电子测量原理---电子科技优秀PPT.ppt

综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第1页1.1.方案选择方案选择u全硬件实现；全硬件实现；u基于单片机实现；基于单片机实现；u1.1 1.1 全硬件实现全硬件实现u选选择择具具有有干干脆脆驱驱动动LEDLED或或LCDLCD显显示示的的A/DA/D转转换换器器，其其工工作作过过程程完完全全由由硬硬件件限限制制。该该类类ADCADC如如ICL7106ICL7106。u原理框图原理框图综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第2页ICL7106及及辅助元件辅助元件LCD显示器显示器量程切换电路量程切换电路被被测测量量综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第3页1.1.方案选择方案选择1.1 1.1 基于单片机实现基于单片机实现方案要点方案要点选择合适的选择合适的A/DA/D转换器；转换器；工作过程由单片机软件限制；工作过程由单片机软件限制；优点：扩展功能；数据处理；外部数据通讯优点：扩展功能；数据处理；外部数据通讯原理框图原理框图综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第4页综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第5页2.2.A/DA/D转换接口电路设计转换接口电路设计uADCADC类型：数字电压表中常接受双积分式类型：数字电压表中常接受双积分式类型：数字电压表中常接受双积分式类型：数字电压表中常接受双积分式ADCADC。具有较高的抗干扰特性。具有较高的抗干扰特性。具有较高的抗干扰特性。具有较高的抗干扰特性。u辨别力与转换速度：辨别力与转换速度：辨别力与转换速度：辨别力与转换速度：1216bit1216bit或或或或31/241/2 31/241/2；几次；几次；几次；几次 几百次几百次几百次几百次/秒。秒。秒。秒。u启动信号：输出接口的某个位；单片机中可接受启动信号：输出接口的某个位；单片机中可接受启动信号：输出接口的某个位；单片机中可接受启动信号：输出接口的某个位；单片机中可接受具有位操作的口线，如具有位操作的口线，如具有位操作的口线，如具有位操作的口线，如P1xP1x。u转换状态信号：转换状态信号：转换状态信号：转换状态信号：u查询方式：通过输入接口的某个位读取转换状态查询方式：通过输入接口的某个位读取转换状态查询方式：通过输入接口的某个位读取转换状态查询方式：通过输入接口的某个位读取转换状态信号；信号；信号；信号；u 通过单片机具有位操作的口线读取，通过单片机具有位操作的口线读取，通过单片机具有位操作的口线读取，通过单片机具有位操作的口线读取，如如如如P1xP1x。u中断方式：将转换状态信号用作中断信号。中断方式：将转换状态信号用作中断信号。中断方式：将转换状态信号用作中断信号。中断方式：将转换状态信号用作中断信号。综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第6页2.2.A/DA/D转换接口电路设计转换接口电路设计u参考（基准）电压：依据双积分参考（基准）电压：依据双积分参考（基准）电压：依据双积分参考（基准）电压：依据双积分A/DA/D转换原理，转换原理，转换原理，转换原理，须要一个参考电压，对于没有内部基准的须要一个参考电压，对于没有内部基准的须要一个参考电压，对于没有内部基准的须要一个参考电压，对于没有内部基准的ADCADC，需外部供应。需留意基准电压源的温度系数。如需外部供应。需留意基准电压源的温度系数。如需外部供应。需留意基准电压源的温度系数。如需外部供应。需留意基准电压源的温度系数。如对于对于对于对于16bit ADC16bit ADC，1LSB=1/216=1/65536=15ppm1LSB=1/216=1/65536=15ppm，即基准电压源的温度系数应好于即基准电压源的温度系数应好于即基准电压源的温度系数应好于即基准电压源的温度系数应好于15ppm15ppm。u参考时钟：一般可接受外部晶体振荡器构成。参考时钟：一般可接受外部晶体振荡器构成。参考时钟：一般可接受外部晶体振荡器构成。参考时钟：一般可接受外部晶体振荡器构成。uA/DA/D转换结果的数字量读取：二进制或十进制；转换结果的数字量读取：二进制或十进制；转换结果的数字量读取：二进制或十进制；转换结果的数字量读取：二进制或十进制；输出编码方式；并行或串行；内部输出锁存；对输出编码方式；并行或串行；内部输出锁存；对输出编码方式；并行或串行；内部输出锁存；对输出编码方式；并行或串行；内部输出锁存；对8 8位单片机需用软件两次读取。位单片机需用软件两次读取。位单片机需用软件两次读取。位单片机需用软件两次读取。