数字交流毫伏表的设计与制作
智能数字交流毫伏表的设计与实现
智能数字交流毫伏表的设计与实现张玘，周婷婷，扈啸(国防科学技术大学三院，湖南长沙410073)摘要：本文介绍了一种基于单片机和测量电压真有效值方案设计的智能数字交流毫伏表。
它能精确测量任意波形的低频模拟周期信号并同时显示其有效值和分贝值。
具有智能量程转换功能。
关键词：单片机数字毫伏表真有效值智能量程转换The Design and Realization of Intelligent Digital ACMillivoltmeterZhang Qi, Zhou Tingting, Hu Xiao(National University of Defense Technology Department Three, Hunan Changsha 410073) Abstract：This paper introduces a kind of Intelligent Digital AC Millivoltmeter that is based on the Signal-chip Microcomputer and the design of voltage’s real virtual value measuring. It not only can measure discretionary low-frequency analog signals exactly, but also can show their virtual values and decibels synchronously, which has the intelligent selectiveness of measure. Key words：Signal-chip Microcomputer Digital Millivoltmeter Real Virtual Value Intelligent Selectiveness of Measure1. 引言在电气测量中，电压是一个很重要的参数。
数字交流毫伏表的设计与制作
〔 北京航空航天大学出版社， 何立民 2 单片机应用文集 5 ( 6 〔 (〕 .〕 2 北京： (7742 〔 刘文武 2 真有效值电压毫伏表的设计与制作 〔 "〕 8〕 2 实验技术与管理， "##( ， (9 5 ( 6 ： !72 〔 — 输入通道器件分册 〔 北京航空航天大学出版社， 纪宗南 2 单片机外围电路器件实用手册—— 4〕 :〕 2 北京： (7792
摘
要 ：晶体管交流毫伏表只能用于正弦电压测量，使测量任意波形电压受到限制 ! 由
"#$%& 、 ’()&*+& 等组成高精度数字交流毫伏表，可以直接计算出输入交流波形的有效值 ! 关键词 ：有效值；放大器；单极性 中图分类号 ： ,-.%/ 文献标识码 ： " 文章编号 ：*++. 0 %*12 3 /++* 4 +% 0 ++/& 0 +5
!
数字交流毫伏表的系统组成
数字交流毫伏表的系统流程图如图 * 所示，它由 6 */ 伏电源、整流滤波、放大电
路、 "#$%& 有效值转换电路和数码显示电路组成 !
图*
数字交流毫伏表系统流程图
"
#$%&’ 芯片简介
此方程为 789: ; 〔 "#$%& 芯片能求出真有效值方程的隐含解， 7<=/ > 789:〕 ! 它分成四部
第 % 卷第 % 期 )**+ 年 8 月
大
连
民
族
学
院
学
报
!"#$ % ’(#$
&"$ % )**+
DIY毫伏表
DIY毫伏表本帖最后由数电menmenchaig 于 2012-10-19 09:45 编辑《青年扩⾳机制作》吴劲功 ⼀般万⽤表的交流电压档只能测量1伏以上的交流电压，⽽且测量交流电压的频率⼀般不超过1⼲赫。
这⼀节介绍的毫伏表，测量的最⼩量程是10毫伏，测量电压的频率可以由50赫到100千赫，是测量⾳频放⼤电路必备的仪表之⼀。
毫伏表使⽤三个普通晶体管、⼀块100微安表头和⼀些其他元件，电路简单，制作容易。
⼀、电路说明 毫伏表的电路见图7—17。
被测信号电压从接线柱输⼊到毫伏表中， Rl～R18组成的衰减器是为适应不同量程⽽设置的。
10毫伏档不经衰减直接输⼊，也就是毫伏表的最⾼灵敏度是10毫伏。
R19是为提⾼输⼊阻抗⽽设置的。
D1、D2是为防⽌输⼊电压过⼤，使BGl的召B～E结被击穿⽽设置的。
BG1～BG3组成三级阻容耦合⾳频放⼤器。
由BG2集电极经过C5、R29、W到BGl发射极引⼊的负反馈有稳定增益、减⼩放⼤器失真的作⽤，调整W可以调整毫伏表的灵敏度。
BG3发射极的电阻R33起到稳定整机增益的作⽤，C3是为防⽌⾃激⽽设置的。
⽤BG3集电极输出放⼤的⾳频信号，经过C9隔直流，R35限流， D4～D7整流，变成直流电，推动表头CB 指针偏转。
毫伏表的电源电压⾼低直接影响灵敏度，所以这台毫伏表采⽤7．5伏(5节⼿电池)电源供电，经过R36限流、D3稳压，得到6伏直流电，供放⼤器使⽤。
图7－17印板图 ⼆、部分元件选⽤和制作 1．晶体三极管。
BGl～BGa都选⽤⼩功率硅NPN型三极管，如3DG6，3DG201～202、3DG4、3DG8等都可以。
β值在50～120都可以。
2．晶体⼆极管。
D1、D2选⽤⼀般硅整流⼆极管都可以，如2CZ82A(2CPl0)等，也可以⽤⼩功率硅管的B～E结代⽤。
