智能數(shù)字萬用表【參考模板】.doc

智能數(shù)字萬用表【參考模板】 ，智能數(shù)字萬用表。
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智能萬用表的設(shè)計(jì) 　　 摘要：采用MSP430F148單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心控制器件，用AD637集成真有效值轉(zhuǎn)換芯片和電阻-電壓轉(zhuǎn)換電路分別將交流電壓信號(hào)、電阻轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，再利用MC14433A/D轉(zhuǎn)換芯片完成電壓到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。
該系統(tǒng)采用直流供電，由直流電壓測(cè)量模塊、交流電壓測(cè)量模塊、電阻測(cè)量模塊、MC1433A/D轉(zhuǎn)換模塊，單片機(jī)控制模塊、鍵盤輸入模塊與顯示模塊組成，具有測(cè)直流電壓、測(cè)交流電壓、測(cè)量電阻功能，測(cè)量精度高功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：數(shù)字萬用表　MC14433　MSP430單片機(jī) 1方案設(shè)計(jì)與比較 1.1交流有效值測(cè)量方案 　　方案一：熱電偶測(cè)量法。
熱電偶測(cè)量法是根據(jù)交流有效值的物理定義來實(shí)現(xiàn)測(cè)量的，利用熱電偶電路平衡原理通過兩端的電勢(shì)比較得到有效值。
但熱電偶轉(zhuǎn)換是非線性的且熱電偶配對(duì)較難、響應(yīng)速度慢、過載能力差。
　　方案二：模擬運(yùn)算法。
根據(jù)有效值的數(shù)學(xué)定義，用集成組件乘法器、開方器等依次對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行平方、平均、開方等計(jì)算直接得到輸入信號(hào)的有效值。
這種方案測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍小、精度不高且當(dāng)輸入信號(hào)的幅度變小時(shí)，平均器輸出電壓的平均值下降很快、輸出幅度很小往往導(dǎo)致與失調(diào)、漂移電壓混淆。
　　方案三：交流整形電路。
采用AD637集成真有效值轉(zhuǎn)換芯片，把交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為幅值等于交流有效值的直流電壓信號(hào)，再對(duì)直流電壓進(jìn)行測(cè)量，這種方案電路簡單、響應(yīng)速度快、失真度小故采用此種方案。
1.2小電阻測(cè)量方案 　　方案一：直流電橋測(cè)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(shí)很多操作需要手動(dòng)操作，并且對(duì)元件選取要求高，通過數(shù)字電位器來改變需要的電阻參數(shù)，雖然可以達(dá)到數(shù)控的目的，但數(shù)字電位器的每一級(jí)步進(jìn)電阻比較大，調(diào)節(jié)困難，需要采用數(shù)控電阻，用單片機(jī)處理計(jì)算雜復(fù)并且測(cè)量時(shí)操作不方便。
　　方案二：電阻比例法。
電阻比例法采用與雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器配合，可實(shí)現(xiàn)電阻-數(shù)字的轉(zhuǎn)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(zhǔn)電流，但需要計(jì)數(shù)器和精密時(shí)鐘發(fā)生器且電路復(fù)雜處理難度大。
　　方案三：采用恒流外加小信號(hào)放大法。
當(dāng)測(cè)量0～2Ω小電阻時(shí)采用恒流源產(chǎn)生10mA電流流經(jīng)電阻產(chǎn)生0~20mV壓降再放大10倍即0~200mV測(cè)量，這樣解決了大電流流經(jīng)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(chǎn)生10mA，電流穩(wěn)定誤差小，所以可以達(dá)到很高的精度，故采用此種方案。
　　 2理論分析與計(jì)算 　　直流電壓測(cè)量分析：直流電壓測(cè)量用MC14433AD轉(zhuǎn)換芯片完成，MC14433轉(zhuǎn)換精度為0.05%1個(gè)字，符合題目中的精度要求，MC14433轉(zhuǎn)換電壓范圍0~2V，所以當(dāng)直流電壓信號(hào)大于2V時(shí)通過分壓電路進(jìn)行衰減使其電壓將為0~2V達(dá)到合適量程范圍。
　　交流電壓測(cè)量分析：交流電壓信號(hào)經(jīng)過分壓電路進(jìn)行量程選擇后，再通過AD637真有效值轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為直流電壓信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，AD637轉(zhuǎn)換芯片精度高、失真小，最大失真誤差為0.02%2個(gè)字，而分壓電路沒有失真，所以交流電壓測(cè)量精度完全符合題目要求。
　　電阻測(cè)量分析：電阻測(cè)量采用恒流法，使用