第一篇：基于FPGA的电压表
FPGA控制的数字电压表电路设计
李培
（河南科技大学电子信息工程学院 河南洛阳 471003）
摘 要：介绍数字电压表的组成及工作原理，论述了基于VHDL语言和FPGA芯片的数字系统的设计思想和实现过程。
关键词：数字电压表；VHDL语言；FPGA
VHDL Realization of Digital Voltmeter
Abstract: The composition and working principle of digital voltm eter were introduced in this paper, the designing idea and implementation proces s based on VHDL and FPGA were also described.Key words: digital voltmeter;VHDL;FPGA 引言
在硬件电子电路设计领域中，电子设计自动化(EDA)工具已成为主要的设计手段，而VHDL语言则是EDA的关键技术之一，它采用自顶向下的设计方法，即从系统总体要求出发，自上至下地将设计任务分解为不同的功能模块，最后将各功能模块连接形成顶层模块，完成系统硬件的整体设计。本文用FPGA芯片和VHDL语言设计了一个数字电压表，举例说明了利用VHDL语言实现数字系统的过程。
1．系统组成及工作原理
整个数字电压表的硬件结构如图1所示。
系统的核心电路由FPGA完成，本设计选用了Altera公司的EPlKl00QC208-3芯片，用VHDL语言对它进行设计，实现三大功能模块：(1)控制模块，激活A/D转换器动作、接收A/D转换器传递过来的数字转换值；(2)数据处理模块，将接收到的转换值调整成对应的数字信号；(3)扫描、显示模块，产生数码管的片选信号，并将数值处理模块输出的BCD码译成相应的7段数码驱动值。
工作时，系统按一定的速率采集输入的模拟电压，经ADC0804转换为8位数字量，此8位数字量经FPGA处理得到模拟电压的数字码，再输入数码管获得被测电压的数字显示。
此电压表的测量范围：0～5V，三位数码管显示。
2．FPGA功能模块的设计
数字电压表的三大模块都是用VHDL语言编程实现的。2.1控制模块
用状态机作法，产生ADC0804的片选信号、读/写控制信号，通过状态信号INTR判断转换是否结束；转换结束后将转换数据锁存并输出。其状态转换图如图2所示。
State machine viewer
A/D模块如下：
2.2数据处理模块
ADC0804是8位模数转换器，它的输出状态共有28=256种，如果输入信号Vin为0～5V电压范围，则每两个状态值为5/(256-1)，约为0.0196V，故测量分辨率为0.02V。常用测量方法是：当读取到DB7～DB0转换值是XXH时，电压测量值为U≈XXH×0.02V；考虑到直接使用乘法计算对应的电压值将耗用大量的FPGA内部组件，本设计用查表命令来得到正确的电压值。
在读取到ADC0804的转换数据后，先用查表指令算出高、低4位的两个电压值，并分别用12位BCD码表示；接着设计12位的BCD码加法，如果每4位相加结果超过9需进行加6调整。这样得到模拟电压的BCD码。
CBD模块如下：
本模块的功能仿真结果如图3所示；当转换数据为00010101，通过查表高4位0001是0.32V，而低4位0101是0.1V，最后的电压输出结果是0.32V+0.1V=0.42V，它的BCD码表示为000001000010，仿真结果正确。2.3扫描、显示模块
如图4所示，CLK是扫描时钟，其频率为1kHz，由给定的40MHz时钟分频得到；DATAIN是数据处理模块输出的电压值的BCD码；SEL是数码管的片选信号；POINT是数码管小数点驱动；通过扫描分别输出3位电压值的BCD码DATAOUT，并通过DISP将BCD码译成相应的7段数码驱动值，送数码管显示。
2.4 3选1 数据选择器模块
下图是3选1 数据选择器模块，由sel来选择数据输出，sel的三个状态分别对应选中三个数据A,B,C,同时将选中的数据输出。
2.5位选信号产生器（3进制计数器）
位选信号产生器，实际上时一个3进制计数器，随着时钟的上升沿的到来，它始终在0，1，2之间来回的循环，它的输出作为3选1 数据选择器模块和小数点产生器的输入。以下是仿真和模块。
位选信号产生器的模块：
2.6 7段译码
将输入的数据通过译码电路在数码管上显示出来 7段译码的模块：
2.7小数点产生器
当if selDP=“10” then DPout<='0';
elsif
selDP=“01” then DPout<='0';elsif
selDP=“00” then DPout<='1';只有当它等于1的时候，小数点才起作用，也就是说，只有当高四位有数值的时候，必须需要小数点来确定数值。下面仿真波形中，黑色的部分就是小数点显示的时候和部分，可以很清楚地看出，当输出等于3的时候，就是显示小数点。
小数点产生器模块：
3.顶层文件的模块如下图：
4.仿真结果
在Quartus II 8.0中，仿真波形如图所示：
5.心得体会
从这次的课程设计中，我受益匪浅。电压表的设计，用EDA仿真工具Quartus II 8.0，用vhdl语言设计，这些对于我们初学者来说，并不是件容易的事情，但是同时巩固了我们对知识的深刻理解。为以后的FPGA设计打下了坚实的基础。所以，总的来说，过程是困难的，不容易的，结果却是很满意的，获得了很宝贵的知识和经验！
6.结束语
本文设计的VHDL语言程序已在Quartus II 8.0工具软件上进行了编译、仿真和调试。经过实验验证，本设计是正确的，其电压显示值误差没有超过量化台阶上限(0.02V)。本文给出的设计思想也适用于其他基于PLD芯片的系统设计。
参考文献
