新型交流數字電壓表設計
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
3．1 電壓信號衰減電路
電壓信號衰減電路如圖2所示。為了在輸入大電壓時(shí)不損壞電壓表內部器件先對電壓進(jìn)行衰減，該設計中用阻抗進(jìn)行1：100衰減，為防止衰減后信號電壓過(guò)小又通過(guò)運算放大電路以及多路開(kāi)關(guān)CD4052進(jìn)行信號放大，其中的5．1 V穩壓管起過(guò)壓保護作用。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/181185.htm
3．2 量程自動(dòng)切換電路
量程的自動(dòng)切換由初設量程開(kāi)始，直至選出最佳的量程為止。量程自動(dòng)切換電路如圖3所示，控制開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)都有一個(gè)短暫的過(guò)程，為解決這個(gè)問(wèn)題系統中采用軟件延時(shí)，然后再進(jìn)行測量與判斷。為了避免相鄰兩量程交叉點(diǎn)上可能出現的跳動(dòng)，在程序中把低量程的上限比較值和高量程的下限比較值之間設計了一定的重疊范圍。該單元中運算放大器與多路模擬開(kāi)關(guān)CD4052的其中一組開(kāi)關(guān)執行相應量程的選擇，另一組開(kāi)關(guān)接LED的小數點(diǎn)，選擇不同量程時(shí)分別點(diǎn)亮相應LED的小數點(diǎn)位。CD4052的A、B以及INH分別接單片機P21，P20，P22。
3．3 采樣保持器
在測量交流電壓時(shí)，A／D轉換器的轉換誤差與信號的頻率成正比。為了提高模擬量輸入的頻率范圍，故選用采樣保持器。在此設計中采用LF398作采樣保持器，采樣保持器的原理結構圖如圖4所示，保持電容Cn取值和采樣頻率以及精度有關(guān)，常選510～1 000 pF。一般選用聚苯乙烯，聚四氟乙烯等高質(zhì)量的電容器。
3．4 A／D轉換電路
A／D轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的器件或裝置，是一種模擬系統和計算機之間的接口，在數據采集和控制系統中得到了廣泛的應用。常用的A／D轉換方式有逐次逼近式和雙斜積分式，考慮到前者轉換時(shí)間短，因此選用逐次逼近式A／D轉換器。AD574為12位逐次逼近式A／D轉換器，分辨率為1／212，轉換時(shí)間25μs。在本系統中的量程選用雙極性-5～+5 V，與AT89C51的接口電路如圖5所示。AD574的12／8引腳接+5 V，一次輸出12位轉換結果，3，5腳分別接至單片機控制總線(xiàn)的P3．1，P3．2，CE接單片機P3．0，狀態(tài)引腳(STATUS)接單片機的P1．7。AD574的12引腳和10引腳接兩個(gè)0．1 kΩ的電位器，分別用于零點(diǎn)調整和滿(mǎn)刻度調整。AD574的數據輸出線(xiàn)與單片機數據總線(xiàn)的連接時(shí)，12位分別接單片機的P0．0～P0．7和P1．0～P1．3。
3．5 顯示電路
顯示電路如圖6所示，電路采用了簡(jiǎn)單的軟件譯碼移位輸出的方法，串行數據經(jīng)單片機的P3．6輸出至74LS164，四個(gè)74LS164將串行數據轉換成并行數據送數碼管字型口顯示，74LS164的時(shí)鐘信號由單片機的P3．7提供。數碼管選用共陰極型。
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