM32 and 24 bit high-precision ADC chip ltc2440.

Firstly, this thesis introduces the development background, research status at home and abroad and the significance of the research. Then the working principle of the digital millivoltmeter is introduced, and the overall scheme is designed. Next, the hardware circuit of the digital millivoltmeter is designed, and based on the hardware circuit diagram, the software part of the MCU is designed. Through the use of Proteus simulation software for simulation, the whole system is tested. According to the data results, the design results meet the task requirements.

Key Words：STM32;LTC2440; digital millivoltmeter; Intelligent measuring instrument

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1本设计的背景及意义 1

1.2国内外智能测量仪表及嵌入式的研究现状 1

1.3本设计主要研究内容 2

第2章 数字毫伏表方案设计与工作原理 4

2.1数字毫伏表方案设计 4

2.2数字毫伏表实现的硬件条件 4

2.3 AD转换工作原理 5

2.4本章小结 6

第3章 数字毫伏表的硬件电路设计 7

3.1数字毫伏表硬件电路整体结构设计 7

3.2 数字毫伏表STM32处理模块电路设计 7

3.3数字毫伏表信号发生模块电路设计 8

3.4 数字毫伏表的LTC2440-AD转换模块电路设计 10

3.5数字毫伏表lcd1602显示模块电路设计 11

3.6 本章小结 13

第4章 数字毫伏表的软件设计 14

4.1 数字毫伏表软件总体结构及开发环境 14

4.2数字毫伏表主程序设计 16

4.3数字毫伏表核心函数设计 17

4.3.1 SysTick定时器延时函数设计 17

4.3.2 STM32连接lcd1602及LTC2440的GPIO引脚配置 17

4.3.3 LTC2440数字信号输入函数设计 18

4.3.4 lcd1602相关函数设计 19

4.4.4 数据变换及显示程序设计 19

4.5本章小结 20

第5章 数字毫伏表的仿真及测试 21

5.1 STM32仿真过程及结果 21

5.2 基于51单片机的数字毫伏表仿真调试 21

5.2.1 51单片机仿真误差分析与修正 22

5.2.2 51单片机仿真实际输入电压Vi的测量与显示 23

5.3 数字毫伏表仿真过程及结果 24

5.4数字毫伏表仿真结果分析 31

5.5本章小结 32

第6章 总结与展望 33

6.1设计总结 33

6.2研究的展望 33

参考文献 34

致谢 35

第1章 绪论

1.1本设计的背景及意义

在过去的几十年中，我国科技水平不断发展，涉及各行各业。智能测量仪表只是中国发展途中的一个缩影，但它的成长是不可或缺的。智能测量仪表的发展，引领了许多其他行业的发展，它使得我们的工作和研究更加精准、更加轻松。有了精准且方便的智能测量仪表，才有了国内科技水平的快速发展。

近年来，各类智能仪表走向市场。可以通过全国电工仪表行业统计数据看到，智能电力仪表行业以每年25%-35%的增长率逐步增长。随着2008年节能减排政策的出台，其增长率进一步上升。据统计，2010年电工仪表行业发表的市场销售数量为230万台。新型智能仪表逐步成为主流，传统仪表也逐渐被淘汰，随着技术的发展，新型智能仪表已经几乎统治了市场。