智能数字万用表【参考模板】.doc

智能数字万用表【参考模板】 ，智能数字万用表。
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智能万用表的设计 　　 摘要：采用MSP430F148单片机作为系统的核心控制器件，用AD637集成真有效值转换芯片和电阻-电压转换电路分别将交流电压信号、电阻转换为直流信号，再利用MC14433A/D转换芯片完成电压到数字量的转换。
该系统采用直流供电，由直流电压测量模块、交流电压测量模块、电阻测量模块、MC1433A/D转换模块，单片机控制模块、键盘输入模块与显示模块组成，具有测直流电压、测交流电压、测量电阻功能，测量精度高功耗低、抗干扰能力强等特点。
关键词：数字万用表　MC14433　MSP430单片机 1方案设计与比较 1.1交流有效值测量方案 　　方案一：热电偶测量法。
热电偶测量法是根据交流有效值的物理定义来实现测量的，利用热电偶电路平衡原理通过两端的电势比较得到有效值。
但热电偶转换是非线性的且热电偶配对较难、响应速度慢、过载能力差。
　　方案二：模拟运算法。
根据有效值的数学定义，用集成组件乘法器、开方器等依次对被测信号进行平方、平均、开方等计算直接得到输入信号的有效值。
这种方案测量的动态范围小、精度不高且当输入信号的幅度变小时，平均器输出电压的平均值下降很快、输出幅度很小往往导致与失调、漂移电压混淆。
　　方案三：交流整形电路。
采用AD637集成真有效值转换芯片，把交流电压信号转换为幅值等于交流有效值的直流电压信号，再对直流电压进行测量，这种方案电路简单、响应速度快、失真度小故采用此种方案。
1.2小电阻测量方案 　　方案一：直流电桥测电阻。
直流电桥又分直流单电桥和直流双电桥。
采用这两种方法时很多操作需要手动操作，并且对元件选取要求高，通过数字电位器来改变需要的电阻参数，虽然可以达到数控的目的，但数字电位器的每一级步进电阻比较大，调节困难，需要采用数控电阻，用单片机处理计算杂复并且测量时操作不方便。
　　方案二：电阻比例法。
电阻比例法采用与双斜积分式A/D转换器配合，可实现电阻-数字的转换。
此方案由于在电阻上Rx、Rs中流过相同的电流，因此不需要精密的基准电流，但需要计数器和精密时钟发生器且电路复杂处理难度大。
　　方案三：采用恒流外加小信号放大法。
当测量0～2Ω小电阻时采用恒流源产生10mA电流流经电阻产生0~20mV压降再放大10倍即0~200mV测量，这样解决了大电流流经小电阻发热大的问题。
此种方案误差取决于恒流源的精度，恒定电流由精密恒流源产生10mA，电流稳定误差小，所以可以达到很高的精度，故采用此种方案。
　　 2理论分析与计算 　　直流电压测量分析：直流电压测量用MC14433AD转换芯片完成，MC14433转换精度为0.05%1个字，符合题目中的精度要求，MC14433转换电压范围0~2V，所以当直流电压信号大于2V时通过分压电路进行衰减使其电压将为0~2V达到合适量程范围。
　　交流电压测量分析：交流电压信号经过分压电路进行量程选择后，再通过AD637真有效值转换芯片转换为直流电压信号进行测量，AD637转换芯片精度高、失真小，最大失真误差为0.02%2个字，而分压电路没有失真，所以交流电压测量精度完全符合题目要求。
　　电阻测量分析：电阻测量采用恒流法，使用