［1］潘松 EDA技术实用教程［M］。北京：科学出版社，2003.［2］卢毅 VHDL与数字电路设计［M］。北京：科学出版社，2001.［3］林敏 VHDL数字系统设计与高层次综合［M］。北京：电子工业出版社，2001.[ 4 ] http://www.xiexiebang.com:process(c_state,eoc)begin
case c_state is
when st0=>ale<='0';sta<='0';oe<='0';lock<='0';
n_state<=st1;
when st1=>ale<='1';sta<='0';oe<='0';lock<='0';
n_state<=st2;
when st2=>ale<='0';sta<='1';oe<='0';lock<='0';
n_state<=st3;
when st3=>ale<='0';sta<='0';oe<='0';lock<='0';
if(eoc='1')then n_state<=st4;
else n_state<=st3;
――eoc为‘1’转换结束 进入下一状态
end if;
――否则 继续转换
when st4=>ale<='0';sta<='0';oe<='1';lock<='0';
n_state<=st5;
when st5=>ale<='0';sta<='0';oe<='0';lock<='1';
n_state<=st6;
when st6=>ale<='0';sta<='0';oe<='0';lock<='1';
n_state<=st0;
when others=>n_state<=st0;
end case;end process com;reg:process(st)
begin
if(st'event and st='1')then
c_state<=n_state;
end if;end process reg;lo:process(lock)
--锁存 begin
if(lock'event and lock='1')then
regl<=d;
end if;end process lo;
q<=regl;
end a;
BCD 8位转12 LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY BCD IS PORT(V:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
HB,LB:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);
BVALUE:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);
BCD_L,BCD_M,BCD_H:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END BCD;ARCHITECTURE A OF BCD IS BEGIN P1:PROCESS(V(7 DOWNTO 4))
BEGIN
--A/D输出高4位转换
分辨率0.32V
IF V(7 DOWNTO 4)=“1111” THEN HB<=“010010000000”;
--4.80V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “1110” THEN HB<=“010001001000”;--4.48V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “1101” THEN HB<=“010000010110”;--4.16V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “1100” THEN HB<=“001110000100”;--3.84V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “1011” THEN HB<=“001101010010”;--3.52V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “1010” THEN HB<=“001100100000”;--3.20V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “1001” THEN HB<=“001010001000”;--2.88V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “1000” THEN HB<=“001001010110”;--2.56V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “0111” THEN HB<=“001000100100”;--2.24V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “0110” THEN HB<=“000110010010”;--1.92V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “0101” THEN HB<=“000101100000”;--1.60V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “0100” THEN HB<=“000100101000”;--1.28V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “0011” THEN HB<=“000010010110”;--0.96V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “0010” THEN HB<=“000001100100”;--0.64V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “0001” THEN HB<=“000000110010”;--0.32V