D3选⽤稳定电压是6伏的稳压管，如2CW54(2CWl3)或2DW230～236(2DW7A～C)都可以。
D4～D7选⽤锗检波⼆极管，如2AP9，或2APl～2AP8都可以。
简易数字显示交流毫伏表的设计
3.2.1自动量程转换程序
有效值测量部分的待测电压范围宽，为保证精度，必须设定多个不同的量程。我们分别选择此两个增益调节范围为“交流毫伏档”和“交流伏特档”。前者把电压范围为10mV到2.82V的搬移到2V，后者能把1V到282V的电压搬移到2V。我们通过D/A转换器微调程控放大器的增益，使输入电压搬移到2V附近，然后经A/D转换器得到较为准确的结果电压（接近2V）。通过D/A给出的增益值和A/D得到的结果电压可以运算出待测电压的有效值。
2.系统的硬件设计与实现
2.1系统硬件的基本组成概述
本系统由电源、保护电路、分压跟随、信号放大、信号真有效值转换、A/D、D/A、CPLD频率测试、算法控制器、键盘、显示、语音播报、打印、电源等十几个模块组成。各部分紧密联系，形成了一套完善的测量系统。
2.2有效值测量单元电路的设计
2.2.1有效值转换电路总揽
4.2 指标测试...................................................6
4.2.1真有效值测试..............................................6
4.2.2频率测试..................................................7
1.001V
0.1%
5
100kHz
1.000V
1.007V
0.2%
6
1MHz
1.000V
0.997V
-0.3%
7
2MHz
1.000V
0.996V
-0.4%
幅值响应测试：
序号
频率
输入电压
测量结果
可测频率的交流毫伏表设计
可测频率的数字交流毫伏表设计摘要本设计是基于AD637电路的交流数字毫伏表电路设计。
该毫伏表是基于真有效值转换(True RMS-to-DC Converter)技术，以真有效值转换集成芯片AD637为核心，以微控制器（MCU）为量程转换控制，以高精确度10位分辨率串行A/D转换器为模数转换，通过LCD显示，并辅以必要的外围电路设计而成。
数字交流毫伏表系统主要由MCU控制模块、程控放大器模块、真有效值转换模块、频率测量模块、电压数字显示模块等组成，并且能够根据实际交流电压输入完成相应的量程转换功能，同时使用LCD显示测试电压值。
该电路采用TLC1594高精度串行A/D转换电路，测量范围在Vpp为0-10伏的交流信号，用LCD液晶显示。
正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了电路的基本原理，89C51最小系统的特点，TLC1594的功能和应用，LCD1602的功能和应用。
该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。
关键词真有效值数字显示频率测量TLC1594 A/D转换器引言数字电压表(数字面板表)是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量工具，有关数字电压表的书籍和应用已经非常普及了。
在电气测量过程中，电压是一个很重要的技术参数。
如何准确地测量模拟信号的电压有效值，一直是电测仪器研究的内容之一。
目前，低精度交流数字毫伏表大多采用平均值原理，只能测量不失真正弦信号的有效值，故受到波形失真度的限制而影响测量精确度和使用范围。
真有效值数字仪表可以测量在任何复杂波形而不必考虑波形种类和失真度的特点以及测量精确度高、频带范围宽、响应速度快的特点而得到广泛应用[1]。
在真有效值数字电压表设计中，提高系统的测量精确度、稳定性、改善线性、提高频率响应特性是本设计中的关键。
数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。
和以往的仪器、仪表有所不同的是该设计具有智能调挡功能，它是基于单片机为基础的智能化仪表，是单片机应用领域中的又一个新的亮点。
数字交流毫伏表的设计_毕业设计论文
数字交流毫伏表的设计毕业设计（论文）中文摘要毕业设计（论文）外文摘要目录1．引言 (6)2. 设计工具的简介 (7)2.1 主要设计工具的介绍 (7)2.1.1 PROTEL99简介 (7)2.1.2 绘制PCB时的注意事项 (7)3. 工作原理 (9)3.1一般数字电压表的基本工作原理 (9)3.2 本设计数字电压表的工作原理 (9)3.3 单元电路的原理及设计 (10)3.3.1 输入通道的设计 (10)3.3.2 反相放大器的设计 (11)3.3.3 AC/DC转换部分的设计 (12)3.3.4 量程自动转换电路的设计 (14)4. 整机的组装和调试 (22)4.1 整机的组装 (22)4.2 调试 (22)4.3 校验 (22)4.4 改进方案 (23)结论 (24)心得体会 (24)致谢 (25)参考文献 (25)附录A (27)附录B (29)1 引言在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量。
其中，电压量的测量最为经常。
而且随着电子技术的发展，更需要测量弱电的电压，所以毫伏电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
