有效值电压表的设计与制作
真有效值数字电压表-总结
2014湖南大学电子设计竞赛第一次校内赛赛题真有效值数字电压表一、设计任务设计并制作一台数字真有效值电压表。
二、要求1、基本要求（1）真有效值电压测量：可测量频率范围在0Hz～10kHz频率范围的单频信号或合成信号的电压有效值，测量相对误差≤0.5%＋最低位2个字。
（2）测量量程：分200mV、2V、20V三档，可用手动切换量程。
（3）测量结果显示：采用LED或LCD显示十进制数字，三位半数显（0000－1999）（4）输入电阻≥100kΩ。
（5）具有输入过压保护功能。
（6）单电源供电，供电电源电压9V。
2、提高部分（1）扩展频率测量范围为0Hz～100kHz。
（2）增加平均值测量功能。
（3）测量误差降低为0.1%＋最低位2个字。
（4）自动量程切换功能。
（5）其他。
设计分析一、对题目的理解1. 真有效值的概念、实现方法及分析(1) 对有效值的理解真有效值不是针对正弦信号定义的，所有电信号都有其有效值。
从物理学的角度而言，就是电流通过物体做的功（发热）等效。
所以在此处不能用检测峰值或平均值通过转换计算得到，而是要通过采样，按有效值的定义，通过离散化计算得到。
检峰或平值值换算得到是针对特定的周期性波形，如正弦波。
而本题要求并没有定义是正弦波。
(2) 有效值的计算有效值计算式：积分部分可通过离散化计算。
设等时间间隔δ采样，在0至T采样时间采样N点，则连续积分可以用离散化公式进行计算：从中可得到：(3) 采样时间计算对误差的影响以单位幅值正弦波为例，分析积分时间及开始程分时刻对计算的影响。
设积分时间为T，初始相位为φ，则对应的有效值的平方为讨论：(a) 当采样时长T为周期T0的整数倍时，有：从中看出，采样后的计算结果与初如采样位置没有相关性。
(b) 当采样时长T不为周期T0的整数倍时，设T=nT0+ΔT0有：与周期整数倍采样相比，产生的偏差为：将T=nT0+ΔT0 和ω＝2π/ T0代入，有：两次等时间采样，不考虑采样时间为周期的整数倍时，可能产生的最大读数偏差为：从中可以评估不做周期测量时，要达到误差要求最少的采样周期数。
自制电压表制作方法
自制电压表制作方法
电压表是用来测量电路中电压大小的一种仪器，通常我们可以从商店购买到不同型号和规格的电压表。
但是，如果您想要自己动手制作一个电压表，那么本文将介绍一些简单的制作方法。
所需材料：
1. 一块小型面包板
2. 一块4.7KΩ电阻
3. 三个连接线
4. 一块LED灯
5. 一枚9V电池
6. 一根2.5mm插头
7. 一块直流电源（可以使用变压器和整流电路）
步骤：
1. 将电阻焊接到面包板上，将三个连接线插在电阻两端和中间的孔中。
2. 将LED灯插入面包板上的两个孔中，并用连接线将其连接到电阻上。
3. 将2.5mm插头插入面包板上的两个孔中，并用连接线将其连接到电阻上。
4. 将9V电池连接到面包板上的两个孔中。
5. 将直流电源连接到面包板上的两个孔中。
当您连接好所有部件后，您的电压表就可以使用了。
当您将电压
表接到电路中时，LED灯将会亮起来，显示电路中的电压大小。
需要注意的是，这样的自制电压表只能够显示直流电路中的电压大小，并且只能够显示一个大概的范围。
如果您需要更精确的电压测量结果，建议购买专业的电压表。
简易数字电压表课程设计
电子测量结课作业简易数字电压表指导教师：学院：专业班级：姓名：学号：摘要本文介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计。
该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。
A/D转换主要由芯片ADC0832来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。
数据处理则由芯片AT89C52来完成，其负责把ADC0832传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外,它还控制着ADC0832芯片工作。
该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。
此数字电压表可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个LCD1602液晶屏显示出来。
关键词: 单片机；数字电压表；A/D转换；AT89C52；ADC0832目录1 数字电压表的简介 01.1数字电压表简介 01.2数字电压表的的背景与意义 02 设计总体方案 (2)2.1 设计要求 (2)2.2 设计思路 (2)2.3 设计方案 (2)3 硬件电路设计 (4)3.1 A/D转换模块 (4)3.2 单片机系统 (6)3.3 复位电路和时钟电路 (9)3.4 LCD显示系统设计 (10)3.5 总体电路设计 (12)4 程序设计 (13)4.1 程序设计总方案 (13)4.2 系统子程序设计 (13)5 仿真 (15)5.1软件调试 (15)5.2显示结果及误差分析 (15)5.2.1 显示结果 (15)5.2.2 误差分析 (17)结论 (19)参考文献 (20)附录............................................................................................... 错误！未定义书签。