ELSIF V(7 DOWNTO 4)= “0000” THEN HB<=“000000000000”;--0.00V
ELSE HB<=“000000000000”;
--0.00V
END IF;
END PROCESS P1;P2:PROCESS(V(3 DOWNTO 0))
BEGIN
--A/D输出低4位转换 分辨率0.02V
IF V(3 DOWNTO 0)= “1111” THEN LB<=“000000110000”;
--0.30V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “1110” THEN LB<=“000000101000”;--0.28V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “1101” THEN LB<=“000000100110”;--0.26V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “1100” THEN LB<=“000000100100”;--0.24V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “1011” THEN LB<=“000000100010”;--0.22V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “1010” THEN LB<=“000000100000”;--0.20V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “1001” THEN LB<=“000000011000”;--0.18V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “1000” THEN LB<=“000000010110”;--0.16V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “0111” THEN LB<=“000000010100”;--0.14V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “0110” THEN LB<=“000000010010”;--0.12V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “0101” THEN LB<=“000000010000”;--0.10V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “0100” THEN LB<=“000000001000”;--0.08V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “0011” THEN LB<=“000000000110”;--0.06V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “0010” THEN LB<=“000000000100”;--0.04V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “0001” THEN LB<=“000000000010”;--0.02V
ELSIF V(3 DOWNTO 0)= “0000” THEN LB<=“000000000000”;--0.00V
ELSE LB<=“000000000000”;
--0V
END IF;END PROCESS P2;
BVALUE<=HB+LB;P3:PROCESS(BVALUE)VARIABLE JJ:STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);
BEGIN
JJ:=BVALUE;
IF(JJ(3 DOWNTO 0)>“1001”)THEN
――如果12位结果中，低4位
JJ:=JJ+“000000000110”;
――大于9 则低4位加6
END IF;
IF(JJ(7 DOWNTO 4)>“1001”)THEN
――如果中间的4位大于9
JJ:=JJ+“000001100000”;
――则中4位加6
END IF;BCD_L<=JJ(3 DOWNTO 0);
BCD_M<=JJ(7 DOWNTO 4);BCD_H<=JJ(11 DOWNTO 8);END PROCESS P3;END A;
3选1 数据选择器
LIBRARY ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity mux3_1 is port(sel:in std_logic_vector(1 downto 0);A,B,C:in std_logic_vector(3 downto 0);Mselout:out std_logic_vector(3 downto 0));end mux3_1;architecture a of mux3_1 is begin
process(sel)begin
if
sel=“10” then Mselout<=A;
elsif