另外，由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式交流毫伏表就是基于这种需求而发展起来的。
随着电子技术的不断发展，电子仪器的发展也是令人瞩目的。
总的来说，电子仪器有两个方向的发展趋势：一是向多功能、多参数、高精度、高速度方面发展，另一个是向实用化、小型化、数字化、廉价的通用或单一用途方面发展。
对于数字式电压表来说，一方面趋向于合并于数字式万用表中，另一方面趋向于使用方便、小型廉价的单一用途电压表。
本文所研制的数字式交流毫伏表的显著特点是测量范围宽，可测电压范围为500V以下，最大分辨率为0.01mV，且可以实现量程自动转换，操作简单，使用方便。
该电压表还具有在—定的测量范围内将量程自动选择在最佳位置的功能，从而可以快速、方便、准确地测量电压。
简易数字毫伏表的设计(完整论文)
目录摘要 (I)Abstract ............................................ 错误!未定义书签。
第一章引言 . (1)第二章系统设计思想 (2)2.1测量方案 (2)2.2 输出部分中各模块的方案选择 (2)2.3 最终整体方案设计 (2)2.4 总体设计方案 (3)第三章系统的硬件设计 (5)3.1 系统硬件的主要组成部分与理论分析计算 (5)3.1.1系统硬件部分 (5)3.1.2理论分析与公式计算 (5)3.2 系统各模块单元的理论分析与实际电路设计 (6)3.2.1测量部分 (6)3.2.2输出部分 (9)3.2.3毫伏表的基本电路部分 (14)3.2.4稳压电源部分电路设计 (14)第四章系统的软件设计 (16)4.1主流程图 (16)4.2软件子流程图 (17)4.2.1测量部分 (17)4.2.2输出部分软件流程图 (18)第五章调试（系统测试）过程 (19)5.1测试仪器与设备 (19)5.2 测试过程 (19)5.2.1分模块调试： (19)5.2.2整机系统调试： (19)5.3结果分析 (19)总结 (21)结束语 .............................................. 错误!未定义书签。
参考文献 (23)简易数字交流毫伏表设计摘要本系统分电压测量和信号产生输出两大部分，电压测量部分以模拟电路为主，配合放大模块、A/D转化模块、显示模块；通过凌阳单片机进行数据处理，在误差允许范围内显示测量电压值。
信号产生以直接数字式频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis,简称DDS或DDFS)为核心，经过AT89S52对DDS芯片内部进行控制，使之输出标准正弦波形，利用编程实现频率预置、步进，达到电压输出频率的可调节步进。
通过调试与测量完成了题目的基本部分和全部发挥部分的要求并有自己的创新。
交流数字电压表的设计
电气测量技术课程设计题目：交流电压表设计学院：电气信息工程学院专业班级：电气工程及其自动化1623 姓名：黄铭（201650712326）完成时间：2017年5月26目录引言 (2)1 测量原理及系统结构 (3)2 硬件电路设计 (4)2.1 A/D转换模块 (4)2.2 单片机系统 (5)2.2.1 AT89C51性能和功能 (5)2.3 复位电路和时钟电路 (6)2.3.1 复位电路设计 (6)2.3.2 时钟电路设计 (6)2.4 LED显示系统设计 (7)2.4.1 LED显示器的选择 (7)2.4.2 LED显示器与单片机接口设计 (8)2.5 总体电路设计 (8)3 软件设计 (10)3.1 程序设计总方案 (10)3.2 系统子程序设计 (10)3.2.1 初始化程序 (10)3.2.2 A/D转换子程序 (10)3.2.3 显示子程序 (11)4 仿真调试及测试结果 (12)4.1 软件调试 (12)4.2 显示结果及误差分析 (12)4.2.1 显示结果 (12)4.2.2 误差分析 (14)结论 (15)参考文献 (16)引言在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。
而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用。
传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需要。
采用单片机的数字电压表，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，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC实时通信。
数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。
以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
随着新技术的推广，仪表的数字化程度越来越高，人们对其性能的要求也越来越高 ! 我 们设计的数字交流毫伏表，其功能相当于用其它分离元件组成的高精度晶体管毫伏表，对常 用实验电路中的交流输入波形，可直接计算出其真有效值，并用数码显示 ! 其精度和性能都 优于同类产品，而且具有体积小，使用方便等特点，可以取代目前的晶体管毫伏表 !
