16【毕业设计】数字式智能电压表设计文档

逻辑电平转换单元完成到的电平转换，因此这种多路开关输入电平范围广，数字量输入为，模拟量可达，这也是为什么将初始量程设置为最高挡的原因。

二进制译码器用来对选择输入端的状态进行译码，并控制开关电路，使路开关接通，从而使输入输出通道相连。

换程控制电路的原理示意图如图所示。

该电路由分压电路多路模拟开关和单片机口组成。

其作用是按输入条件信号欠量程信号原量程信号送给单片机进行判断，然后由单片机输出量程控制信号送入模拟开关的口选择相应通路选通，其满足下面要求的量程信号有几挡量程，就有几种对应的不同量程信号。

在任何时刻，都不允许有个以上量程同时有效欠量程时，量程信号应由高输出换程信号送给换程电路。

图欠量程识别电路换程控制电路多路开关简介是个双向通道多路开关，它有个二进制控制输入端和个禁止输入端，并由位二进制信号来路才用中的只运放构成下限阀值比较器，当小于时，输出低电平，表示欠量程信号当大于时，输出高电平，表示量程合适。

将量程信号送给单片机进行高低电平判断，进而辨力提高了倍。

倍放大电路图倍放大电路欠量程识别电路因为初始电压量程设置为最高挡，因此只需要欠量程信号比较即可调节量程。

欠量程识别电路的原理示意图如图所示。

该电共模抑制比以及极宽的供电电源范围从。

倍放大器电路如图所示。

利用运算放大器，可以把的电压放大到。

如果把它应用在基本量程为的数字电压表上就相当于把分中要采用高精度运算放大器或测量放大器。

高精度运算放大器，它具有极低的失调电压和偏置电流，温漂系数为，长期稳定性能指标为每月。

具有较高的共模输入范围，以实现反相运算同相运算和差动运算等。

由于经传感器变换后的模拟电压信号有时是很微弱的微伏级信号，而般的通用放大器都具有毫伏级的失调电压和每度数微伏的温度漂移，显然是不能用于放大微弱信号的。

因此在设计速度和单片机换程信号。

倍放大器电路通常，检测信号的放大采用集成运算放大器。

运算放大器可以实现模拟信号的加减微分积分等运算。

运算放大器电压增益高，输入阻抗大，输出阻抗小，根据负反馈电路的接法，可可先使仪表复位到最高挡，再由电路自动根据减至合适量程为止。

以上过程由硬件电路与单片机实现。

整个接口的测量精度取决于放大电路的精度和欠量程识别电路的精度和稳定性，而换程速度则取决于多路模拟开关的响应转换器的输入上限作为其上限阀值，以作为其下限阀值为欠量程。

若欠量程，则由换程控制电路控制量程由高到低变化至放大电路输出大于。

若输入变化后电路组成。

结构框图如图所示。

图电路工作原理如下当电路上电后，换程控制电路自动将量程设置为最高挡，即衰减为，然后欠量程识别电路对放大后的输出进行判断。

判断标准是以和它相配的如图所示。

图自动量程接口切换电路基本原理自动量程切换接口由倍放大器电路欠量程识别电路换程控制是，正是电路本身具有的放大作用，才保证了其几乎没有损失地进行的信号转换。

因此，这里使用的是低功耗的高阻输入运算放大器，其不灵敏区仅仅只有左右，其在普通数字万用表中大量使用，电路大同小异。

容和还为提供个合适的偏置电压，以减小转换器对小信号进行放大时的波形失真。

在本电路中，输入的是的交流信号，输出的是的直流信号，从信号幅度来看，并不要求电路进行任何放大，但，送至对进行转换。

是交流电压档的校准电位器，调整可使整个转换器的电压放大倍数为倍，令仪表直接显示出被测电压的有效值，负半周时，为反向电流提供通路，是运放的频率补偿电是的输入电阻，其阻值极高，典型值达，故可认为两端电压仍维持不变。

因此从整流二极管负极端输出的信号是脉动直流电压，经过由和组成的平滑滤波器可滤掉交流纹波，得到的平均值电压周时导通，截止，的输出电流途经地端，并经过对进行充电。

负半周时导通，截止，电流途经地。

缓慢地放电，放电时间常数但是该电路有个致命缺点即输入交流电压如有直流成分，输出就会立即反映出来，造成很大的变换误差。

方案二改善方案的不足，由运放放大后的交流电压信号，经隔直电容输出，当信号为正半周但是该电路有个致命缺点即输入交流电压如有直流成分，输出就会立即反映出来，造成很大的变换误差。

方案二改善方案的不足，由运放放大后的交流电压信号，经隔直电容输出，当信号为正半周时导通，截止，的输出电流途经地端，并经过对进行充电。

负半周时导通，截止，电流途经地。

缓慢地放电，放电时间常数是的输入电阻，其阻值极高，典型值达，故可认为两端电压仍维持不变。

因此从整流二极管负极端输出的信号是脉动直流电压，经过由和组成的平滑滤波器可滤掉交流纹波，得到的平均值电压，送至对进行转换。

是交流电压档的校准电位器，调整可使整个转换器的电压放大倍数为倍，令仪表直接显示出被测电压的有效值，负半周时，为反向电流提供通路，是运放的频率补偿电容和还为提供个合适的偏置电压，以减小转换器对小信号进行放大时的波形失真。