u溢出、极性：溢出、极性：溢出、极性：溢出、极性：A/DA/D转换结果除数字量外，一般还转换结果除数字量外，一般还转换结果除数字量外，一般还转换结果除数字量外，一般还有溢出位和极性位。有溢出位和极性位。有溢出位和极性位。有溢出位和极性位。u积分电容、积分电阻：积分电容、积分电阻：积分电容、积分电阻：积分电容、积分电阻：u基本关系式：基本关系式：基本关系式：基本关系式：综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第7页3.3.放大电路设计放大电路设计u仪用放大器（仪用放大器（仪用放大器（仪用放大器（IAIA，Instrument AmplifierInstrument Amplifier）u基本结构：基本结构：基本结构：基本结构：u增益公式增益公式增益公式增益公式综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第8页3.3.放大电路设计放大电路设计u特点：特点：特点：特点：u三运放结构；三运放结构；三运放结构；三运放结构；u高共模抑制比；高共模抑制比；高共模抑制比；高共模抑制比；u双端差分输入双端差分输入双端差分输入双端差分输入 单端输出；单端输出；单端输出；单端输出；u通常变更电阻通常变更电阻通常变更电阻通常变更电阻R1R1，可变更增益；，可变更增益；，可变更增益；，可变更增益；u设计选型设计选型设计选型设计选型u接受三运放构成，如接受三运放构成，如接受三运放构成，如接受三运放构成，如OP07OP07；u接受集成接受集成接受集成接受集成IAIA，如，如，如，如AD620AD620、PGAPGA系列；系列；系列；系列；u对于小信号放大，通常接受两级放大。对于小信号放大，通常接受两级放大。对于小信号放大，通常接受两级放大。对于小信号放大，通常接受两级放大。综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第9页4.4.显示电路设计显示电路设计u显示方式选择：显示方式选择：显示方式选择：显示方式选择：u静态显示静态显示静态显示静态显示/动态扫描；动态扫描；动态扫描；动态扫描；u对于对于对于对于3434位数字电压表，可接受静态显示方式位数字电压表，可接受静态显示方式位数字电压表，可接受静态显示方式位数字电压表，可接受静态显示方式u显示器件：显示器件：显示器件：显示器件：LEDLED或或或或LCDLCDu静态显示接口设计：静态显示接口设计：静态显示接口设计：静态显示接口设计：uBCDBCD 七段码译码器；七段码译码器；七段码译码器；七段码译码器；u驱动器；驱动器；驱动器；驱动器；u锁存器；锁存器；锁存器；锁存器；u通常：接受集成化器件，即译码器通常：接受集成化器件，即译码器通常：接受集成化器件，即译码器通常：接受集成化器件，即译码器+驱动器驱动器驱动器驱动器+锁存锁存锁存锁存器，如常用的器，如常用的器，如常用的器，如常用的CD4511CD4511。u留意：加限流电阻。留意：加限流电阻。留意：加限流电阻。留意：加限流电阻。综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第10页5.5.自检与自动校准、自动量程自检与自动校准、自动量程转换电路设计转换电路设计u自检自检自检自检u输入为已知的参考电压或接地（输入为已知的参考电压或接地（输入为已知的参考电压或接地（输入为已知的参考电压或接地（0V0V），检测），检测），检测），检测A/DA/D转换结果。转换结果。转换结果。转换结果。u多个量程的自检，须要不同的参考电压。参考电多个量程的自检，须要不同的参考电压。参考电多个量程的自检，须要不同的参考电压。参考电多个量程的自检，须要不同的参考电压。参考电压大小一般可设置为压大小一般可设置为压大小一般可设置为压大小一般可设置为8090%FS8090%FS。u通过多路转换开关（通过多路转换开关（通过多路转换开关（通过多路转换开关（MUXMUX）切换参考电压和被测）切换参考电压和被测）切换参考电压和被测）切换参考电压和被测电压。电压。电压。电压。u自动校准自动校准自动校准自动校准u测量电路、内部器件存在零点和增益的漂移。测量电路、内部器件存在零点和增益的漂移。测量电路、内部器件存在零点和增益的漂移。测量电路、内部器件存在零点和增益的漂移。u校准原理：校准原理：校准原理：校准原理：综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第11页5.5.自检与自动校准、自动量程自检与自动校准、自动量程转换电路设计转换电路设计u校准过程：校准过程：校准过程：校准过程：（1 1）零点校准：）零点校准：）零点校准：）零点校准：（2 2）参考电压校准：）参考电压校准：）参考电压校准：）参考电压校准：（3 3）接入被测电压：）接入被测电压：）接入被测电压：）接入被测电压：校准后结果：校准后结果：校准后结果：校准后结果：综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第12页5.5.