sel=“01” then Mselout<=B;
elsif
sel=“00” then Mselout<=C;
else null;
end if;end process;end a;
位选信号产生器（3进制计数器）
library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity c3 is
port(clk,clr:in std_logic;
qout:buffer std_logic_vector(1 downto 0));end c3;architecture behave of c3 is begin
process(clk,clr)begin if(clr='0')then qout<=“00”;elsif(clk'event and clk='1')then
qout<=qout+1;
if(qout=2)then qout<=“00”;
end if;end if;end process;end behave;
7段译码
LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;USE ieee.std_logic_unsigned.all;ENTITY del7 IS PORT(input : IN STD_LOGIC_vector(3 downto 0);
output : OUT
STD_LOGIC_vector(6 downto 0));END del7;ARCHITECTURE a OF del7 IS
BEGIN PROCESS(input)BEGIN
CASE input IS
WHEN “0000” =>output<=“1111110”;
WHEN “0001” =>output<=“0110000”;
WHEN “0010” =>output<=“1101101”;
WHEN “0011” =>output<=“1111001”;
WHEN “0100” =>output<=“0110011”;
WHEN “0101” =>output<=“1011011”;
WHEN “0110” =>output<=“1011111”;
WHEN “0111” =>output<=“1110000”;
WHEN “1000” =>output<=“1111111”;
WHEN “1001” =>output<=“1111011”;
WHEN OTHERS=>NULL;
END CASE;end process;
END a;
小数点产生器
LIBRARY ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity DP is port(SELDP:in std_logic_vector(1 downto 0);
DPout:out std_logic);end DP;architecture a of DP is begin
process(selDP)begin
if
selDP=“10” then DPout<='0';
elsif
selDP=“01” then DPout<='0';
elsif
selDP=“00” then DPout<='1';――在高4位整数输出时，输出
else null;
――小数点DP
end if;end process;end a;
顶层文件
library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity V_WATCH is
port(clkK,EOCC:in std_logic;
DD:IN std_logic_vector(7 downto 0);
clk3,CLR3:IN STD_LOGIC;
OEE,START,ALEE,ADDAA:OUT STD_LOGIC;
DPOUT:OUT STD_LOGIC;
Qoutput:out std_logic_vector(6 downto 0);
Qselout:out std_logic_vector(1 downto 0));end V_WATCH;architecture a of V_WATCH is
――元件例化 COMPONENT DP port(SELDP:in std_logic_vector(1 downto 0);
DPout:out std_logic);END COMPONENT;COMPONENT del7 PORT(input : IN STD_LOGIC_vector(3 downto 0);
output
: OUT STD_LOGIC_vector(6 downto 0));END COMPONENT;COMPONENT mux3_1 port(sel:in std_logic_vector(1 downto 0);A,B,C:in std_logic_vector(3 downto 0);Mselout:out std_logic_vector(3 downto 0));END COMPONENT;COMPONENT ad port(st,eoc:in std_logic;
d:in std_logic_vector(7 downto 0);
oe,sta,ale,adda:out std_logic;
q:out std_logic_vector(7 downto 0));END COMPONENT;COMPONENT C3 PORT(clk,clr: IN STD_LOGIC;
qout: OUT std_logic_vector(1 downto 0));END COMPONENT;COMPONENT BCD PORT(V:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
