【正文】 際的輸出包括直流誤差和紋波分量。因此，當(dāng)信號電平變小時，由于平均電路的非理想性而造成的誤差就會變小，電路穩(wěn)定至新的RMS電平所需的時間也就增加，這樣，對于小幅度的輸入信號，測試精度高，但由于放電需要的時間長而使兩次測試之間的等待時間變長。 AD736所需的平均電容（Cav）跨接在腳4（VS）和腳5（Cav）之間，這樣電容Cav就是跨接在RMS核心阻件中的三極管的基極發(fā)射極之間，這就意味著和平均電容Cav并聯(lián)的電阻是一個二極管的電阻，因此，這個就和信號電平有直接的關(guān)系，這就是時間常數(shù)和RMS值成反比的原因。這個緩沖器的輸出接至全波整流器即絕對值電路，反過來，全波整流器的輸出又接至一個平方器/除法器（RMS核心部分），此平方/除法器的輸出又接至輸出放大器的反相輸入端（引腳3）。用作低阻抗輸入時 ，可提供的動態(tài)范圍要比用作高阻抗緩沖時寬，所需輸入電流小，適于要求低輸入阻抗的應(yīng)用場合。圖42 AD736簡化框圖AD736的輸入是通過一個用作單位增益緩沖器的運放來引入的。多數(shù)情況下可選33μF。它是AD736的關(guān)鍵外圍元件，用于進(jìn)行平均值運算。該方式是將1腳經(jīng)隔直電容Cc接至8腳，這種方式的輸出電壓為真有效值，它不包含直流分量。該端有兩種工作方式可選擇：第一種為輸出AC+DC方式。偏置電路的作用是為芯片內(nèi)部各單元電路提供合適的偏置電壓。它主要由輸入放大器、全波整流器、有效值單元（又稱有效值芯子RMS CORE）、偏置電路、輸出放大器等組成。信號調(diào)理電路正是要完成此功能，此電路由集成運放74R2R2R29以及正負(fù)5V電源組成的同相放大器，對輸入信號進(jìn)行25倍（1+R29/R28）的同相放大。所以要想達(dá)到測量誤差177。 Vref：ADC參考電壓值，本試驗ADC0804的Vref即為VCC，被設(shè)置為5V，因此，對于本試驗，轉(zhuǎn)換公式為 前一級AD736的輸出信號最大幅值為200mV，后一級ADC0804的分辨率為5V/，且具有177。 Dmax：ADC能夠表示的刻度總數(shù)。 Dsample：ADC轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制值。對采樣值進(jìn)行運算變換，換算出實際輸入電壓值。注：手冊中給出了tACC的典型值和最大值分別為135ns和200ns，因此將RD引腳拉低后，等待大于200ns后即可從DB讀出有效的轉(zhuǎn)換結(jié)果。所以該步驟至少應(yīng)延時81*Tclk=. 具體做法可通過插入NOP指令或者調(diào)用delay()延時函數(shù)實現(xiàn)，不用太精確。注：手冊中給出了內(nèi)部轉(zhuǎn)換時間“INTERNAL Tc”的時間范圍為62～73個時鐘周期，因此，延時等待時間應(yīng)該至少為8+73=81個時鐘周期。注：手冊中給出了要正常啟動A/D轉(zhuǎn)換WR的低電平保持時間tW(WR)I的最小值為100ns,即WR拉低后延時大于100ns即可以，具體做法可通過插入NOP指令或者調(diào)用delay()延時函數(shù)實現(xiàn)，不用太精確，只要估計插入的延時大于100ns即可。本模塊需要實現(xiàn)以下兩個步驟： 控制ADC0804芯片進(jìn)行正確采樣，讀取采樣結(jié)果； 對采樣值進(jìn)行運算變換，算出實際輸入的電壓值。而DB0~DB7連接單片機的P3腳。AD736轉(zhuǎn)換器的性能：(1)低成本級的精度與8位A／D轉(zhuǎn)換器的精度相同，高等級的精度優(yōu)于8位A／D轉(zhuǎn)換器的精度；(2)正負(fù)電源電壓可在：～、～；(3)可以單端輸入或差動輸入，本設(shè)計采用單端輸入；(4)對信號源要求極低，可以拓寬被測量的范圍；(5)外接元件少，接線簡單。在本設(shè)計中用的是AC方式。Cc起隔直作用。3%。其主要特點是準(zhǔn)確度高、靈敏性好（滿量程為200mVRMS）、測量速率快、頻率特性好（工作頻率范圍可達(dá)0—460kHZ）,輸入阻抗高，輸出阻抗低，電源范圍寬且功耗低，最大的工作電流為200uA,可接受的信號有效值為0～200mVRMS（如加上衰減器，可增大測量范圍),主要用于便攜測試儀表,能以相同或更低的成本提供更高的精度。本設(shè)計采用真有效值轉(zhuǎn)換器AD736。一個任意非正弦信號均可按付里葉級數(shù)展開其頻譜，頻譜中超過轉(zhuǎn)換器頻帶范圍的分量，都將在輸出端消失。這種按有效值刻度的轉(zhuǎn)換器在原理上不再存在波形誤差，但是不同型號的RMSDC變換器可以測量的交流信號最大有效值、最大波峰因數(shù)不相同，到目前為止還沒有一種能適用于任何場合的RMSDC變換器。V(t)是一個時間的函數(shù)，但不一定是周期性的。表21 加權(quán)平均技術(shù)引入的誤差 波形(峰值幅度為1V)波峰因數(shù)(VPEAK/VRMS)真RMS值采用加權(quán)平均電路所測得有效值誤差率無失真正弦波0%直流信號+%三角波4%高頻噪聲 3% 單極性脈沖 2 50% 10 90%SCR波形占空比為50% 228%SCR波形占空比為25% 30%注： 一個交變信號的有效值的定義為：要想獲得精確的RMS測量結(jié)果，如果使用加權(quán)平均電路，設(shè)計者要事先知道信號的波形，并測得其波峰因數(shù)，而RMSDC變換器測無需知道信號的波形就能直接測出各種波峰因數(shù)的交變信號的有效值。 