【正文】 圖。然后將將接收到的數(shù)據(jù)直接送到單片機(jī)串口或經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到計(jì)算機(jī)。然后在等待至少 5ms后（接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時(shí)間）才可以發(fā)送任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。 開(kāi)始 TH0=0。其中轉(zhuǎn)換子程序是在主程序中調(diào)用的，目的是為了不占用很長(zhǎng)的中斷時(shí)間。硬件是軀體，軟件是靈魂，當(dāng)系統(tǒng)的硬件電路確定之后，系統(tǒng)的主要功能還要靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且軟件的設(shè)計(jì)在很大程度上就決定了產(chǎn)品的性能。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此， LabVIEW 是一個(gè)面向最終用戶的工具。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。 20 表 RS23 RS42 RS485之間的電氣參數(shù)比較 Tab RS232, RS422, RS485Between Electrical Parameters 規(guī)定 RS232 RS422 R485 工作方式 單端 差分 差分 節(jié)點(diǎn)數(shù) 1 收、 1 發(fā) 1 發(fā) 10 收 1 發(fā) 32 收 最大傳輸電纜長(zhǎng)度 50 英尺 400 英尺 400 英尺 最大傳輸速率 20Kb/S 10Mb/s 10Mb/s 最大驅(qū)動(dòng)輸出電壓 +/25V ～ +6V 7V～ +12V 驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)電平 (負(fù)載最小值 ) 負(fù)載 +/5V～ +/15V +/ +/ 驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)電 平 (空載最大值 ) 空載 +/25V +/6V +/6V 驅(qū)動(dòng)器負(fù)載阻抗 (Ω ) 3K～ 7K 100 54 擺率 (最大值 ) 30V/μs N/A N/A 接收器輸入電壓范圍 +/15V 10V～ +10V 7V～ +12V 接收器輸入門限 +/3V +/200mV +/200mV 接收器輸入電阻 (Ω ) 3K～ 7K 4K(最小 ) ≥12K 驅(qū)動(dòng)器共模電壓 3V～ +3V 1V～ +3V 接收器共模電壓 7V～ +7V 7V～ +12V 在本設(shè)計(jì)當(dāng)中 MAX232 起到了 TTL 信號(hào)和 RS232 信號(hào)之間的電平轉(zhuǎn)換作用。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為 2V至 3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約 15 米，最高速率為20kb/s。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖如下 ： 圖 MAX232的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 Fig The internal structure of MAX232 收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地，如從 DTE 設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)在使用 DB25連接器時(shí)是 2 腳相對(duì) 7 腳（信號(hào)地）的電平， DB25 各引腳定義參見(jiàn)圖 1。該電路中的點(diǎn)陣液晶顯示模塊獨(dú)占 Atmega16 的相應(yīng)口線，與其他硬件電路及地址無(wú)關(guān)，所以 CS 端可直接接地， RP 為對(duì)比度調(diào)節(jié)電位器， R C1 組成上電復(fù)位電路， C C3 為電源濾波電容。其中 12232F 的數(shù)據(jù)線 DB0～ DB7 與 PB 口相連，RS 控制引腳與 PC0 腳相連?？赏瓿蓤D形顯示 ,也可以顯示 2 個(gè) (1616 點(diǎn)陣 )漢字。其中，段位式 LCD 和字符式 LCD 只能用于字符以下的簡(jiǎn)單顯示，不能滿足圖形曲線及漢字顯示的要求。當(dāng)在玻璃電極上加上電壓后，在電場(chǎng) 作用下，液晶的扭曲結(jié)構(gòu)消失，其旋光作用也消失，偏振光便可直接通過(guò)。 LED 顯示部分 發(fā)光二極管顯示器 LED 是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中常用的廉價(jià)輸出設(shè)備。 在無(wú)線傳輸?shù)母呔葴y(cè)壓系統(tǒng)中， PTR2020 主要完成對(duì)電壓數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。 9 腳 DIN 輸入數(shù)字 信號(hào)和 10 腳 DOUT 輸出數(shù)字信號(hào)均為標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平信號(hào)，需要發(fā)射的數(shù)字信號(hào)通過(guò) DIN 輸入，解調(diào)出來(lái) 15 的信號(hào)經(jīng)過(guò) DOUT 輸出； 12 腳通道選擇， CS=“0”為通道 1（ ）， CS=“1”為通道 2（ ）； 18 腳電源開(kāi)關(guān)， PWR_UP=“0”為待機(jī)模式； 19 腳發(fā)射允許信號(hào)， TXEN=“1”為發(fā)射模式， TXEN=“0”為接收模式。要發(fā)射的數(shù)據(jù)通過(guò) DIN 端（第 9 腳）輸入。發(fā)射電路包含有：射頻功率放大器，鎖相環(huán) PLL，壓控振蕩器 VCO，頻率合成器等電路。 