HB,LB:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);
BVALUE:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);
BCD_L,BCD_M,BCD_H:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END COMPONENT;signal a:
std_logic_vector(1 downto 0);SIGNAL SBCD_L,SBCD_M,SBCD_H: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL b:
STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL q:
STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SIGNAL BBCD:
STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);
BEGIN U1:AD
PORT MAP(CLKK,EOCC,DD,OEE,START,ALEE,ADDAA, q);U2:BCD
PORT MAP(q,BCD_L=>SBCD_L,BCD_M=>SBCD_M,BCD_H=>SBCD_H);U3:C3
PORT MAP(CLK3,CLR3,a);
U4:MUX3_1 PORT MAP(SELOUT,SBCD_L,SBCD_M,SBCD_H,DI);U5:DEL7
PORT MAP(b, Qoutput);U6:DP
PORT MAP(a,DPOUT);QSELOUT<=a;end a;
第二篇：电压表主程序模块
/**电压表主程序模块*/
#include
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int void result(uchar);uchar value=0;#include“adc0809.h” #include“lcd1602.h” uchar str[5];uchar volt[7];
uchar a=0+0x30;uchar str1[11]=“tanxiaopin”;sbit CLK=P0^7;uint n;
void main(){
//uint i;ADC0809_init();lcd_init();while(1){
lcd_zifu(str1,0x01);
value=AD();//原值
str[0]=value/100+0x30;
str[1]=value%100/10+0x30;
str[2]=value%10+0x30;
result(value);
lcd_data(str,0x40);
lcd_data(volt,0x46);
} while(1);}
void result(uchar v)//转换成电压值 { float a;a=(v/255.0)*500.0;volt[0]=((int)a)/100+0x30;volt[1]='.';volt[2]=((int)a)%100/10+0x30;volt[3]=((int)a)%10+0x30;volt[4]=' ';volt[5]='V';} void t1(void)interrupt 3
{
CLK=~CLK;
}
/*ADC0809程序模块*/
#include
sbit ST=P0^4;sbit EOC=P0^5;sbit OE=P0^6;//sbit CLK=P0^7;sbit ADDA=P0^0;sbit ADDB=P0^1;sbit ADDC=P0^2;
sbit ALE=P0^3;
uchar v;//保存IN0和经AD转换后的数据 /*非精确演示函数*/ void delay(ms){ uint i,j;
for(i=ms;i>0;i--)
for(j=125;j>0;j--);}
void ADC0809_init(){ TMOD=0x20;TH1=(255-250);TL1=(255-250);EA=1;//开总中断
ET1=1;//开定时器1中断
TR1=1;//启动定时器1
ST=0;
OE=0;ALE=0;} /*用中断做一个500K HZ的时钟信号*/
/******AD转换函数*******/ uchar AD(){ uchar temp=0;ST=0;//EOC=1;// ALE=1;ADDA=0;ADDB=0;ADDC=0;
delay(1);// ALE=0;
//OE=0;
ST=0;
ALE=1;
ST=1;
ALE=0;
ST=0;
delay(2);
while(EOC==0);
OE=1;
temp=P2;
delay(2);
OE=0;
return temp;}
/*ADC0809 模块封装头文件*/ void ADC0809_init();uchar AD();
/*LCD1602液晶显示模块*/ #include
void lcd_1602(uchar comm);void lcd_write(uchar dat);
bit lcd_busy();sbit busy=P3^7;extern void delay(uint);
/***************************** 1602液晶写命令函数 参数： 返回值：无
******************************/ void lcd_1602(uchar comm){ while(lcd_busy());//查忙
rs = 0;rw = 0;en = 0;
