文档介绍：1前言
电学参量测量技术涉及范围广,特别是电压、电流表广泛适用于学校、工业、科研、国防等各种领域,供实验室和工业现场测试用。随着电子技术的发展,在数字化、智能化、科技化为主的今天。数字电压、电流表已成为电压、电流表设计的主要方向,在当前电压、电流测量系统中占有非常重要的位置。我们在分析研究和总结了单片机技术的发展历史及趋势的基础上,以实用、可靠、经济等设计原则为目标,设计出全数字化测量电压电流装置。本设计所完成的全数字电压、电流表将所测信号通过数据采集、数制处理,通过单片机控制最终使其相应值显示在四位串行数码管上,并同时利用串口发送给计算机,并以适时波形显示。而且此设计通过对被测信号的判断和量程选择器的控制,实现了在高精度仪表中的八个档位的量程自动调节,既保证了弱信号的测量精度又兼顾了强信号的测量范围。同时,克服了在采用传统的手动选择量程档位的电压、电流表时,忘记转换档位而造成仪表测量精度的下降或损坏的危险。系统主要以单片机AT89S52为控制核心,整个系统由中央控制模块、量程自动转换模块、A/D模数转换模块、LED显示模块和串口通信模块组成。可实现对待测电压、电流的测量,在数码管上显示,且采用异步通信的方式,通过RS232接口技术,能实现与上位机计算机进行通信。
2电参数测量介绍
从广义上讲,凡是利用电子技术来进行的测量都可以说是电子测量;从狭义上来说,电子测量是在电子学中测量有关电量的量值。与其他一些测量相比,电子测量具有以下几个明显的特点:⑴测量频率范围极宽,这就使它的应用范围很广;⑵量程很广;⑶测量准确度高;⑷测量速度快;⑸易于实现遥测和长期不间断的测量,显示方式又可以做到清晰,直观;⑹易于利用计算机,形成电子测量与计算技术的紧密结合。
随着科学技术和生产的发展,测量任务越来越复杂,工作量加大,测量速度测量准确度要求越来越高,这些都对测量仪器和测试系统提出了更高的要求。微机的出现为解决上述问题提供了条件。利用微机的记忆,存储,数学运算,逻辑判断和命令识别等能力,发展了微机化和自动测试系统。近年来微机和大规模集成电路发展很快,价格大幅下降,同时在测试系统中还解决了通用接口母线标准化问题,使微机化仪器和自动测试系统得到了很大发展,正改变着电子测量的面貌
电压测量是电子测量的一个重要内容。随着电子技术的发展,对电压测量提出了一系列的要求,主要可概括为:⑴应有足够宽的电压测量范围;⑵应有足够高的测量准确度;⑶应有足够高的输入阻抗;⑷应具有高的抗干扰能力。
电压测量仪器总的可分为两大类:即模拟式和数字式的。模拟式电压表是指针式的。用磁电式电流表作为指示器,并在电流表表盘上以电压(或db)刻度。它主要由电阻R 和表头串联组成,测量部件表头的设计是利用载流线圈在磁场中受力矩作用的原理。数字式电压表首先将模拟量通过模/数(A/D)变换器变成数字量,然后用电子计数器计数,并以十进制数字显示被测电压值。
模拟式电压表由于电路简单、价廉,特别是在测量高频电压时,其测量准确度不亚于数字电压表,故在目前,在电压测量中仍将占有重要地位。数字式电压表在近年来以成为极其精确,灵活多用的电子仪器,并且价格正在逐渐下降。数字式电压表能很好地与其他数字仪器相交接,因此在电压测量系统的发展中是非常重要的。讨论数字式电压表的主要内容可归结为电压测量的数字化方法。模拟量的数字化测量,其关键是如何把随时间作连续变化的模拟量变换成数字量,完成这种变换的电路叫
做模/数变换器。所以,数字式电压表可以简单理解为模/数变换器。
数字电压表的特点
、准确
电压表的数字化,是将连续的模拟量(如直流电压)转换成不连续的离散的数字形式并加以显示。这有别于传统的以指针与刻度盘进行读数的方法,避免了读数的视差和视觉疲劳。
、分辫力高
指针表的分辫力,是由刻度盘的细度表达的,刻度盘在一定条件下无法分得很细,太细了视觉分辫也很困难,而数字显示的电压表,目前可以做到从2(1/2)到10(1/2)。
数字电压表的输入阻抗可高达(1~10000)M。输入阻抗越高,所吸收被测信号的电流就越小,所带来的附加误差极小,可以忽略。
、功耗小、抗干扰能力强
由于CMOS技术的发展,集成电路的功耗变得很小,即发热量很小,这样就可以在同一块芯片上集成更多的元件,形成大规模或超大规模集成电路。这给制造业带来了飞跃,不仅仪表小巧而功能齐全,其他如手机、袖珍电脑等也得以诞生。目前双积分或多重积分的A/D转换器构成的数字电压表,由于在积分过程中可将干扰信号部分或全部抵消掉,其串模抑制比可达100分贝,共模抑制比可达120分贝。
直流数字电压表本身可