PTR2020 芯片的介紹 射頻收發(fā)芯片 PTR2020 工作在 433MHz 國(guó)際通用的 ISM 頻段； FSK 調(diào)制和解調(diào)，抗干擾能力強(qiáng)；采用 PLL 頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好；靈敏度高達(dá) 105dBm，最大發(fā)射功率達(dá)到 +10dBm；數(shù)據(jù)速率達(dá) 20Kbit/s；可方便地嵌入各種測(cè)量和控制系統(tǒng)中；在儀器儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無(wú)線抄表系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)遙測(cè)遙控系統(tǒng)等中應(yīng)用。 EA/VPP:外部訪問(wèn)允許。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。 P2 口： P2 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM,定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 12 6K8R1100KR4C2D1D2REFVAGNDAZBOFCAP1CAP2V+DGNDPOCCLKBUSYICL7135~CLKRDSVss SDRCLKQ~QVDDCD401389C52INT0ALEVcc89C52100KR5100KR31uF1uFC3C4C630pC512Y1XTALR210K+5V+5V5VVCCVCC 圖 ICL7135 與 89C52的接口電路 Fig ICL7135and89C52 Interface Circuit 中央控制電路的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)使用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 89C52 單片機(jī)作為微控制器，控制測(cè)壓和無(wú)線傳輸過(guò)程。 在這種情況下，由于定時(shí)器 T0 和 ICL7135 所用的時(shí)鐘不是同一路。 為了使定時(shí)器 T0 的計(jì)數(shù)脈沖的 ICL7135 工作所需的脈沖同步，可以將 ICL7135的 BUSY 信號(hào)接至 AT89C52 的 （ INT0）引腳上，并且將定時(shí)器 T0 的選通控制信號(hào) GATE 倍 1。由于，定時(shí)器 T0 所用的 CLK 頻率是系統(tǒng)晶振頻率的 1/12。因此，系統(tǒng)的連接比較麻煩，且編程也非常復(fù)雜。其中 De integrate（去積分）相的脈沖個(gè)數(shù)反映了轉(zhuǎn)換結(jié)果。 圖 不同 Vid時(shí) ICL7135的時(shí)序圖 Fig Vid ICL7135timing Diagram （ 4） ZEROINTEGRATE（積分器返回零）相 內(nèi)部的 IN連接到 ANLGCOMMON，系統(tǒng)接成閉環(huán)以使積分器輸出返回到零。 （ 3） DEINTEGRATE（去積分）相 該相的基準(zhǔn)用于完成去積分（ DEINTEGRATE）任務(wù)，此時(shí)內(nèi)部 IN在內(nèi)部連接ANLGCOMMON， IN+跨接至先前已充電的基準(zhǔn)電容，所記錄的輸入信號(hào)的極性可確保以正確的極性連接至電容以使積分器輸出極性回零。 （ 2） SINGALINTEGRATE（信號(hào)積分）相 在該相，自動(dòng)調(diào)零環(huán)路被打開(kāi)，內(nèi)部的 IN+和 IN輸入被連接至外部引腳。 ICL7135 的主要性能特點(diǎn)為： 1） 輸入阻抗達(dá) 109Ω以上 ,對(duì)被測(cè)電路幾乎沒(méi)有影響 ； 2）自動(dòng)校零 ； 3）有精確的差分輸入電路 ； 4）自動(dòng)判別信號(hào)極性 ； 5）有超、欠壓輸出信號(hào) ； 6）采用位掃描與 BCD 碼輸出 。{25}腳（ R/H）運(yùn)行／讀數(shù)控制端 。{21}腳（ BUSY）忙狀態(tài)輸出端 。{10}腳（ IN+）被測(cè)信號(hào)正輸入端 。{6}腳（ BUF）緩沖器輸出端 ,接積分電阻 。{2}腳（ VREF）基準(zhǔn)電壓輸入端 。 8 圖 脈沖調(diào)寬式 A/D轉(zhuǎn)換器原理 Fig Pulse width modulation A/D converter principle 在本設(shè)計(jì)中使用的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片是 ICL7135， ICL7135 精度高、抗干擾性能好、價(jià)格低 ,應(yīng)用十分廣泛。上述 A/D 轉(zhuǎn)換器各點(diǎn)波形如圖 211（ b）所示，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，沒(méi)考慮正負(fù)基準(zhǔn)電壓對(duì)積分輸入電壓的影響。當(dāng)三角波的正峰和負(fù)峰超越了兩個(gè)比較器的比較電平+U 和 U 時(shí) ,比較器便產(chǎn)生升脈沖和降脈沖。積分器式 A/D 轉(zhuǎn)換器采樣是間斷的 ,因此不能對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。計(jì)數(shù)器是由微處理器內(nèi)部的 8 位寄存器 B,C,D 級(jí)聯(lián)組成 ,其中寄存器 B 為計(jì)數(shù)器的低 8 位 ,寄存器 D 為計(jì)數(shù)器的高 8 位。圖 210示出了四斜積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理圖。在計(jì)數(shù)時(shí) ,把計(jì)數(shù)器也分成兩段進(jìn)行計(jì)數(shù) :在 T21 期間 ,從計(jì)數(shù)器的高位 (2m 位 )開(kāi)始計(jì)數(shù) ,設(shè)其計(jì)數(shù)值為 NI 在 T21期間 ,從計(jì)數(shù)器的低位 (20 位 )開(kāi)始計(jì)數(shù) ,設(shè)其計(jì)數(shù)值為 N2。除此之外 ,雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器還存在著 零區(qū) 等問(wèn)題。