_nop_();P3 = comm;_nop_();en = 1;_nop_();_nop_();en = 0;} /***************************** 1602液晶写数据函数 参数： 返回值：无
******************************/ void lcd_write(uchar dat){ while(lcd_busy());//查忙
rs = 1;
rw = 0;
en = 0;
_nop_();
P3 = dat;
_nop_();
_nop_();
en = 1;
_nop_();
_nop_();
en = 0;}
/***************************** 1602液晶初始化函数 参数：无 返回值：无
******************************/ void lcd_init(){
delay(15);lcd_1602(0x38);delay(3);lcd_1602(0x38);
delay(3);lcd_1602(0x38);delay(3);lcd_1602(0x08);lcd_1602(0x01);delay(3);lcd_1602(0x06);lcd_1602(0x0c);} /***************************** 1602液晶读忙标志 参数：无 返回值：无
******************************/ bit lcd_busy(){
bit result;rs = 0;rw = 1;en = 1;delay(2);result = busy;en = 0;return result;}
/***************************** 1602液晶写字符 参数： 返回值：无
******************************/ void lcd_zifu(uchar *p,uchar wei){ uchar temp;lcd_1602(0x80+wei);/*temp= *p;while(temp!=' '){
lcd_write(temp);
p++;
temp=*p;}*/ for(temp=*p;temp!=' ';p++,temp=*p)
lcd_write(temp);
delay(10);}
void lcd_data(uchar *p,uchar wei){ uchar temp;lcd_1602(0x80+wei);for(temp=*p;temp!=' ';p++,temp=*p)
lcd_write(temp);delay(10);} /*LCD1602液晶模块封装*/ void lcd_init();void lcd_zifu(uchar *p,uchar wei);void lcd_data(uchar *p,uchar wei);
第三篇：物理教案-电压表
[物理教案－电压表]
教学目标知识目标
1、知道电压表的用途和表示符号；
2、掌握电压表的量程、刻度方法、连接方法及调“零”方法.能力目标
1、培养学生的观察能力；
2、会正确使用电压表并能正确地读出电压表的示数.情感目标
培养学生热爱仪器、认真细心、实事求是的科学态度.教学建议教材分析
本节主要内容为两部分：一是电压表的读数，二是电压表的使用.这些知识均需要通过观察和实验获得，因此必须利用实物或挂图进行教学，注意培养学生的观察能力和重视实践的良好习惯.教材介绍了四种外形不同的电压表，目的是让学生了解形状各不相同、测量范围各不相同，然后要向学生说明我们物理实验室用的电压表示要求熟练掌握的.在实际测量电压中，要选用电压表的量程.选用电压表量程时，首先要知道刻度盘上每个大格和每个小格所代表的电压值，对于有两个量程的电压表要分清它们对应的刻度线所表示的电压值.这一点是学生容易错的，要通过反复练习是学生掌握.电压表的使用是本节的重点，首先是根据实际需要量程正确地接入电路，其次是根据选用的量程正确记录测量数据.这部分内容教学，教师要先做好示范，然后让学生反复练习.教法建议
1．首先要从生活实际中提出问题，引起学生思考，在学生需求状态下引入课题.例如：你家中的用电器，如收音机、电子钟、电风扇等，它们的工作电压各不相同.你知道它们的电压是怎样得到的吗？用什么仪表？怎样测量？ 2．接下来介绍教材图6-
5、6-7形状不同、量程不同的各式电压表.（可以根据自己学校实际情况酌情处理）.3．着重介绍物理实验室现有的学生用的电压表的量程和读数.对于选用的电压表的量程，要知道刻度盘上每个大格和每个小格所表示的电压值.着重练习有两个量程的电压表读数.读数是一件认真细心做的事.要仿照教材上图6-6的电压表表头，做一个较大的刻度盘供学生练读.在学生已使用过电流表的基础上，可以介绍电压表调零知识.当指针在电路未接通时不指在零位置，需用螺丝到调节中间旋钮，直至调到指针指在零位置为止.若无法调到零位置时，读数要计入这个差值.4．电压表的使用，可以按课文顺序，对每一条使用电压表的规则，先画图说明，接着进行操作演示，并要求学生认真观察.准备演示实验时，要注意如下两方面：（1）增大观察对象的能见度和清晰度.如用大型电表，利用幻灯放大，布线分开适当距离等，利用活动指针练习读数.（2）提高仪器放置的位置，尽可能使每给学生都能看到.建议自制一些试教板，将部件安放在试教板上，竖直地挂起来，边讲边操作.最后将电压表的使用根电流表的使用进行对比，做出小结.它们的共同点是：①都要选择量程；②都要在弄清最小刻度值后再度数；③都要使电流从正接线柱流进，从负接线柱流出.它们的不同点是，：①电流表是串联在被测电路中，电压表要与被测电路并联；②电流表的两个接线柱不允许直接接到电源的两个极上，而电压表在被测量范围内，可以这样连接.使用多个量程的电压表测量电压时，如果不能预先估计被测电压的大小，应先用哪个量程试触，为什么要这样做？