简易数字显示交流毫伏表(最终定稿)

山东省“凌阳杯”大学生电子设计竞赛

编号：E甲1034

题目：简易数字显示交流毫伏表

参赛学生：戚自辉宋庆敏苏瑞东

学校：山东大学

专业：自动化，电气工程

指导教师：姚福安万鹏

目录

1.系统方案选择和论证 (5)

1.1设计要求 (5)

1.1.1基本要求 (5)

1.1.2发挥部分 (6)

1.2系统基本方案及框图 (6)

1.2.1各模块方案选择和论证 (7)

1.2.2系统各模块的最终方案 (8)

2.系统的硬件设计与实现 (9)

2.1系统硬件的基本组成概述 (9)

2.2有效值测量单元电路的设计 (9)

2.2.1有效值转换电路总揽 (9)

2.2.2分压网络 (9)

2.2.3 输入缓冲 (10)

2.2.4高频放大级 (12)

2.2.5真有效值转换 (13)

2.2.6 A/D变换 (14)

2.2.7语音播报数据电路 (14)

2.2.8打印机电路 (15)

2.2.9超量程闪烁电路 (15)

2.3等精度频率计电路设计 (15)

2.4正弦波发生电路的设计 (16)

2.4.1正弦波产生电路 (16)

2.4.2带有AGC的稳幅电路 (18)

2.5 电源电路设计 (19)

3.系统的软件设计 (19)

3.1程序流程图 (19)

3.1.1电压频率测量系统程序流程图 (19)

3.1.2正弦波发生系统程序框图 (20)

3.2程序核心简介 (21)

3.2.1自动量程转换程序 (21)

3.2.2频率测试的VHDL程序 (22)

4. 系统测试 (23)

4.1 测试仪器 (23)

4.2 指标测试 (23)

4.2.1 真有效值测试 (24)

4.2.2 频率测量测试 (24)

4.2.3正弦信号发生测试 (24)

4.3系统实现的功能 (25)

5.总结 (26)

参考文献 (26)

简易数字显示交流毫伏表

摘要：

本系统由高级模拟器件、CPLD、DDS构建，可实现具有自动量程转换功能的真有效值测量、交流频率测量和标准幅度可控的正弦波输出等功能。测量部分具有高输入阻抗（R≥2M,C<2.5pF），宽频带范围（10 HZ-5M HZ）,宽电压范围（1mV-250V）,高精度（有效值≤１％，频率<10-6）的优越性能。正弦波发生部分可实现40MHz内的最小步进为1Hz的数字式频率设定，１－10Vpp的带有AGC 功能的数字式幅值设定。可满足多方位的需要。

关键词：

静电计频率计高频放大真有效值 DDS AGC

Abstract:

This system ,which is composed of advanced analog devices, complicated programmable logic devices(CPLD),and direct digital synthesizer(DDS),has the functions to measure the RMS and frequency of the inputting signal .This system also has the ability to output one channel sin-wave whose altitude and frequency are both programmable .The measuring section is of high input impedance (R≥2M,C<2.5pF),and has a very broad frequency band(10 HZ-5M HZ) and very large scale of voltage （1mV-250V） ,while its precision stays perfect(RMS≤1%,Frequency

<10-6).The sin wave generator can output one channel sin wave with frequency up to 40MHZ and peak-to-peak voltage up to 10V . The frequency can steps as precise as 1HZ, and the output amplitude is both adjustable and very stable ,due to AGC.

Key word:

Electrometer，cymometer，radioamplifier，RMS ，DDS ，AGC

1.系统方案选择与论证

1.1设计要求

设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表，示意图如图-1所示。

图-1 简易数字显示交流毫伏表示意图

1.1.1基本要求

（1）电压测量

a、测量电压的频率范围100Hz～500KHz。

b、测量电压范围100mV～100V（可分多档量程）。

c、要求被测电压数字显示。

d、电压测量误差±5%±2个字。

e、输入阻抗≥1MΩ，输入电容≤50pF（本项可不做测试，在电路设计中给予保证）

f、具有超量程自动闪烁功能。

（2）输出

，波形无明显失真。

a、输出正弦波电压，电压值1V

rms

b、输出电压值误差≤±10%。

c、输出电压频率范围10Hz～200KHz。

d、输出电压频率可预置。

e、输出电压频率误差≤±5%。