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1、智能數(shù)字萬(wàn)用表（H題）【高職高專組】摘要：本智能數(shù)字萬(wàn)用表以A/D轉(zhuǎn)換器MC14433為核心構(gòu)成的3-1/2自動(dòng)量程數(shù)字萬(wàn)用表。具有測(cè)量一定范圍的直流電壓、交流電壓和電阻功能，使用單片機(jī)運(yùn)算控制多路模擬開(kāi)關(guān)CD4051/CD4052實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程，直流電壓直接通過(guò)MC14433和單片機(jī)處理送往LCD顯示測(cè)量數(shù)值，交流電壓和電阻轉(zhuǎn)換為直流電壓經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器配置的相應(yīng)電路處理，處理的數(shù)據(jù)再輸入到MC14433，通過(guò)單片機(jī)處理，數(shù)據(jù)送到LCD顯示測(cè)量數(shù)值，通過(guò)測(cè)試該智能數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量精確，配液晶顯示屛，具有亮度高、讀數(shù)清晰、適合夜間觀察等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：MC14433；單
2、片機(jī)；運(yùn)算放大器；LCD；IntelligentDMM（H）Abstract：ThisintelligentDMMisaARCDMMwhichthecoreisaMC14433,ithasfunctionofMeasuringwithinlimitsVDC、ADCandresistance,itusesMCUforoperatingtocontrolmultipathanalogswitch-CD4051/CD4052completingARCtransforming,ADCacrossdirectlytheMC14433andtheMCUtoLCDwhichdis
3、playthedata,VDCandresistancetransformtobeADCbytreatingwiththerelevantcircuitoftheOP,completingdatainputtoMC14433,treatingwithMCUandinputtingtotheLCDfordisplayingdata,withtestingtheintelligentDMMwhichisexactitude,alsoLCDisbright,clear,suitforwatchinginnight.Keywords:MC14433;MCU;OP;LCD14
4、1方案論證與比較1.1量程轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一：采用輸入衰減器。將測(cè)量電壓按比例衰減再用模擬開(kāi)關(guān)CD4051控制。R1、R2、R3采用精密電阻，由于精密電阻所產(chǎn)生的干擾小，所以不會(huì)對(duì)所測(cè)量的電壓或電阻值產(chǎn)生大的測(cè)量誤差。圖1.1使用分壓電阻選擇量程方案二：采用程控放大器。圖1.2可控放大器電路S1、S2、S3三個(gè)模擬開(kāi)關(guān)由單片機(jī)控制，分別完成放大1、10、100倍的功能，S1、S2、S3的閉合情況由單片機(jī)根據(jù)Vo的值自動(dòng)完成，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換功能；同時(shí)采用了同相放大器，輸入阻抗Rif＝Ri×（1＋AF）,滿足輸入電阻≥10MW14。此電路的缺點(diǎn)為：不能實(shí)
5、現(xiàn)差分輸入，且抗共模干擾能力還需加強(qiáng)。方案一具有成本低，很容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，因此我們選用方案一。1.2電阻轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一：采用比例法測(cè)量電路。即使基準(zhǔn)電壓存在一定偏差或在測(cè)量過(guò)程中有些波動(dòng)，也不會(huì)增加測(cè)量誤差，因此可降低對(duì)基準(zhǔn)電壓的要求。但考慮到MC14433的引腳特點(diǎn)，基準(zhǔn)電壓加在基準(zhǔn)電阻兩端會(huì)使用較多的附加電路，從而增加電路的復(fù)雜程度，反而會(huì)引入更多的干擾。圖1.3比例法測(cè)量電路方案二：采用運(yùn)放測(cè)量電阻。一種比較簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換電路。如圖1.4所示,被測(cè)電阻Rx接在反饋回路上，標(biāo)準(zhǔn)電阻RN接在輸入回路上，UR是基準(zhǔn)電壓，由圖可知I=UR/RN。式中：U
6、R—基準(zhǔn)電壓；RN—標(biāo)準(zhǔn)電阻。顯然Uo與Rx成正比，從而實(shí)現(xiàn)了R/U轉(zhuǎn)換。改變RN即可改變量程。圖1.4運(yùn)放測(cè)量電阻電路綜上所述，我們選擇方案一。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)142.1總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用U-T（電壓-時(shí)間）模式對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)被測(cè)量的交直流電壓和電阻，選擇不同的檔位。對(duì)于被測(cè)的交流電壓，需要進(jìn)行AC/DC變換，而對(duì)于電阻，則需要進(jìn)行R-U變換。變換后的電壓量與MC14433的參考電壓進(jìn)行比較，從而輸出測(cè)量值，然后經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后送到LCD進(jìn)行顯示。根據(jù)系統(tǒng)所要求的檔位，我們選擇200mV作為參考電壓。系統(tǒng)的總體框圖如圖2.1所示：圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖2.2單
7、元電路設(shè)計(jì)2.2.1交流電壓和電阻轉(zhuǎn)換電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，可以實(shí)現(xiàn)交流電壓的測(cè)量。為了提高測(cè)量交流電壓的靈敏度和準(zhǔn)確度，通常采用全波檢波電路（線性整流電路），再用濾波器濾除紋波。線性AC/DC變換器主要由集成運(yùn)算放大器、整流二極管、RC濾波器等組成，還包含一個(gè)能調(diào)整輸出電壓高低的電位器，用來(lái)對(duì)交流電壓檔進(jìn)行校準(zhǔn)。調(diào)整該電位器可使數(shù)字表的顯示值等于被測(cè)交流電壓的有效值。14圖2.2交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓調(diào)整可變電阻，就可以使輸出的信號(hào)達(dá)到所需要的值。圖2.3電阻轉(zhuǎn)換為直流電壓圖中的R4R5R6R7為精密的參考電阻。2.2.2A/D轉(zhuǎn)換MC14433數(shù)字萬(wàn)