这是实际生活中常遇到的问题，组织学生讨论课深化使用电压表的知识.试触方法是学生应该学会的，教师要根据学生情况对电压表的试触做一次示范.告诉学生，试触时宜用单根导线从侧面试触，这样可在看到指针偏转超出最大刻度时立即移开导线.教学设计方案教学单元分析 本节教学重点是电压表的使用，电压表的使用包括电压表的读数和电压表的连接.在电压表连接时，首先要选择量程，其次是把电压表并联在被测电路中，让电流从正接线柱流入，从负接线柱流出.本节的难点是根据电压表不同的量程去读数.应当通过反复练习让学生掌握.教学过程分析 1．通过比较电流表和电压表，加深对电压表的印象，培养学生的观察能力.在前面学完电流表使用的基础上，学习电压表有类似之处.因此在教学时，首先提出测电压的必要，其次指出测电压的仪表叫电压表.在介绍了电压表之后，要把电压表与学过的电流表进行比较.可以让学生进行观察比较，方法是每两个学生位一组，课桌上摆放一块电流表和一块电压表，看一看表头的标记有什么区别？表盘的标度有什么区别？表盘的接线柱标记有什么区别？ 2．介绍与量程对应的表头读数.在使用电压表测电压前，要先估计被测电压值，再确定量程.确定量程后，介绍读数方法.照上图做表头试教板，移动指针练习读数.3．教师示范连接电压表，侧小灯泡两端电压.在连接教材图6-8电路用电压表测灯泡两端电压过程中，向学生介绍电压表的使用规则（教材中的三条）.4．教师可以组织学生练习连接电压表测小灯泡两端电压.在实验室每两个学生为一组进行练习.板书设计：探究活动【课题】电压表的种类、原理、构造.【组织形式】学生小组【活动方式】
制订分类课题：1种类2原理3构造 制订查阅和查找方式：
物理教案－电压表
第四篇：电压表教案
电压表
1)电压表的连接
通过大家的努力,我们对电池及电压已有所了解。如果老师现在有几节不同的电池,由于不小心将电池上标称的电压值磨掉了看不清楚,但必须知道其电压值是多少,大家可以帮助我吗? 我们可以利用电压表测量电池的电压，电路中电流的大小用电流表测量，电压的大小可以用电压表来测量。
1.a)b)c)认识电压表
该电压表的零刻度线在表盘的最左端。
该电压表有三个接线柱，两个量程。一个公共的“-”接线柱和两个“+”接线柱。使用“-”和“3”两个接线柱时，量程是3 V，刻度盘上每一大格表示“1 V”，每一小格表示“0.1 V”；使用“-”和“15”两个接线柱时，量程是15 V，刻度盘上每一大格表示“5 V”，每一小格表示“0.5 V”。电压表中间的旋钮可以调零。
电压表读数（二要、一不、二看清）
二要：电压表要并联在被测电路的两端，要使电流从电压表的“+”接线柱流入，从电压表的“-”接线柱流出。
一不：被测电压不能超过电压表的量程。
二看清：读数时一要看清电压表所用的量程；二要看清每一小格所表示的数值。d)2.a)
b)c)
小结
板书
注意：如果正、负接线柱接反了，指针会反向偏转，即向没有刻度的方向偏转。如果被测电压超过了电压表的量程，电压表的指针可能会超出刻度盘上的刻度线。
注意：如果正、负接线柱接反了，指针会反向偏转，即向没有刻度的方向偏转。如果被测电压超过了电压表的量程，电压表的指针可能会超出刻度盘上的刻度线。
习题：
1.在图所示的电路中，开关闭合后，会出现的情况是（）
A．电流表鱼电压表都被烧坏 B．电流表与电压表都不会被烧坏 C．只有电压表会被烧坏
D．电流表、电源可能会被烧坏
2.如图9所示，设计电路图，要求亮灯串联，电压表测量两灯的总电压
第五篇：电压、电压表教案
电压 电压表
教学目的
1．知道电压的作用。知道电源是提供电压的装置。
2．知道电压的单位。能对电压的不同单位进行变换。
3．记住干电池、家庭电路的电压值。教具
U形管连通器一个，干电池一节，小灯泡一个，开关一个，导线若干条。教学过程
1．复习
(1)把一节干电池、小灯泡、开关放在示教板上，请一位同学按所画电路图，用导线将电路连接起来(连接电路之前，开关应当是断开的)。
(2)提问：什么叫电路，它由哪几部分组成？
2．引入新课
演示：闭合示教板上电路中的开关，灯泡亮了，说明电路中产生了电流。
提问：电流是怎样形成的？
取下电路中的干电池，闭合开关，灯泡不发光。
提出问题：在这种情况下，为什么电路中不能形成电流，电源的作用是什么？
3．进行新课
为了说明在什么情况下才能形成电流，我们先用水流作比喻，看看水流是怎样形成的？
提问：将装有水的U形管连通器的底部用止水钳夹住，两管内水面相平。打开止水钳，两管内的水会不会发生流动？
演示：向U形管左管内加水，使左管水面高出右管水面(图1)。(提问：打开止水钳，两管内的水会不会发生流动，如果发生流动，水怎样流动？)打开止水钳，水从左管向右管流动。
提出问题：为什么在连通器里的水面相平时，水不发生流动，而在左管水面高时，水从左管流向它的右管？U形管中的水能不能持续不断地流动？
(利用投影幻灯片或电脑设计程序表现出连通器水流的动态过程，反映出在这一过程中，水位的变化和连通器底部液片受到的压强变化的情况。见图2所示。)
可见，水位差(又叫水压)是使水定向流动形成水流的原因。
下面我们再来看一看如图3所示的复合投影幻灯片(或用电脑设计程序表示出它的动态过程)。
甲图中A处的水位高于B处的水位，打开阀门，管中的水从A处通过涡轮向B处流动，水的流动使涡轮转动。A处的水面下降，B处的水面上升，当A、B两处水面相平时，水位相同，水停止流动，涡轮不再转动，幻灯片要显示上述过程。可见，水位差(水压)使水管中形成水流。
现在，我们用一台抽水机不断地把水从B处抽到A处(如图3乙所示，将抽水机置入，同时表现出抽水的动态情况)、使A处的水总比B处的水位高，由于水管两端总保持一定的水位差(水压)，于是水管内就有持续的水流。
下面我们来看看图4所示的电路(示数板上接好的简单电路)的情况。