在本电路中，输入的是的交流信号，输出的是的直流信号，从信号幅度来看，并不要求电路进行任何放大，但是，正是电路本身具有的放大作用，才保证了其几乎没有损失地进行的信号转换。

因此，这里使用的是低功耗的高阻输入运算放大器，其不灵敏区仅仅只有左右，其在普通数字万用表中大量使用，电路大同小异。

如图所示。

图自动量程接口切换电路基本原理自动量程切换接口由倍放大器电路欠量程识别电路换程控制电路组成。

结构框图如图所示。

图电路工作原理如下当电路上电后，换程控制电路自动将量程设置为最高挡，即衰减为，然后欠量程识别电路对放大后的输出进行判断。

判断标准是以和它相配的转换器的输入上限作为其上限阀值，以作为其下限阀值为欠量程。

若欠量程，则由换程控制电路控制量程由高到低变化至放大电路输出大于。

若输入变化后可先使仪表复位到最高挡，再由电路自动根据减至合适量程为止。

以上过程由硬件电路与单片机实现。

整个接口的测量精度取决于放大电路的精度和欠量程识别电路的精度和稳定性，而换程速度则取决于多路模拟开关的响应速度和单片机换程信号。

倍放大器电路通常，检测信号的放大采用集成运算放大器。

运算放大器可以实现模拟信号的加减微分积分等运算。

运算放大器电压增益高，输入阻抗大，输出阻抗小，根据负反馈电路的接法，可以实现反相运算同相运算和差动运算等。

由于经传感器变换后的模拟电压信号有时是很微弱的微伏级信号，而般的通用放大器都具有毫伏级的失调电压和每度数微伏的温度漂移，显然是不能用于放大微弱信号的。

因此在设计中要采用高精度运算放大器或测量放大器。

高精度运算放大器，它具有极低的失调电压和偏置电流，温漂系数为，长期稳定性能指标为每月。

具有较高的共模输入范围，共模抑制比以及极宽的供电电源范围从。

倍放大器电路如图所示。

利用运算放大器，可以把的电压放大到。

如果把它应用在基本量程为的数字电压表上就相当于把分辨力提高了倍。

倍放大电路图倍放大电路欠量程识别电路因为初始电压量程设置为最高挡，因此只需要欠量程信号比较即可调节量程。

欠量程识别电路的原理示意图如图所示。

该电路才用中的只运放构成下限阀值比较器，当小于时，输出低电平，表示欠量程信号当大于时，输出高电平，表示量程合适。

将量程信号送给单片机进行高低电平判断，进而输出换程信号送给换程电路。

图欠量程识别电路换程控制电路多路开关简介是个双向通道多路开关，它有个二进制控制输入端和个禁止输入端，并由位二进制信号来选择个通道中的个通道。

当为时，通道断开，禁止模拟量输入当为，通道接通，允许模拟量输入。

逻辑电平转换单元完成到的电平转换，因此这种多路开关输入电平范围广，数字量输入为，模拟量可达，这也是为什么将初始量程设置为最高挡的原因。

二进制译码器用来对选择输入端的状态进行译码，并控制开关电路，使路开关接通，从而使输入输出通道相连。

换程控制电路的原理示意图如图所示。

该电路由分压电路多路模拟开关和单片机口组成。

其作用是按输入条件信号欠量程信号原量程信号送给单片机进行判断，然后由单片机输出量程控制信号送入模拟开关的口选择相应通路选通，其满足下面要求的量程信号有几挡量程，就有几种对应的不同量程信号。

在任何时刻，都不允许有个以上量程同时有效欠量程时，量程信号应由高到低变化，已在最低量程时仍欠量程，则维持最低量程不变化量程合适时，维持原量程不变④每挡量程都能达到并保持当量程为最低挡时仍欠量程，则维持原量程不变化电路上电时，量程信号从最高挡起步。

测量电压图换程控制电路上电时电路的量程起步则由单片机口解决，即初始设置为。

④应用电路自动切换接口电路如图所示。

考虑到量程挡位因素，我们将欠量程识别电路的基准电压值取。

表示左移表示位表示位表示点矩阵表示点矩阵表示行显示行表示行显示行内部正在动作可接收指令或数据码液晶显示部分与的接口如图所示用的口作为数据线，用分别作为的。

其中是下降沿触发的片选信号，是读写信号，是寄存器选择信号本模块设计要点如下显示模块初始化首先清屏，再设置接口数据位为位，显示行数为行，字型为点阵，然后设置为整体显示，取消光标和字体闪烁，最后设置为正向增量方式且不移位。

向的显示缓冲区中送字符，程序中采用个字符数组，个显示字符，另个显示电压数据，要显示的字符或数据被送到相应的数组中，完成后再统显示首先取个要显示的字符或数据送到的显示缓冲区，程序延时，判断是否够显示的个数，不够则地址加取下个要显示的字符或数据。

图液晶与的接口通讯模块内部已集成通信接口，只需扩展片芯片将输出信号转换成协议规定的电平标准，是种双组驱动器接收器，每个接收器将电平输入转换为电平。

每个驱动器将输入电平转换为电平。

即接口，就是把转换为到电位转换为到再经输出，接收时由输入，把到电位转换为，到转换为。

的工作电压只需，内部有振荡电路产生正负电位。

图元件图图元件引脚图单片机最小系统包括晶体振荡电路复位开关和电源部