一個交變信號的變化情況可用波峰因數(shù)C（Crest Factor）來表示，波峰因數(shù)定義為信號的峰值和RMS的比值：C =VPEAK/VRMS。和以往的有效值測量技術(shù)不同，真有效值直流（RMSDC）變換可以直接測得各種波形的真實有效值，它不是采用整流加平均測量技術(shù)，而是采用信號平方后積分的平均技術(shù)。真有效值直流變換則不同，它可以直接測得輸入信號的真實有效值，并和輸入波形無關(guān)。目前國外生產(chǎn)的數(shù)字儀表中，普遍采用真有效值轉(zhuǎn)換器，雖然我國發(fā)展較遲，但也陸續(xù)生產(chǎn)一些RMS轉(zhuǎn)換器，如AD736，這對我國儀表更新?lián)Q代將起著重要作用。此模塊用于提醒操作者：注意電壓即將超限。三極管飽和導(dǎo)通，驅(qū)動蜂鳴器報警。通常，在進(jìn)行電子制作活動中，都是采用電子線路，而電子線路往往采用直流電源供電，所以必須是采用線圈是直流電壓的繼電器。 電磁式繼電器體積的選擇：繼電器體積的大小通常與繼電器接點負(fù)荷的大小有關(guān)，選用多大體積的繼電器，還應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的要求而定。所以在使用繼電器時，應(yīng)考慮加在觸點上的電壓和通過觸點的電流不能超過該繼電器的觸點負(fù)載能力。觸點負(fù)載是指觸點的承受能力。 電磁式繼電器線圈額定工作電流選擇：用晶體管或集成電路驅(qū)動的電磁式繼電器，其線圈額定工作電流（一般為吸合電流的2倍）應(yīng)在驅(qū)動電路的輸出電流范圍之內(nèi)。注意所在電路的工件電壓千萬不能超過繼電器額定工作電壓，否則繼電器線圈容易燒毀。[1]特征頻率:150 MHz 繼電器的選擇 繼電器額定工作電壓的選擇：繼電器額定工作電壓是繼電器最主要的一項技術(shù)參數(shù)。功耗:625 mW。最大集電極電流(A): A。極性:NPN。也可用作開關(guān)電路。注：在三極管截止的瞬間，由于線圈中的電流不能突變?yōu)榱?，繼電器線圈兩端會產(chǎn)生一個較高電壓的感應(yīng)電動勢，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢則可以通過二極管IN4148釋放，從而保護(hù)了三極管免被擊穿，也消除了感應(yīng)電動勢對其他電路的干擾，這就是二極管D4的保護(hù)作用。 繼電器電路圖下圖33是AT89C51單片機實驗板上繼電器驅(qū)動電路原理圖，三極管的發(fā)射極E接地，線圈的一端接到三極管的集電極C上，另一端接到＋12V電源VCC上；繼電器線圈兩端并接一個二極管IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的反向電動勢，防止反向電勢擊穿三極管Q2及干擾其他電路；R9和發(fā)光二極管D5組成一個繼電器狀態(tài)指示電路，當(dāng)繼電器吸合的時候，D5點亮，這樣就可以直觀的看到繼電器狀態(tài)了。5．觸點切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。而對于線圈所加的工作電壓，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。3．吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。根據(jù)繼電器的型號不同，可以 是交流電壓，也可以是直流電壓。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。 只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。 (5)干簧繼電器：利用密封在管內(nèi)，具有觸點簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動作來開、閉或轉(zhuǎn)換線路的繼電器。 (3)磁保持繼電器：將磁鋼引入磁回路，繼電器線圈斷電后，繼電器的銜鐵仍能保持在線圈通電時的狀態(tài)，具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。 (1)直流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。 電磁式繼電器是在在輸入電路內(nèi)電流的作用下，由機械部件的相對運動產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)的一種繼電器。若所測電壓的有效值超過了量程0~200V，則單片機驅(qū)動繼電器動作，斷開輸入電路；若所測電壓的有效值超過了所設(shè)定的報警值，則聲光報警模塊工作。測量時首先選擇最大量程200V，若測量的結(jié)果為0~，電壓未衰減；~2V，則將量程選擇開關(guān)和輸入衰減電路開關(guān)置到2V的位置，電壓衰減了10倍；若為2~20V，則將量程選擇開關(guān)和輸入衰減電路開關(guān)置到20V的位置，電壓衰減了100倍；若為20~200V，則將量程選擇開關(guān)和輸入衰減電路開關(guān)置到200V的位置，電壓衰減了1000倍。