【正文】 不同量程的被測的電壓規(guī)范到測量所要求的電壓值0177。輸入衰減電路如圖31所示。輸入衰減電路可由開關(guān)來選擇不同的衰減倍數(shù)，從而切換檔位。交流信號經(jīng)過有效值轉(zhuǎn)換電路送入A/D 轉(zhuǎn)換電路，直流信號直接送入A/D 轉(zhuǎn)換電路。單片機(jī)通過此電路采集衰減倍數(shù)，以便對衰減后的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原。圖32量程選擇開關(guān)本設(shè)計的保護(hù)電路由繼電器控制電路和聲光報警模塊兩部分組成。在各種自動控制設(shè)備中，都存在一個低壓的自動控制電路與高壓電氣電路的互相連接問題，一方面要使低壓的電子電路的控制信號能夠控制高壓電氣電路的執(zhí)行元件，如電動機(jī)、電磁鐵、電燈等；另一方面又要為電子線路的電氣電路提供良好的電隔離，以保護(hù)電子電路和人身的安全，電磁式繼電器便能完成這一橋梁作用。 它包括直流電磁繼電器、交流電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器、舌簧繼電器,節(jié)能功率繼電器。 (2)交流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器。 (4)極化繼電器：狀態(tài)改變?nèi)Q于輸入激勵量極性的一種直流繼電器。 (6)節(jié)能功率繼電器:輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器,但它的電流大(一般30100A),體積小, 節(jié)電功能. 電磁繼電器工作原理：電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。技術(shù)參數(shù)：額定工作電壓是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。2．直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬用表測量。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。4．釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。這時的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。圖33單片機(jī)驅(qū)動繼電器電路圖驅(qū)動原理： ，三極管Q2飽和導(dǎo)通，＋12V電源加到繼電器線圈兩端，繼電器吸合，同時狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也點(diǎn)亮，繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，相當(dāng)于開關(guān)斷開。 ，三極管Q2截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，同時狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也熄滅，繼電器的常開觸點(diǎn)釋放，相當(dāng)于開關(guān)閉合。 二極管的選擇8050是非常常見的NPN型晶體三極管，在各種放大電路中經(jīng)常看到它，應(yīng)用范圍很廣，主要用于高頻放大。類型:開關(guān)型。材料:硅。直流電增益:10 to 60。最大集電極發(fā)射極電壓（VCEO）:25。在使用繼電器時，應(yīng)該首先考慮所在電路(即繼電器線圈所在的電路)的工作電壓，繼電器的額定工作電壓應(yīng)小于或等于所在電路的工作電壓。另外，有些集成電路，例如NE555電路是可以直接驅(qū)動繼電器工作的，而有些集成電路，例如COMS電路輸出電流小，需要加一級晶體管放大電路方可驅(qū)動繼電器，這就應(yīng)考慮晶體管輸出電流應(yīng)大于繼電器的額定工作電流。 接點(diǎn)類型及接點(diǎn)負(fù)荷選擇： 同一號型的繼電器通常有多種接點(diǎn)的形式可供選用（單組接點(diǎn)、雙組接點(diǎn)、多組接點(diǎn)及常開式接點(diǎn)、常閉式接點(diǎn)等），應(yīng)選用適合應(yīng)用電路的接點(diǎn)類型。繼電器的觸點(diǎn)在轉(zhuǎn)換時可承受一定的電壓和電流。例如，有一繼電器的觸點(diǎn)負(fù)載為28V(DC)10A，表明該繼電器觸點(diǎn)只能工作在直流電壓為28V的電路上，觸點(diǎn)電流為10A，超過28V或10A，會影響繼電器正常使用，甚至燒毀觸點(diǎn)。 繼電器線圈電源的選擇：這是指繼電器線圈使用的是直流電(DC)還是交流電(AC)。 聲光報警模塊如圖34所示，當(dāng)測量電壓超過設(shè)定的范圍時，此時LED被點(diǎn)亮。