电源的正极聚集有大量的正电荷，负极聚集有大量的负电荷，在电源的正、负极之间就产生了电压。这个电压使电路中电荷发生定向流动，使正电荷从正极流向负极，或者使负电荷从负极流向正极，于是在电路中产生了电流。
可见，电压是使电路中形成电流的原因。
在电路中，电源在工作时不断地使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，保持电路两端有一定的电压，使电路中有持续的电流。电源是提供电压的装置。
板书：<电压使电路中形成电流，电源是提供电压的装置。电压用符号U表示>
在图3所示装置中，不同的抽水机可以在水管两端产生不同的水位差，即大小不同的水压。同理，不同的电源可以在电路的两端产生大小不同的电压，为此，首先要确定电压的单位。在国际单位制里，电压的单位是伏特，简称伏(V)。此外，常用单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)等。介绍它们的换算关系。
板书：<在国际单位制里，电压的单位是伏特(V)>
看课本几种电压值的图。
要求记住的电压值有：
一节干电池电压：1.5伏。
家庭电路的电压：220伏。
对人体安全的电压：不高于36伏。
练习题：
(1)电压使电路中形成______，______是提供电压的装置。
(2)220伏=______千伏=______毫伏。
4．小结
这节课讲授的电压是电学中又一个重要的物理量。由于知识所限，我们用水流作比喻讲述了电压使电路中形成电流。电源是提供电压的装置。要知道电压的单位，会进行单位变换。此外，还要记住干电池和家庭电路电压值。
(四)说明
1．“电压”这堂课既是重点，又是难点，不易被学生掌握。对于初学电学的学生来说，只要求知道电压是电路中形成电流的原因，电源是提供电压的装置和电压的单位。至于电压的定义、公式和电压的单位──伏特的物理意义留待高中再讲，在这节课内不要出现这些内容，否则因难度过大使学生不能接受。
2．用水流作比喻来讲电压，对于学生来说形象、生动，容易被学生所接受。在这里利用水压引出电压，从而认识电压使电路中形成电流。
3．为了使学生便于理解，在讲水流的形成时，最好用复合幻灯片模拟出它的动态过程。有条件的，用电脑设计出程序，将有更好的效果。
实验：用电压表测电压
教学目的
1．会按照电压表使用规则正确使用电压表，会选择电压表的量程和试触，会正确读出电压表的示数。
2．会用电压表测量电池的电压。通过实验研究串联电池组和并联电池组的电压跟每节电压的关系。
3．通过实验研究串联电路、并联电路中的电压关系。实验器材
学生实验：每组一个学生电源(或三节干电池)，一只学生电压表，两个阻值不同的小灯泡，一个开关，导线若干。
演示实验：教学电压表一只，电源一个，开关一个。教学过程
1．复习
提问：
(1)怎样区分电压表和电流表？
(2)电压表和电流表在使用规则上，有哪些不同之处？有哪些相同之处？
2．引入新课
演示实验：将教学电压表通过开关与电源的正、负极相连，见图①。
提问：
(1)这种接法行不行？测出的是哪个元件两端的电压？
(2)在接线过程中要注意哪些问题？(注意：开关断开；并联在被测电路两端，电流从电压表“+”接线柱流进，从“-”接线柱流出；量程的选择和试触。)
(3)读出电压表的示数。
这个示数就是电源的电压。
3．进行新课
介绍这堂课的实验目的和所研究的内容。
实验的目的是：
(1)练习用电压表测干电池电压和一段电路两端的电压。
(2)研究干电池串联和并联时的电压关系；串联电路、并联电路中的电压关系。
这次实验分两个部分进行。
第一部分：测干电池电压，研究干电池串联、并联时的电压关系。
一、先取三节干电池，分别测出每节电池的电压。再将这三节干电池按图②串联成电池组，测出串联电池组的电压，将测得的数据记到表1内。分析串联电池组的电压跟各节干电池电压之间的关系，写出结论。
二、将两节相同的干电池按图③并联组成电池组，用电压表测这个并联电池组的电压，将测量数据填入表2内。分析并联电池组的电压跟每节电池的电压之间的关系，写出结论。
表1：串联电池组的电压
结论：________________。
表2：并联电池组的电压
结论：__________________。
第二部分：研究串联电路和并联电路的电压关系
一、按图④将L1、L2组成串联电路，用电压表分别测出：灯泡L1两端的电压U1，灯泡L2两端的电压U2，灯泡L1与L2串联的总电压U。要求：
先在作业本上画出将电压表接入电路的三幅电路图，并标出电压表的“+”、“-”接线柱。学生自己设计记录表格，做好记录后，分析实验结果，写出结论。
二、按图⑤，将L1、L2组成并联电路，用电压表分别测出灯泡L1两端的电压U1，灯泡L2两端的电压U2，A、B两点之间的总电压U。要求：
先在作业本上画出将电压表接入电路的三幅电路图，并标出电压表的“+”、“-”接线柱。学生自己设计记录表格；做好记录后，分析实验结果，写出结论。
实验完毕，断开电源，整理仪器，进行讲评。
4．小结
由学生汇报实验数据和所得到的结论。
(1)串联电池组的电压等于各节电池的电压之和。并联电池组的电压等于每节电池的电压。
(2)串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。在并联电路里，各支路两端的电压相等，并且总电压等于各支路两端的电压。
练习题：(1)一个小电动机工作时，要求电源电压是6伏，要用几节干电池，怎样连接？
(2)在图⑥甲中，VA=6伏，VB=______，VC=______，在乙图中，V1=2伏，V=6伏，V2=______。
(四)说明
用电压表测电压的实验，对于大多数学生来说，并不困难。教师在教学中应注意：
1．严格要求学生按电压表使用规则进行实验操作。
2．培养能力，其中包括：按要求画电路图，自己设计记录表格，分析归纳得出结论。
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