新型交流數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

3．2 量程自動(dòng)切換電路
量程的自動(dòng)切換由初設(shè)量程開始，直至選出最佳的量程為止。量程自動(dòng)切換電路如圖3所示，控制開關(guān)的閉合和斷開都有一個(gè)短暫的過程，為解決這個(gè)問題系統(tǒng)中采用軟件延時(shí)，然后再進(jìn)行測(cè)量與判斷。為了避免相鄰兩量程交叉點(diǎn)上可能出現(xiàn)的跳動(dòng)，在程序中把低量程的上限比較值和高量程的下限比較值之間設(shè)計(jì)了一定的重疊范圍。該單元中運(yùn)算放大器與多路模擬開關(guān)CD4052的其中一組開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)量程的選擇，另一組開關(guān)接LED的小數(shù)點(diǎn)，選擇不同量程時(shí)分別點(diǎn)亮相應(yīng)LED的小數(shù)點(diǎn)位。CD4052的A、B以及INH分別接單片機(jī)P21，P20，P22。

3．3 采樣保持器
在測(cè)量交流電壓時(shí)，A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換誤差與信號(hào)的頻率成正比。為了提高模擬量輸入的頻率范圍，故選用采樣保持器。在此設(shè)計(jì)中采用LF398作采樣保持器，采樣保持器的原理結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，保持電容Cn取值和采樣頻率以及精度有關(guān)，常選510～1 000 pF。一般選用聚苯乙烯，聚四氟乙烯等高質(zhì)量的電容器。

3．4 A／D轉(zhuǎn)換電路
A／D轉(zhuǎn)換器是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的器件或裝置，是一種模擬系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)之間的接口，在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。常用的A／D轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式，考慮到前者轉(zhuǎn)換時(shí)間短，因此選用逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器。AD574為12位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，分辨率為1／212，轉(zhuǎn)換時(shí)間25μs。在本系統(tǒng)中的量程選用雙極性-5～+5 V，與AT89C51的接口電路如圖5所示。AD574的12／8引腳接+5 V，一次輸出12位轉(zhuǎn)換結(jié)果，3，5腳分別接至單片機(jī)控制總線的P3．1，P3．2，CE接單片機(jī)P3．0，狀態(tài)引腳(STATUS)接單片機(jī)的P1．7。AD574的12引腳和10引腳接兩個(gè)0．1 kΩ的電位器，分別用于零點(diǎn)調(diào)整和滿刻度調(diào)整。AD574的數(shù)據(jù)輸出線與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的連接時(shí)，12位分別接單片機(jī)的P0．0～P0．7和P1．0～P1．3。

3．5 顯示電路
顯示電路如圖6所示，電路采用了簡單的軟件譯碼移位輸出的方法，串行數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)的P3．6輸出至74LS164，四個(gè)74LS164將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)送數(shù)碼管字型口顯示，74LS164的時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的P3．7提供。數(shù)碼管選用共陰極型。