1 数字电压表的简介1.1数字电压表简介在电量的测量中，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。
数字电压表头的设计与制作毕业设计
目录
摘 要.................................................................................................................................. 1
第 1 章 引 言..................................................................................................................... 1 1.1 设计概述..................................................................................................................... 1 1.2 设计目标与意义......................................................................................................... 2 1.3 章节安排..................................................................................................................... 3
第 4 章 软件设计...............................................................................................................20 4.1 软件总体设计...........................................................................................................20 4.2 软件模块说明...........................................................................................................21 4.2.1 显示子程序模块说明....................................................................................... 21 4.2.2 A/D 转换子程序........................................................ 22 4.3 小结...........................................................................................................................24
简易电压表设计
《单片机原理与接口技术》课程设计报告设计题目：简易数字电压表设计专业班级：电信1202 学号：2012001452学生姓名：庞宏平同组人：万培石一雄指导教师：武娟萍太原理工大学课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺指导教师签名：日期：2015.6简易数字电压表设计目录1．引言 (4)1.1设计任务 (4)1.2 设计要求 (5)2．硬件电路设计 (5)2.1 系统的硬件构成及功能 (5)2.2 AT89S51单片机及其引脚说明 (6)2.3 ADC0808引脚及功能说明 (7)2.4 ADC0808的外部引脚特征 (8)2.5 ADC0808的内部结构及工作流程 (9)3.LCD显示系统以及74LS373 (10)3.1 LCD显示系统设计 (10)3.2 74LS373引脚图及功能 (11)3.3 总体电路设计 (13)4．程序设计 (14)4.1 程序设计总方案 (14)4.2 系统子程序设计 (15)5 .软件测试及仿真 (16)5.1 软件调试 (16)5.2 显示结果及误差分析 (17)5.3 附加功能 (18)结论 (19)附录程序代码 (20)第1章引言本次课程设计利用单片机技术来实现一台简易数字电压表，具有性能可靠、电路简单、成本低等特点。
1.1数字电压表概述电压表应用十分广泛，但大部分是模拟电压表，而由于其特性，反应速度慢，读数麻烦并且误差较大，所以为适应不断快速的高速信号领域，已经广泛使用数字电压表。
本实验设计是基于51单片机开发平台实现的一种数字电压表系统。
该设计采用AT89S51单片机为核心，以ADC0809为模数转换数据采样，实现被测电压的采样。
1.2此次设计任务1.2.1设计任务设计制作一个简易数字电压表，该直流电压表能测直流电压目标：基于MCS—51单片机，对设计硬件电路和软件程序应用的设计，使用发光二极管来显示所要测试模拟电压的数字电压值。
数字电压表的设计与制作设计37页word