為了能讓單片機自動識別檔位，還要有圖32 的硬件連接。圖31輸入衰減電路在輸入電路中當(dāng)信號衰減后還應(yīng)該通過直流、交流檔位控制開關(guān)，控制被測信號接入相應(yīng)測量通道。9M、900K、90K、和10K電阻構(gòu)成1/1/100、1/1000 的衰減器。（AD736滿量程為200mVRMS)。此范圍可以由獨立的按鍵進(jìn)行設(shè)定。 本設(shè)計的的基本思路:模擬電壓信號經(jīng)過檔位切換到不同的分壓電路衰減后，通過交直流轉(zhuǎn)換開關(guān)控制，若測量直流電壓值直接送到A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，若測量交流電壓有效值經(jīng)真有效值轉(zhuǎn)換器AD736后送A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后送到單片機中，單片機通過量程選擇電路采集衰減倍數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)送到LED中顯示，同時通過串行通訊與上位機通信,使上位機也同樣顯示數(shù)據(jù)或者對單片機進(jìn)行鎖存。2系統(tǒng)設(shè)計 本設(shè)計以單片機為電路的核心部件，采用軟件編程和硬件相結(jié)合的方式設(shè)計了一種量程可以自動切換且具有高清晰度顯示的數(shù)字式交直流電壓表，其硬件電路簡單，主要用軟件編程的方式檢測輸入信號的大小來實現(xiàn)數(shù)字電壓表的量程切換功能，輸入的模擬電壓通過A/D轉(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓，再通過軟件編程的方式使其在LED數(shù)碼顯示器上顯示出來，實現(xiàn)了數(shù)字電壓表的數(shù)字顯示功能。 ，總結(jié)試驗，寫報告。，進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計。，融入自己的理解與觀點，寫出資料綜述。、模電、數(shù)電、單片機等相關(guān)知識，為后面硬件部分的建模打好基礎(chǔ)，熟悉所用到的軟件。具體來講主要完成如下工作：。設(shè)計的實現(xiàn)能夠用于改進(jìn)或維修學(xué)校部分實驗室損壞的數(shù)字電壓表，因而本設(shè)計具有非常實際的意義。本設(shè)計利用單片機技術(shù)結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建一個數(shù)字電壓表。(1)通過畢業(yè)設(shè)計進(jìn)一步掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法和調(diào)試過程；(2)掌握交直流電壓表的設(shè)計方法；(3)掌握單片機的接口技術(shù)及ADC0804芯片的特性、控制方法；（4）通過實際程序設(shè)計和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計的方法和調(diào)試技術(shù)；（5）進(jìn)一步熟練應(yīng)用相關(guān)軟件。然而基于PC通信的數(shù)字電壓表，既可以完成數(shù)據(jù)的傳遞，又可以借助PC對測量數(shù)據(jù)的處理。數(shù)字電壓表的設(shè)計和開發(fā)，已經(jīng)有多種類型和款式。目前，由各種單片A/D轉(zhuǎn)化器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，以被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，顯示出強大的生命力。DVM對直流電壓直接測量時的測量精度最高，交流電壓在變換成直流電壓時，受功能選擇變換器精度的限制，測量精度有所下降。這實質(zhì)上是個量化過程，即將連續(xù)的無窮多個模擬量用有限個數(shù)字表示的過程，完成這種變換的核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器，最后用LED數(shù)碼管顯示，困此，DVM的基本組成是A/D轉(zhuǎn)換器和LED數(shù)碼管。目前，DVM多組成多功能式的，因此又稱數(shù)字多用表（Digital Multimeter，DMM）。特別是以A/D轉(zhuǎn)換器為代表的集成電路為支柱，使DVM向著多功能化、小型化、智能化方向發(fā)展。而數(shù)字電壓表作為數(shù)字技術(shù)的成功應(yīng)用，發(fā)展相當(dāng)快。 模擬式電壓表具有電路簡單、成本低、測量方便等特點，但測量精度較差，特別是受表頭精度的限制，讀測時的分辨率也只能達(dá)到半格。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ)，電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不