AT89C51单片机的智能交流电压表设计+PCB电路图(3)

1.3.3斜波式V/T变换型 第二种是斜坡型V/T转换电压表。基本原理是将输入电压Ux与随时间线性变化的电压(即斜坡电压)进行比较。测得的输入电压按一定的


1.3.3 斜波式V/T变换型

第二种是斜坡型V/T转换电压表。基本原理是将输入电压Ux与随时间线性变化的电压(即斜坡电压)进行比较。测得的输入电压按一定的比例转换为时间间隔,随后电子计数器对在此时间间隔内的脉冲数进行计数,以表示测量电压的模拟电压。该电路的优点是电路逻辑和设计结构比较简单,成本相对较低。在低需求的情况下,例如低端数字万用表和数字面板表,经常使用这种线路。如国产PZ-17,DYJ-2,SD-02,SE-2型就是采用这种电路结构。

1.3.4 脉冲调宽型

第四种是脉宽调制数字电压表。它是集成数字电压表的一个分支,它将被测输入电压调制到脉冲宽度中,使得脉冲的宽度与被测电压的大小成正比关系。然后计算正脉冲宽度和负脉冲宽度之间的差值。其优点是:

(1)只使用一个积分器进行积分,从而降低了对积分电容器,电阻器和其他元件的要求。保证了整机的准确性。

(2)理论上可以完全抑制工频干扰,还可以抑制过零干扰。

(3)易于实现双重浮动保护,提高共模干扰抑制比。

为了使积分器的非线性得到很好的补偿,在每个测量周期内执行4次往返积分,这样减少了非线性误差。缺点是转换时间长,转换速度慢。当每个样本的漂移变化率反映出来时,反应时间太长会影响自我效能。

1.3.5 三次积分式

第五种是三次积分A/D转换。一次为粗积分,一次为精积分。这样做的目的是缩短积分时间,并保证原有的准确度,并且测量速度是双积分式的速度提高约85倍。

1.3.6 剩余电压再循环型

第六种是剩余电压再循环式数字电压表,其原理与差分法模数转换器转换器非常相似。其优点是变换器的分辨力更高,转换速度更快,缺点是对放大器,存储器电容,采样保持电路和开关质量要求仍然很高。

1.4 本论文的主要内容

本论文的主要内容是设计一套以单片机为核心的数字交流电压表,精确度为0.5级,量程设计在0-12V。

(1)本文重点在于A/D转换模块电路的设计,标准电源电路的设计,主控芯片单片机设计,数字显像管设计和选用,单片机C语言编程。

(2)本文难点在于主控芯片的编程软件的选用及编程语言的选择,数码管显示电路的设计,没有既定统一的软件平台和硬件平台。

2 方案设计以及探讨

2.1 方案论述

通过资料查阅比较常见且能进行A/D转换的芯片有ADC0809、ADC0832,ADC574、TCL2543、CD4511、MC1413、MC1403、MC14433、CC7106和ICL7107等。通用芯片如AT89C51,PIC16C63和MC14433等,本文根据单片机的不同功能设计了三套程序。