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被測電阻 |
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被測電流 |
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被測電壓 |
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被測頻率 |
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電阻轉壓 壓 放大 |
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電流轉電壓 放大 |
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電壓 放大 |
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過零檢測
放大 |
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多路
選擇
模擬開光 |
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A/D轉換
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CPU |
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分頻電路 |
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LCD顯示 |
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語音播報 |
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按鍵選擇 |
1.1.4:兩種方案比較
相比較方案一比方案二精度高,但mc14433與OP07需雙電源控制,如要實現需要把雙電源改為單電源,但實際操作較麻煩,不能實現所要求的條件,方案二是把電子元件的參數轉換成電壓信號,通過A/D轉換,然后用單片機計數后在運算求出各參數,并送顯示,并且用語音進行播報。而頻率f是單片機很容易處理的數字量,這種數字化的處理一方面便于使儀表實現智能化。所以我們選擇第二種方案。(圖如上)
1.2系統的硬件設計與實現
1.2.1:直流電流測量設計
電流的測量范圍:100微安到10毫安,把被測電流經分壓后轉化為電壓值直接輸入放,由于輸出電壓值較小,再把輸出電壓分別擴大10倍與20倍,最后輸入AD轉化。
1.2.1: 直流電壓測量設計
電壓測量范圍:100mv~10v,具體量程分為5檔。采用同相比例放大原理,被測電壓直接輸入時,由單片機控制進行自動選擇檔位,lm358進行放大,檔位是由模擬開關決定的,再把放大后的信號輸入AD進行轉化。
1.2.2:電阻測量設計
電阻在線測試的過程是:將被測電阻Rx通過Rx/Vo轉換電路,將Rx轉換為直流輸出電壓Vo,經過量程選擇按鍵K,送入A/D轉換器,將模擬電壓轉換為數字量,送到單片機系統。單片機根據輸入的數據,選擇最佳的量程,并控制量程轉換開關,選擇合適的基準電阻,實現量程的自動轉換。在單片機控制下,進行多次采樣測試,并對各次測得的Vo求平均值,然后計算電阻Rx,最后通過顯示器顯示被測電阻的值。電阻在線測試的原理圖如圖2所示。圖中Rx為電路板上的待測電阻,R1和R2為兩邊的等效電阻,VREF為基準電壓,Rr為基準電阻。可確定 Vo=-VREFRx/Rr (1)
由上式得出在基準電壓VREF和基準電阻Rr一定的前提下,Vo只取決于Rx,而與R1和R2無關,即對Rx實現了電隔離。這就實現了將印刷電路板上的電阻Rx直接轉換為相應的輸出電壓Vo。為了擴大測量范圍,將圖2電路進行了改進,引入了基準電阻Rr1-Rr4和相應的開關K1-K4來轉換量程。單片機根據Rx選擇合適的Rr,通過控制K1~K4自動轉換量程。
由上式得出在基準電壓VREF和基準電阻Rr一定的前提下,Vo只取決于Rx,而與R1和R2無關,即對Rx實現了電隔離。這就實現了將印刷電路板上的電阻Rx直接轉換為相應的輸出電壓Vo。為了擴大測量范圍,將圖2電路進行了改進,引入了基準電阻Rr1-Rr4和相應的開關K1-K4來轉換量程。單片機根據Rx選擇合適的Rr,通過控制K1~K4自動轉換量程。
1.2.3: 頻率測量設計
輸入信號為50mv的正弦交流信號,進行過零檢測
1.2.4:采用點陣式LCD顯示
點陣式LCD功能比較強可以顯示漢字、數字和英文字母,顯示方便,電路接線方便,且界面美觀舒適,耗電小。
1.2.5:語音模塊
語音播報電路:通過單片機控制語音芯片,輸出音頻信號經放大器LM386放大,再驅動喇叭,播報所測的距離。LM386放大倍數是20倍。電路圖如下圖所示:
圖9 語音電路
1.3 系統軟件設計
1.3.1 系統主程序流程圖
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循環掃描量程(自動切換) |
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正確量程? |
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Y |
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N |
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AD采集電壓 |