,8’0)(*09 HO<8>7>?AO SF G7QQ7MAQ?G@?@O> >L@97<QQU ;>@D ?A G@<>;O@ ?:@ >78;>A7D<Q MAQ?<C@ <O@ Q7G7?@D 78 G@<>;O78C <8U A?:@O ‘<M@> AB MAQ?<C@& [A‘@M@O2 ?:7> ?UL@ AB :7C:_b;<Q7?U D7C7?<Q SF G7QQ7MAQ?G@?@O ‘7?: >;9: >L@97<Q 9:7L> <> .’/.2 @?92 9<8 9AGL;?@ ?:@ OAA?_G@<8_>b;<O@ AB ?:@ 78L;? SF ‘<M@>& Sa#K. 、 :$; <1)#’9 OAA?_G@<8_>b;<O@W <GLQ7B7@OW >78CQ@_LAQ<O7?U ! 上接第 "# 页 $
摘
要 ：晶体管交流毫伏表只能用于正弦电压测量，使测量任意波形电压受到限制 ! 由
"#$%& 、 ’()&*+& 等组成高精度数字交流毫伏表，可以直接计算出输入交流波形的有效值 ! 关键词 ：有效值；放大器；单极性 中图分类号 ： ,-.%/ 文献标识码 ： " 文章编号 ：*++. 0 %*12 3 /++* 4 +% 0 ++/& 0 +5
!
数字交流毫伏表的系统组成
数字交流毫伏表的系统流程图如图 * 所示，它由 6 */ 伏电源、整流滤波、放大电
路、 "#$%& 有效值转换电路和数码显示电路组成 !
图*
数字交流毫伏表系统流程图
"
#$%&’ 芯片简介
此方程为 789: ; 〔 "#$%& 芯片能求出真有效值方程的隐含解， 7<=/ > 789:〕 ! 它分成四部
#$
大
连
民
族
学
院
学
报
第#卷
=+$ >$’/?" ("# 3("@A(*0@)$ 1A >/?/0(. ,.0$)"(0/"? 3/../71.0B$0$)
X4SY Z@72 [SY ,;72 \SY] ^;_C<8C2 F[+Y X78C_‘@8
! a<Q7<8 Y<?7A8<Q7?7@> 487M@O>7?U2 a<Q7<8 a@M@QALG@8? IA8@ ’’##//2 F:78< $
图!