数字电压表的设计与制作[摘要] 随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。
在参阅大量数字电压表的基础上的数字直流电压表，所测量范围直流电压为0～500V，测量精度为0.08v。
它以单片机8951为核心，主要由转换电路将输入的模拟量转换为数字量的A/D转换器ADC0809，液晶显示器1602构成。
[关键词]:单片机；模数转换；按键开关；液晶显示；Design and manufacture of digital voltmeterLu Yong Liang(Shaanxi University of Technology,Dept. of Communication Engineering,profession of electronic information engineering, grade 2019 class1, shaanxi hanzhong 723003)Teacher: ChenZhengTao[Abstract]：With the development of electronic science and technology, electronic measurement become the e-worker must have the means, the measurement accuracy and functional requirements of increasingly high, while the voltage measurement is very strong, because the voltage measurement of the most common. In a large number of digital voltage meter read based on the digital DC voltage meter, the measuring range DC voltage 0 ~ 500V, measurement precision is 0.08v. It is based on 8951 MCU core, mainly by the conversion circuit to convert analog input to digital volume A / D converter ADC0809, LCD display 1602 form.[Key words]: SCM; analog-digital conversion; button switch; liquid crystal display;毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
项目5 简易电压表的设计与制作5.1
任务5-1 DAC转换器件逻辑功能测试
【知识扫描】D/A转换工作原理 【器件认知】DAC器件逻辑功能测试 【工作任务5-1-1】DAC0832器件逻辑功能测试 【思维拓展】锯齿波产生电路简介
任务5-2 ADC转换器件逻辑功能测试
【知识扫描】A/D转换工作原理 【器件认知】ADC器件逻辑功能测试 【工作任务5-2-1】ADC0804器件逻辑功能测试 【思维拓展】压力测量电路
• 增益误差：只改变理想转换特性的斜率，并不破坏线性，称作增益误差或比
例系数误差，如图3。
VO
V想直线 实际曲线
实际曲线 理想直线
【知识扫描】D/A转换工作原理
项目5 简易数字电压表的设计与测试
数字系统中实际参加运算的数字量是以二进制数码的形式表示的
，这就要求DAC输入的是二进制数字量，通过转换将输入的数字量以 模拟量的形式输出，而且输出的电压模拟量大小一定与输入的数字量 大小成正比。现假设DAC转换的比例系数为k ,则输出的模拟电压
项目5 简易数字电压表的设计与测试
在集成电路的数模转换器中，很少采用间接式数模转换器。一般来说，数模转换 器的工作原理比模数转换器的工作原理要简单。有些模数转换器的电路中，还含 有相应的数模转换器电路，作为反馈部件来使用。一般电阻式DAC结构如图所 示。
基准电压
R
输 入 数 字 信 号
输 入 寄 存 器
转换器的输出电压 Uo为：
Uo ik R f
URRf 24 R
(d3 23 d2 22 d1 21 d0 20 )
URRf 24 R
D4
如果是n位数字量输入，则上式可改写为如下形式：
Uo ik R f
URRf 2n R
(d n1 2n1 d n2 2n2 d n3 2n3 d0 20 )
真有效值电压表设计
Yibin University本科生毕业论文（设计）工作表题目真有效值电压表设计二级学院物理与电子工程学院专业电子信息工程学生姓名李海连学号 110305018 年级 2010级指导教师文老师职称导师教务处制表2014年 6 月 20 日宜宾学院本科毕业论文（设计）工作表填写说明一、宜宾学院本科毕业论文（设计）各环节工作表由五个资料组成，要求工作表填写完后放入宜宾学院本科毕业论文（设计）档案袋存档。
五个资料名称如下：表1 《宜宾学院本科毕业论文（设计）》诚信声明表2 《宜宾学院本科毕业论文（设计）任务书》表3 《宜宾学院本科毕业论文（设计）开题报告》表4 《宜宾学院本科毕业论文（设计）中期检查记录表》表5 《宜宾学院本科毕业论文（设计）指导教师指导记录表》二、五个资料由学生、指导教师根据《宜宾学院本科生毕业论文（设计）工作规程（试行）》的要求分别如实填写（不能代填，但可以用电脑打印），要求学生、指导教师签名的栏目必须由本人亲自签名（不能用电脑打印）。