其中 ,廣為采用的有多斜積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器，脈沖調(diào)寬式A/D 轉(zhuǎn)換器等。儀器在自診斷時(shí)測(cè)量該電壓 ,并與存儲(chǔ)的數(shù)值相比較 。在微機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)的控制下 ,形成不同的通、斷組態(tài) ,構(gòu)成 ,1V,1OV,10OV,1000V 五個(gè)量程及自測(cè)試狀態(tài)。輸入電路的核心是由輸入衰減器和放大器組成的量程標(biāo)定電路。輸入電路的作用是提高輸入阻抗和實(shí)現(xiàn)量輸入電路 A/D 轉(zhuǎn)換 LCD 顯示 單片機(jī) 發(fā)射模塊 接收模塊 單片機(jī) RS232 電平轉(zhuǎn)換 上位機(jī)（ PC）顯示 被測(cè)電壓 5 程轉(zhuǎn)換 .智能 DVM 輸入電路主要由輸入衰減器、輸入放大器 A有源濾 波器、輸入電流補(bǔ)償電路及自舉電源等部分組成。 輸入電路的設(shè)計(jì) 將輸入電路和 A/D 轉(zhuǎn)換器兩部分電路合稱為模擬部分。 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 電壓測(cè)量部分 以微處理器為核心的 智能數(shù)字電壓表是最基本的智能數(shù)字電壓表。 系統(tǒng)的工作原理 系統(tǒng)的工作原理圖如下圖所示： 4 圖 系統(tǒng)原理框圖 Fig Principle Diagram of System 由上圖可知，整個(gè)智能數(shù)字電壓表由五大部分構(gòu)成：電壓測(cè)量部分，無(wú)線傳輸部分，單片機(jī)與上位機(jī)通信部分，顯示部分和上位機(jī)界面部分。 圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為 “G”語(yǔ)言。 LabVIEW 集成了與滿足 GPIB、 VXI、 RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。內(nèi)置 8192 個(gè)1616 點(diǎn)漢字庫(kù)和 128 個(gè) 168 點(diǎn) ASCII 字符集圖形點(diǎn)陣液晶顯示器 ,它主要由行驅(qū)動(dòng)器 / 列驅(qū)動(dòng)器及 12832 全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。該模塊在內(nèi)部集成了高頻接收、 PLL 合成、 FSK 調(diào)制 /解調(diào)、參量放大、功率放大、頻道切換等功能，因而是目前集成度較高的無(wú)線 數(shù)據(jù)傳輸 產(chǎn)品。上述整個(gè)工作過(guò)程都是在存放 ROM 中的監(jiān)控程序的控制下進(jìn)行的。 2 本設(shè)計(jì)所完成的主要工作 整體實(shí)現(xiàn)思路 根據(jù)本設(shè)計(jì)的任務(wù) 要求，首先在微處理器（單片機(jī)）的控制下，被測(cè)電壓通過(guò)輸入電路、 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量 ,存 入到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；接著微處理器對(duì)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理（例如計(jì)算平均值 ,減去零點(diǎn)飄移等）然后將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線 傳輸模塊 PTR2020 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)上位機(jī)的無(wú)線傳輸，在上位機(jī)一側(cè)，由 LabVIEW 編寫(xiě)的 操作界面實(shí)時(shí)顯示精確的電壓數(shù)據(jù)； 工作重點(diǎn) 輸入電路的設(shè)計(jì)、 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的選擇、 CPU 的選型、無(wú)線傳輸電路的設(shè)計(jì)、單片機(jī)與上位機(jī)的通信電路選擇以及上位機(jī)的界面編程是本設(shè)計(jì)的主要工作重點(diǎn)，同時(shí)如何 能選擇最優(yōu)的方案是本設(shè)計(jì)成功的重中之重，在以上工作做好之后還要對(duì)各部分電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、調(diào)試，最后完成系統(tǒng)的聯(lián)調(diào) 。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字化，自動(dòng)化和智能化測(cè)試技術(shù)迅速發(fā)展。認(rèn)識(shí)世界往往是改變世界的先導(dǎo)。因而 ,對(duì)于電子 ,電氣工程技術(shù)人員以及其他工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō) ,了解和熟悉智能化電子儀器的工作原理與應(yīng)用技術(shù) ,具備智能儀器的設(shè)計(jì)能力是非常必要的。然而 ,與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定的差距 ,但是這種差距正在逐漸縮小。傳統(tǒng)電子測(cè)量?jī)x器在原理，功能，精度及自動(dòng)化水平等方面發(fā)生了巨大的變化，逐步形成了一種完全突破傳統(tǒng)概念的新一代測(cè)試儀器 — 智能儀器。虛擬儀器 LabVIEW Based Intelligent Digital Voltage Meter Design Name： Weiyou Qiang Major： Electronic information science and Technology Specialty Tutor： Dongyan Huang Abstract:With the development of electronic technology, electronic measurement of the vast