自检与自动校准、自动量程自检与自动校准、自动量程转换电路设计转换电路设计u自动量程转换自动量程转换自动量程转换自动量程转换u当被测电压变更时，选择合适的输入放大器增益，当被测电压变更时，选择合适的输入放大器增益，当被测电压变更时，选择合适的输入放大器增益，当被测电压变更时，选择合适的输入放大器增益，充分利用充分利用充分利用充分利用A/DA/D转换器的动态范围，有利于提高测转换器的动态范围，有利于提高测转换器的动态范围，有利于提高测转换器的动态范围，有利于提高测量辨别力。量辨别力。量辨别力。量辨别力。u改换量程方式：手动、自动。改换量程方式：手动、自动。改换量程方式：手动、自动。改换量程方式：手动、自动。u自动量程转换原理：自动量程转换原理：自动量程转换原理：自动量程转换原理：u 注：相邻量程之间应有确定重叠。注：相邻量程之间应有确定重叠。注：相邻量程之间应有确定重叠。注：相邻量程之间应有确定重叠。综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第13页6.6.外部通讯接口外部通讯接口u常用接口方式：常用接口方式：常用接口方式：常用接口方式：RS-232RS-232、EPPEPP、USBUSBuRS-232:RS-232:u电平转换；电平转换；电平转换；电平转换；u设计：设计：设计：设计：UARTUART芯片（如芯片（如芯片（如芯片（如82508250）或单片机的）或单片机的）或单片机的）或单片机的UARTUART（最简洁的三线串口：发送、接收、信号（最简洁的三线串口：发送、接收、信号（最简洁的三线串口：发送、接收、信号（最简洁的三线串口：发送、接收、信号地）。地）。地）。地）。u通讯规约：自定义通讯规约：自定义通讯规约：自定义通讯规约：自定义需考虑引导头、数据块、需考虑引导头、数据块、需考虑引导头、数据块、需考虑引导头、数据块、校验码等。实现校验码等。实现校验码等。实现校验码等。实现软件编程。软件编程。软件编程。软件编程。综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第14页7.7.基本要求基本要求u1.1.基本功能：数字电压表的电压测量。基本功能：数字电压表的电压测量。基本功能：数字电压表的电压测量。基本功能：数字电压表的电压测量。u2.2.留意独立完成资料查阅、方案设计、原理设计、留意独立完成资料查阅、方案设计、原理设计、留意独立完成资料查阅、方案设计、原理设计、留意独立完成资料查阅、方案设计、原理设计、器件选型、试验板制作、调试、测试、分析、撰器件选型、试验板制作、调试、测试、分析、撰器件选型、试验板制作、调试、测试、分析、撰器件选型、试验板制作、调试、测试、分析、撰写设计报告的全过程训练。写设计报告的全过程训练。写设计报告的全过程训练。写设计报告的全过程训练。u3.3.可参考已有设计或其它同学设计，但必需对设可参考已有设计或其它同学设计，但必需对设可参考已有设计或其它同学设计，但必需对设可参考已有设计或其它同学设计，但必需对设计方案和原理进行较细致的阐述。计方案和原理进行较细致的阐述。计方案和原理进行较细致的阐述。计方案和原理进行较细致的阐述。u4.4.辨别力：辨别力：辨别力：辨别力：31/241/2 31/241/2 或或或或12bit16bit12bit16bit。u5.5.量程：量程：量程：量程：4 4档，可手动切换。档，可手动切换。档，可手动切换。档，可手动切换。u6.6.设计报告：设计报告：设计报告：设计报告：u按科技文献的规范化要求撰写。按科技文献的规范化要求撰写。按科技文献的规范化要求撰写。按科技文献的规范化要求撰写。u应有测试数据及误差分析。应有测试数据及误差分析。应有测试数据及误差分析。应有测试数据及误差分析。综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验综合电子技术实验第15页8.8.扩展要求扩展要求除基本要求外，包括以下一项或多项：除基本要求外，包括以下一项或多项：除基本要求外，包括以下一项或多项：除基本要求外，包括以下一项或多项：1.1.电流或电阻测量功能；电流或电阻测量功能；电流或电阻测量功能；电流或电阻测量功能；2.2.自检；自检；自检；自检；3.3.校准；校准；校准；校准；4.4.自动量程转换；自动量程转换；自动量程转换；自动量程转换；5.LCD5.LCD显示；显示；显示；显示；6.6.外部通讯接口；外部通讯接口；外部通讯接口；外部通讯接口；6.6.较好的设计工艺，具有确定的好用价值；较好的设计工艺，具有确定的好用价值；较好的设计工艺，具有确定的好用价值；较好的设计工艺，具有确定的好用价值；7.7.设计报告规范、完整、图表齐全、逻辑性强、可设计报告规范、完整、图表齐全、逻辑性强、可设计报告规范、完整、图表齐全、逻辑性强、可设计报告规范、完整、图表齐全、逻辑性强、可读性好、数据分析正确。读性好、数据分析正确。读性好、数据分析正确。读性好、数据分析正确。