三、《宜宾学院本科毕业论文（设计）开题报告》由学生填写。
四、《宜宾学院本科毕业论文（设计）指导教师指导记录表》由学生填写，指导教师确认。
指导教师应对学生毕业论文（设计）工作的进展情况一般每周至少进行一次检查、指导,并要求学生在表中记录对课题探讨、文献查阅及文献综述的撰写、开题、一稿、二稿、答辩稿、答辩等毕业论文（设计）主要工作环节检查、指导的实际内容。
六、《宜宾学院本科毕业论文（设计）》原则上参照“宜宾学院本科毕业论文（设计）撰写规范”撰写。
宜宾学院毕业论文（设计）诚信声明书本人郑重声明：本人所提交的毕业论文（设计）是本人在指导教师指导下独立进行研究、写作的成果，毕业论文（设计）中所引用其他个人或集体的无论以何种方式发表或撰写过的研究成果，均在毕业论文（设计）中加以说明；有关教师、同学和其他人员对本文的写作、修订提出过并为我在毕业论文（设计）中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。
简易电压表设计方案
简易电压表设计方案设计简介：本设计方案旨在制作一个简易的电压表，能够准确测量直流电压，并且具备整洁美观的外观。
此外，我们还将为电压表添加一个提示灯，用于指示电源是否正常开启。
材料清单：1. 直流电压表模块2. 透明塑料外壳3. 灯泡模块4. 电线5. 开关6. 电源适配器7. 线缆连接器搭建步骤：1. 将直流电压表模块安装在透明塑料外壳的正中央位置。
2. 使用线缆连接器将电源适配器与直流电压表模块连接。
确保连接稳固无松动。
3. 在透明塑料外壳的一侧选取一个合适的位置，用电钻钻一个适配灯泡模块尺寸的孔。
4. 将灯泡模块插入孔内，并使用固定螺丝固定灯泡模块。
5. 连接灯泡模块与电源适配器，确保连接正常。
6. 使用开关连接电源适配器与灯泡模块，确保开关能正常控制灯泡的开关状态。
7. 将透明塑料外壳的上下侧打开合适大小的孔，以方便线缆连接器的使用。
8. 将所有电线组织整齐，并将开关和电源适配器的线缆连接器通过打孔处拉出外壳，接近电压表模块。
9. 确保所有组件稳固连接，开关能正常控制电压表以及灯泡的开关状态。
10. 完成搭建后，仔细检查所有连接，确保电压表和灯泡正常工作，并且外壳整洁美观。
操作方法：1. 将电源适配器插入电源插座，并通过开关控制电源的开启和关闭。
2. 开启电源后，电压表显示器将显示当前的直流电压数值。
3. 如果提示灯亮起，表示电源正常开启，否则表示电源未正常开启或存在故障。
4. 关闭电源时，确保电压表和灯泡都处于关闭状态，以节省能源和延长使用寿命。
维护与注意事项：1. 确保电压表和灯泡处于稳定的工作环境，避免受到剧烈震动或高温等影响。
2. 定期检查电线和连接器的连接状态，如果发现松动或损坏，应及时修复或更换。
3. 避免将液体或金属物品接触到电压表或灯泡模块，以防止短路或损坏。
4. 当不使用电压表时，建议关闭电源以节省能源和确保安全。
5. 如遇到电压表显示不准确或异常情况，应停止使用并寻求专业技术支持或维修。
简易电压表设计方案
简易电压表设计方案
简易电压表设计方案
电压表是用来测量电路中的电压的一种仪器。
在设计简易电压表时，需要考虑到测量的范围、精度、显示方式等因素。
以下是一个简易电压表的设计方案。
1. 整体设计思路：
本设计方案采用模拟电路设计，通过简单的电路实现电压的测量和显示。
主要由测量电路和显示电路组成。
2. 测量电路设计：
测量电路是用来将输入电压转换为可测量的电信号。
测量电路主要由电阻和操作放大器组成。
首先选择一个合适的电阻，用来将输入电压经过分压，使之在测量范围内。
然后通过一个操作放大器来放大电压信号，以便能够驱动后续的显示电路。
操作放大器的放大倍数可以通过调整反馈电阻来实现。
3. 显示电路设计：
显示电路是用来将测量的电信号转换为人们可以直观看到的显示结果。
本设计方案采用数码管显示方式。
在显示电路中，电信号经过一个电压比较器，将其与参考电压进行比较，以确定数字管是否显示。
然后通过一个译码器，将数字信号转换为驱动数码管的控制信号，显示测量结果。
4. 电源电路设计：
电源电路是用来为整个电压表提供电源的。
本设计方案采用直流电源。
根据需要选择一个适当的电源电压。
然后通过一个稳压电路，将电源电压稳定在所需电压值，以确保整个电压表的正常工作。
5. 其他功能：
设计中还可以考虑一些其他功能，如测量电压极性的功能，过载保护功能等。
总结：
通过以上的设计方案，可以实现一个简易的电压表。
设计过程中需要注意选择合适的元器件，进行充分的测试和调试，以确保电压表的稳定性和准确性。
设计制作一个简易数字电压表.doc
设计制作一个简易数字电压表目录一、设计要求................................................................................................... 错误!未定义书签。
二、设计方案、电路图和工作原理............................................................... 错误!未定义书签。
三、软件仿真................................................................................................... 错误!未定义书签。
