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1、智能萬用表的設計摘要：采用MSP430F148單片機作為系統(tǒng)的核心控制器件，用AD637集成真有效值轉換芯片和電阻—電壓轉換電路分別將交流電壓信號、電阻轉換為直流信號，再利用MC14433A/D轉換芯片完成電壓到數字量的轉換。該系統(tǒng)采用直流供電，由直流電壓測量模塊、交流電壓測量模塊、電阻測量模塊、MC1433A/D轉換模塊，單片機控制模塊、鍵盤輸入模塊與顯示模塊組成，具有測直流電壓、測交流電壓、測量電阻功能，測量精度高功耗低、抗干擾能力強等特點。關鍵詞：數字萬用表 MC14433 MSP430單片機1方案設
2、計與比較1.1交流有效值測量方案方案一：熱電偶測量法。熱電偶測量法是根據交流有效值的物理定義來實現測量的，利用熱電偶電路平衡原理通過兩端的電勢比較得到有效值。但熱電偶轉換是非線性的且熱電偶配對較難、響應速度慢、過載能力差。方案二：模擬運算法。根據有效值的數學定義，用集成組件乘法器、開方器等依次對被測信號進行平方、平均、開方等計算直接得到輸入信號的有效值。這種方案測量的動態(tài)范圍小、精度不高且當輸入信號的幅度變小時，平均器輸出電壓的平均值下降很快、輸出幅度很小往往導致與失調、漂移電壓混淆。方案三：交流整形電路。
3、采用AD637集成真有效值轉換芯片，把交流電壓信號轉換為幅值等于交流有效值的直流電壓信號，再對直流電壓進行測量，這種方案電路簡單、響應速度快、失真度小故采用此種方案。1.2小電阻測量方案方案一：直流電橋測電阻。直流電橋又分直流單電橋和直流雙電橋。采用這兩種方法時很多操作需要手動操作，并且對元件選取要求高，通過數字電位器來改變需要的電阻參數，雖然可以達到數控的目的，但數字電位器的每一級步進電阻比較大，調節(jié)困難，需要采用數控電阻，用單片機處理計算雜復并且測量時操作不方便。方案二：電阻比例法。電阻比例法采用與雙斜
4、積分式A/D轉換器配合，可實現電阻—數字的轉換。此方案由于在電阻上Rx、Rs中流過相同的電流，因此不需要精密的基準電流，但需要計數器和精密時鐘發(fā)生器且電路復雜處理難度大。方案三：采用恒流外加小信號放大法。當測量0～2Ω小電阻時采用恒流源產生10mA電流流經電阻產生0~20mV壓降再放大10倍即0~200mV測量，這樣解決了大電流流經小電阻發(fā)熱大的問題。此種方案誤差取決于恒流源的精度，恒定電流由精密恒流源產生10mA，電流穩(wěn)定誤差小，所以可以達到很高的精度，故采用此種方案。72理論分析與計算直流電壓測量分析：
5、直流電壓測量用MC14433AD轉換芯片完成，MC14433轉換精度為0.05%1個字，符合題目中的精度要求，MC14433轉換電壓范圍0~2V，所以當直流電壓信號大于2V時通過分壓電路進行衰減使其電壓將為0~2V達到合適量程范圍。交流電壓測量分析：交流電壓信號經過分壓電路進行量程選擇后，再通過AD637真有效值轉換芯片轉換為直流電壓信號進行測量，AD637轉換芯片精度高、失真小，最大失真誤差為0.02%2個字，而分壓電路沒有失真，所以交流電壓測量精度完全符合題目要求。電阻測量分析：電阻測量采用恒流法，使用
6、恒流源產生恒定的電流流經待測電阻產生壓降，再測量相應的電壓，通過MC14433轉換得到電阻值，這種測量方法只要電流恒定測量誤差可以降低很小，可以達到題目的精度要求。3電路設計3.1系統(tǒng)框圖如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)框圖直流電壓測量模塊：直流電壓信號經過分壓器選擇量程后直接測量。交流電壓測量模塊：交流電壓信號經分壓器選擇量程后再通過AD637集成真有效值轉換芯片轉換為直流量后再進行測量，完成測量交流電壓功能。電阻測量模塊：將待測電阻轉換為相應的直流電壓信號，再測量直流電壓通過AD轉換間接得到電阻值。MC14
7、433AD轉換模塊：AD轉換模塊采用MC14433A/D芯片完成電壓量到數字量的轉換。顯示模塊：顯示模塊采用段式BTL003液晶顯示，由單片機控制送入顯示，液晶顯示具有直觀、功耗低、方便等特點。按鍵控制模塊：完成測量功能的轉換以及標稱值的輸入，實現人機對話。單片機控制模塊：是整個控制系統(tǒng)的核心，采用MSP430系列單片機。在實現低功耗方面有明顯優(yōu)勢。3.2交流電壓轉換電路交流電壓測量中交流信號真有效值的轉換電路是測量交流電壓值的關鍵部分，其設計的7好壞直接影響到交流電壓信號的測量精度，在本次設計中我們通過比
8、較選擇采用AD637來實現交流信號到直流量的轉變，AD637是高精度、帶寬范圍廣的真有效值轉換芯片，電路如圖4所示。圖3-2AD637轉換電路V0端輸出的直流信號電壓值等于交流信號u(t)的有效值完成了交流到直流轉換，實驗檢測對于5000HZ交流信號轉換效果仍良好。3.3電阻測量電路電阻測量采用在待測電阻上流過恒定電流產生壓降，通過測量相應的電壓再經MC14433A/D轉換后得到電阻值。3.4量程轉換電路系統(tǒng)設計