設(shè)定范圍通過按鍵操作進(jìn)行，且要在量程之內(nèi)，最好接近但小于量程。圖34聲光報警電路為了實(shí)現(xiàn)對其交流信號電壓有效值的精密測量，使之不受被測信號的限制，要求采用真有效值(RMS)測量系統(tǒng)，直接將交流信號的有效值按比例轉(zhuǎn)換為直流信號。目前市場上的萬用表大多采用簡單的整流加平均電路來完成交流信號的測量，因此這些儀表在測量RMS值時要首先校準(zhǔn)，而且用這種電路組成的萬用表只能用于指定的波形如正弦波和三角波等，如果波形一變，測出的讀數(shù)就不準(zhǔn)確了。AD736是AD公司推出的真有效值直流（RMSDC）變換器。采用AD736可以簡化儀器的設(shè)計，增加信號測量品種，并且靈敏度、精確度也大大改善。不同的交變信號，它的波峰因數(shù)也就可能不同，許多常見的波形，如正弦波和三角波，它們的C比較小，一般小于2,而一些占空比的信號和SCR信號，它們的峰值因數(shù)就比較大。AD736能處理的信號波峰因數(shù)為5,表1對采用真RMSDC變換器和加權(quán)平均兩種技術(shù)在各種波形下的性能作了對比。 VRMS為信號的有效值，T為測量時間，V（t）是信號的波形。對等式的兩邊進(jìn)行平方得：右邊的積分項(xiàng)可以用一個平均來近似：這樣上式可以簡化為： 等式兩邊除以VRMS得：上式就是測量一個信號真實(shí)有效值的基礎(chǔ)，AD公司的真有效值直流變換器也正是采用了這一原理。在實(shí)際制造過程中，由于通頻帶的限制，對輸入信號波形的波峰因數(shù)（信號的峰值和RMS的比值）是有要求的，這樣才能保證轉(zhuǎn)換精度。換句話說，這部分超出轉(zhuǎn)換器帶寬的高次諧波分量的有效值未被轉(zhuǎn)換，這就帶來了附加誤差．顯然，不同的波形引起的誤差不同，在實(shí)際應(yīng)用中我們要盡可能地選擇和應(yīng)用場合適應(yīng)的型號，這樣，我們就地精度、帶寬、功耗、輸入信號電平、波峰因數(shù)和穩(wěn)定時間因素綜合考慮。AD736是經(jīng)過激光修正的單片精密真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器。用它來測量正弦波電壓的綜合誤差不超過177。圖35為雙電源供電時的典型應(yīng)用電路，該電路的+Vs與接地,Vs與街地之間均應(yīng)并聯(lián)一只1uF的電容以便濾掉該電路中的高頻干擾。若將1腳與8腳短接而使C2失效，則選擇的就是AC+DC的方式；去掉短路線，即為AC方式。R5為限流電阻，D1，D2為雙向限幅二極管，起過圧保護(hù)作用，可選IN4148高速開關(guān)二極管。 圖35雙電源高阻抗工作時的典型應(yīng)用電路 圖36 A/D轉(zhuǎn)換電路如圖36所示，引腳CS、。參考電壓VCC為5V，R25和R26分壓后得到輔助參考電壓VREF/2。ADC0804使用手冊中有其時序圖，如下圖所示：圖37 ADC0804時序圖ADC轉(zhuǎn)換主要包含下面三個步驟：啟動轉(zhuǎn)換：由圖37中的上部分可知，在CS信號為低電平的情況下，將WR引腳先由高電平變成低電平，經(jīng)過至少tW(WR)I 延時后，再將WR引腳拉成高電平，即啟動了一次A/D轉(zhuǎn)換。延時等待轉(zhuǎn)換結(jié)束：依然由圖37中的上部分可知，由拉低WR信號啟動A/D采樣后，經(jīng)過1到8個TCLK+INTERNAL Tc延時后，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，因此，啟動轉(zhuǎn)換后必須加入一個延時以等待A/D采樣結(jié)束。本試驗(yàn)時鐘頻率約為FCLK=1/=606KHz,其中R為150kΩ，C為150pF,因此時鐘周期約為TCLK=1/FCLK=。讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果：由圖37的下部分可知，采樣轉(zhuǎn)換完畢后，在CS信號為低的前提下，將RD腳由高電平拉成低電平后，經(jīng)過tACC的延時即可從DB腳讀出有效的采樣結(jié)果。具體做法可通過插入NOP指令或者調(diào)用delay()延時函數(shù)實(shí)現(xiàn)，不用太精確，只要估計插入的延時大于200ns即可。對于任何一個A/D采樣器而言，其轉(zhuǎn)換公式如下：其中，Vout：輸出ADC的數(shù)字電壓值。本試驗(yàn)的ADC0804為八位。ADC0804為八位ADC，因此Dmax==256。1LSB的誤差，直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換會降低測量精度。就要把AD736的輸出信號放大到5V以上才行。圖38 信號調(diào)理電路4芯片介紹 AD736工作原理及管腳功能　　AD736采用雙列直插式8腳封裝，其內(nèi)部框圖如圖41所示。