四、PCB设计.................................................................................................. 错误!未定义书签。
五、元器件清单表........................................................................................... 错误!未定义书签。
五、焊接和调试............................................................................................... 错误!未定义书签。
六、过程照片................................................................................................... 错误!未定义书签。
七、总结、心得及其他................................................................................... 错误!未定义书签。
有效值电压表的设计与制作
AD736是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC转换器，其主要特点是准确度高，灵敏性好（满量程为200mVRMS）、测量速度快、频率特性好、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低最大的电源工作电流为200uA。用来测量正弦波电压的综合误差不会超过正负3%。
3、工作原理及引脚
AD736的内部框图如上图所示。它主要由输入放大器、全波整流器、有效值单元、偏置电路、输出放大器等组成。芯片的2脚为被测信号VIN输入端，工作时，被测信号电压加到输入放大器的同相输入端，而输出电压经全波整流后送到RMS单元并将其转换成代表真有效值的直流电压，然后再通过输出放大器的Vo端输出。偏置电路的作用是为芯片内部各单元电路提供合适的配置电压。
当然：本算法要求是标准的正弦波信号...
注意：以上累加和都表示为AD转换的结果值。
真有效值测量方法一（AD536）
（1）AD536A的工作原理
AD536A是将真有效值转换成直流的单片集成电路，可以连续、实时地计算输入信号平方、平均值，且得到的直流电压值正比于输入信号的有效值RMS。
AD536A计算RMS时，首先求行绝对值（整流电路）、第二步进行平方计算；第三步是平均计算，即除以反馈回来的输出电压；最后再经滤波器得出结果。这里很重要的一条是要求平均的时间常数要远大于待测信号的周期，这样才能保证测试的精度。
即10个周期的有效值=累加和/100。如果上式的计算单位为伏特(V)，为避免除法运算，可改为计算单位为mV。
即10个周期的有效值的mV值=累加和/100*1000=10*采样值的累加和(mV)。或10个周期的有效值的10mV值=累加和/100*100=采样值的累加和(10mV)。
同理：若搞它1个周期采样111个点(如果ADC速度够)，应该更简单。
高精度电压表电流表和电阻表的制作
高精度电压表电流表和电阻表的制作研究与实践3高精度电压表、电流表和电阻表的制作一、研究目的1．学习和掌握万用表电路设计的思路。
2．学习掌握电压表、电流表和电阻表测量中不同量程的构成方式。
3．学习和掌握采用含运算放大器的电路扩大测试量程的方法。
4．学习和领会表盘刻度线性和非线性的原理。
5．领会和掌握输入电阻与输出电阻的工程意义。
6．掌握工程中基于集成运算放大器的高精度电压表、电流表和电阻表的设计方法。
7．在学习掌握本研究性实验提示内容的基础上，设计满足任务要求的电路，并实现电路的仿真、制作和调试。
二、预备知识1.熟练掌握电阻性电路的分析方法与应用。
2.掌握万用表测量直流电流、直流电压和电阻的原理和方法。
3.领会运算放大器特性和应用。
三、研究背景电流和电压作为电路变量，是在电路理论中描述和反映电路性质和特性的最重要的参数，也是在工程实际中经常需要测量的。
通常情况下，测量电流和电压可以采用万用表，不论是模拟万用表还是数字万用表，都可以准确测量电路中的直流（或交流）电流与电压值。
电阻器是电路理论中的重要基本元件之一，电阻器的阻值的测量在工程实际中也具有重要的意义。
通常情况下，亦可以采用万用表来测量电路中实际电阻元件的阻值。
万用表是一种多量程和测量多种电量的便携式电子测量仪表。
一般的万用表可以测量电阻、测量交流和直流电流、测量交流和直流电压。
有的万用表还可以用来测量音频电平、电容量、电感量和晶体管的β值等。
由于万用表结构简单、便于携带、使用方便、用途多样、量程范围广，因而它是维修仪表和调试电路的重要工具，是一种最常用的测量仪表。
四、实验仪器及元器件示波器 1台双路可调直流稳压电源 1台微安表 1只万用表 1只集成运算放大器芯片若干电阻若干电容器若干电感器若干开关若干五、研究提示(略)六、研究内容或设计目标1．基本命题A 设计一个高精度直流电流测试仪，可分0～10mA、10mA～100mA、100mA～1A三个量程测量直流电流。
电压有效值测量电路设计
电压有效值测量电路设计一、实验目的：要求采用通用运放LM324和建波二极管设计一个峰值半波整流电路，实现对正弦波电压有效值的测量。