"##$% 量程定值运算放大部分工作原理
当 &’( 闭合， 通过定值放大器将小于 "##$* 的信号放大， 并将信号输 &’" 接通 ) 时， 变 入到宽频带、 高精度的真值有效转换器， 在经滤波器滤波后加到 ) + , 转换器 -./0(#0 上， 成相应的数字信号， 最后由 /1, 显示出来 2 ),340 设有输入输出保护功能，整个系统输入有过压及过流保护，输出有短路保 护 2 ),340 能 够 直 接 计 算 出 一 个 复 杂 的 交 流 5 或 直 流 叠 加 6 输 入 信 号 的 均 方 根 值 5 有 效 值 6 ，并给出一个等效的输出直流电平 2 当选定量程接通输入电压后， /1, 四位数码管 显示出其有效值；当输入电压处于过量程状态时，后三位数码管显示数字熄灭，首位的 “ ( ”和小数点依然发亮，以提示使用者量程已过 2
!"#$% &$’$()*+ ("# ,--./*(0/1" 2(’$# 1" 34 456 4$)7$)
*45 678
! (79:;<8 =8>?7?;?@ AB *7C:? =8D E F:@G H@9:2 I7CA8C #JK/KK $
,8’0)(*09 H:@ 9A89@L?2 ?:@ <DM<8?<C@> <8D D7><DM<8?<C@> AB 78D@N <O@ D@>9O7P@D 78 D@?<7Q& H:@ B@<?;O@> <8D 8A?@> AB BA;O R78D> AB 78D@N@>2 ?:@ 9O@<?7A8 LO7897LQ@>2 CO<GG<O> <8D 7GLAO?<8? AL?7A8 @NLQ<8<?7A8 <O@ 78?OAD;9@D& ?:@ @8D& H:@U :<M@ ?:@AO@?79<Q M<Q;@ <8D LO<9?79<Q >7C87B79<89@ 78 ?:@ ;8D@O>?<8D78C <8D ?:@ ;>@ AB 78D@N& :$; <1)#’9 0(()* (@OM@OW 78D@NW B;QQ ?@N? 78D@N S8D ?:@ AL?7G7T<?7A8 AB 78D@N LOAL@O?7@> 7> >@? BAO?: B;QQU & =8D@N <DV;>?78C D7O@9?AO <8D B;QQ ?@N? 78D@N <O@ 78?OAD;9@D 78
图(
标准真有效值变换接法
某测量的交流电压分别为 (661#、(#、(6# 共三个档，由运算放大器的输出端输入到 经过绝对值电路、 平方 ! 除法器镜象恒流电路和缓冲放大， 由缓冲 &78/9 转换电路的输入端， 放大器的输出端输出， 经电阻和电位器送入表头 " 表头由 ),:9’69 专用送显电路组成 "
第 % 卷第 % 期 )**+ 年 8 月
大
连
民
族
学
院
学
报
!"#$ % ’(#$
&"$ % )**+
’,-.&/0 ,1 2/03/& &/43,&/034356 -&3!5.6347
数字交流毫伏表的设计与制作
宣 飞，韩 锐，王玉刚，陈兴文
!大连民族学院 机电信息工程系，辽宁 大连开发区 !!""## "
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
本刊加入 “ 万方数据资源系统 ! F:78<=8BA $ 数字化期刊群”的声明 &
为了实现科技期刊编辑、出版发行工作的电子化，推进科技信息交流的网络化进程， 我刊现已入网 “ 万方数据资源系统 ! "#$%&’%() * 数字化期刊群”，所以，向本刊投稿并录用 的稿件文章，将一律由编辑部统一纳入 “ 万方数据资源系统 ! "#$%&’%() * 数字化期刊群”， 进入因特网提供信息服务 + 凡有不同意见者，请另投它刊 + 本刊所付稿酬包含刊物内容上 网服务报酬，不再另付 + !大连民族学院学报 "编辑部
〔 北京航空航天大学出版社， 何立民 2 单片机应用文集 5 ( 6 〔 (〕 .〕 2 北京： (7742 〔 刘文武 2 真有效值电压毫伏表的设计与制作 〔 "〕 8〕 2 实验技术与管理， "##( ， (9 5 ( 6 ： !72 〔 — 输入通道器件分册 〔 北京航空航天大学出版社， 纪宗南 2 单片机外围电路器件实用手册—— 4〕 :〕 2 北京： (7792
!
小结
该交流毫伏表具有频带较宽、 精度高、 数字显示和 “ 真有效值” 的特点 2 即使测试远离正
弦波形状的窄脉冲信号，也能测得精确的有效值大小 2 它克服了指针式交流电压表过量程 体积小、 时的指针易损坏、 有目测误差、 体积大等缺点 2 与同类晶体管交流表相比有易观测、 成本少、 使用方便等显著特点 2 参考文献 ：
!
数字交流毫伏表的电路原理
图/
数字交流毫伏表原理图
第!期
宣
飞，韩
锐，王玉刚，陈兴文：数字交流毫伏电压表的设计与制作
"#
其电路原理图 4 所示 2 当 &’( 闭合， &’" 接通 ) 时，为 "##$% 档；当 &’( 断开， &’" 接通 ) 时，为 "* 档；档 &’( 断开，&’" 接通 ; 时，为 "#* 档 2 下面以选中 "##$% 档为例 5 如图 ! 示 6 ，说明量程选择及运算放大时的工作原理：
收稿日期 ： /++* 0 +5 0 +1! 作者简介 ： 宣 飞 3 *.?+ — 4 ，男，河北遵化人，机电系 .? 级学生 !