芯片的2腳為被測信號VIN輸入端，工作時，被測信號電壓加到輸入放大器的同相輸入端，而輸出電壓經(jīng)全波整流后送到RMS單元并將其轉(zhuǎn)換成代表真有效值的直流電壓，然后再通過輸出放大器的Vo端輸出。圖41 AD736的內(nèi)部框圖各管腳的功能如下：+Vs：正電源端，～；Vs：負(fù)電源端，～；Cc：低阻抗輸入端，用于外接低阻抗的輸入電壓，通常被測電壓需經(jīng)耦合電容Cc與此端相連，通常Cc的取值范圍為10～，第2腳VIN應(yīng)接到COM；Vin：高阻抗輸入端，適合于接高阻抗輸入電壓，一般以分壓器作為輸入級，分壓器的總輸入電阻可選10MΩ，以減少對被測電壓的分流。該方式將1腳（Cc）與8腳（COM）短接，其輸出電壓為交流真有效值與直流分量之和；第二種方式為AC方式。COM：公共端；Vo：輸出端；Cf：輸出端濾波電容，一般取10μF；Cav：平均電容。其大小將直接響應(yīng)到有效值的測量精度，尤其在低頻時更為重要。為了更好的理解AD736的工作原理，結(jié)合平均電容Cav和濾波器Cf,重新畫出它的框圖（如圖42所示），以便使其信號流向更清楚。這個緩沖器有兩種用法，一種是用作高阻抗輸入緩沖器（通過PIN2引入被測信號），另外一種就是用作低阻抗輸入緩沖器（通過PIN1引入被測信號）。本設(shè)計為高阻抗輸入。這樣，可以在引腳3和引腳6（輸出）之間跨接一個電容Cf，這個電容和內(nèi)部8kΩ反饋電阻并聯(lián)組成一個有一個極點(diǎn)的低通濾波器。由于外接的平均電容Cav在RMS計算過程中保持著經(jīng)過整流器的輸入信號和電壓，因此電容CAV的值就直接影響測量精度，特別是在測試信號的頻率低時，電容器的值越大，誤差越小，同樣，由于平均電容看起來是接在平方/除法器的基極—發(fā)射極組成的PN結(jié)之間的，PN結(jié)的電阻隨信號電平的變化而變化，這樣平均時間常數(shù)將隨輸入信號的變小而線性增大。這樣就需要在精度和穩(wěn)定時間之間作出權(quán)衡，多數(shù)情況下可選33μF。直流誤差就是輸出信號（已通過濾波濾去紋波）和理想的直流輸出之間的差，直流誤差只受所用平均電容的影響，采用一個非常大的Cav將減小直流誤差。在大多數(shù)情況下，在選擇電容器Cav和Cf的值時，要考慮直流誤差和交流誤差的綜合誤差，這個綜合誤差表征著測量中的最大確定性，因此也稱為“平均誤差（Averaging Error）”，它等于輸出紋波的峰值加上直流誤差。圖43示出了對于不同CAV值的誤差和波峰因數(shù)的關(guān)系曲線。圖44為雙電源供電時的典型應(yīng)用電路，本設(shè)計采用了此電路。RR2為均衡電阻，通過它們可使VCOM=E/2=、C2為電源濾波電容。圖44 AD736在雙電源工作時的應(yīng)用電路 　圖45 采用9V單電源時應(yīng)用電路（1）當(dāng)被測交流電壓超過200mVRMS時，必須在AD736前加一級分壓器，以將被測電壓衰減到200mV以內(nèi)。也可利用典型的500型萬用表的直流電壓檔，加上AD736的典型應(yīng)用電路改制成RMS儀表，AD736應(yīng)用電路的電源可取自萬用表內(nèi)的9V電池。（2）若要測量交流電流的真有效值，AD736應(yīng)在前面加一級分流器。（3）設(shè)計高精度真有效值RMS時，還應(yīng)考慮被測電壓的波峰因數(shù)C =VPEAK/，以延長取平均值的時間，從而減少由 C2所引起的附加誤差。其可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。(1) 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器。(3) 2個16位可編程定時/計數(shù)器中斷，時鐘頻率024MHz。 (5) 5個中斷源。 (7) 低功耗的閑置和掉電模式。 AT89C51的引腳介紹AT89C51單片機(jī)多采用40只引腳的雙列直插封裝(DIP)方式，其外形及引腳排列如圖46所示。Vcc(40引腳）：+5V電源。(2)時鐘引腳XTAL1(19引腳)：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電路的輸入端。圖47 51單片機(jī)的時鐘電路(3)復(fù)位RST(9引腳)在振蕩器運(yùn)行時，有兩個機(jī)器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。當(dāng)它為高電平時，單片機(jī)讀片內(nèi)程序存儲器，在PC值超過0FFFH后將自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器。Vpp為該引腳的第二功能，為編程電壓輸入端。在系統(tǒng)擴(kuò)展時，ALE的負(fù)跳沿江P0口發(fā)出的第八位地址鎖存在外接的地址鎖存器，然后再作為數(shù)據(jù)端口。(6)(