二、技术指标：1、输入信号电压范围：0～100mV。
2、上限频率：5KHz。
3、电压显示：万用表直流档。
4、电源电压：±12V范围内可任选。
三三、设计要求1、熟悉电路的工作原理。
2、根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3、画出电路原理图。
（元器件标准化，电路图规范化）。
4、计算机仿真。
四、实验要求：1、根据技术指标确定测试项目、测试方法和步骤。
2、确定实验所用仪器。
3、作出记录数据的表格。
4、完成实验。
五、实验仪器：1、信号发生器2、示波器3、万用表4、电压表5、电压源6、LM324芯片、面包板、电阻、电容、二极管、导线等六、实验原理：1、半波整流电路下图为精密半波整流电路，它属于反相型运放电路。
当输入电压为正极性时，运放输出为负极性时，运放输出U o1为负极性，二极管D2导通、D1截止，输出电压U O为零。
当输入电压U I为负极性时，U o1为正极性，此时D1导通、D2截止，电路处于反相比例运算状态，输出电压U O=-U I R f/R i半波整流电路波形图2、电容滤波电路交流电经过整流后得到的是脉动直流，滤波电路可以大大降低这种交流波纹成分，让整流后的波形变得比较平滑。
电容滤波电路滤波后波形图仿真实验原理电路图仿真直流电压表示数七、计算元器件参数：通过整流滤波电路得到电压的峰峰值等于2倍电压有效值，通过放大器计算公式：U O=-U I R f/R i可知，R f/R i应取2/2,在仿真中R f取为 1.414kΩ，R i取2 kΩ。
八、实验步骤：1、在面包板上按电路图将电路连接起来，由于缺少合适的元器件，所以R f 在实际中用用一滑动变阻器调节出 1.414 kΩ电阻代替。
2、将电压表直接与信号发生器连接，万用表直流档接输出电压，调节信号发生器不同频率和电压值观察万用表示数是否与电压表示数对应，记录数据。
简易电压表设计
单片机课程设计题目：简易数字电压设计系别：电气与电子工程系专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师：河南城建学院2011年12月26日成绩评定·一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。
二、成绩评定成绩等级：指导教师签字：年月日目录一．设计目的 (4)二．设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4三．设计的总体结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1．电路的总体原理框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 2．工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 3.元器件名称．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4四．各部分电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 51、单片机最小系统电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52、模拟量采集电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 63、ADC0809工作的时钟信号发生电路．．．．．．．．．．．．．． 74、数码管显示电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 95、部分仿真电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 10五、整体电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12六、设计总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 14附1程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15附2系统原理图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18一、设计目的目的：系统地运用已学的理论知识解决实际问题的能力和查阅资料的能力。
电流表与电压表的制作与使用实验
电流表与电压表的制作与使用实验电流表和电压表是电路实验中常用的仪器，用于测量电流和电压。
在物理学中，有许多定律可以帮助我们理解电流与电压以及它们在电路中的作用。
在本篇文章中，我将解释如何制作和使用电流表和电压表，并探讨它们的实际应用和其他专业性角度的相关内容。
一、电流表的制作与使用实验1. 材料准备：- 一块狭长形的弹簧板（可以使用金属弹簧）- 导线- 纸片- 铁芯绕组（可以使用铁芯电阻器）2. 实验过程：a. 将弹簧板固定在一个支架上，使其可以自由摆动。
b. 使用导线将弹簧板与电源连接，确保连接稳固。
c. 在电路中插入一个可变电阻（如铁芯绕组），并通过调节电阻大小来控制电流的强度。
d. 将一块细纸片固定在弹簧板上，并使其能够与弹簧板接触。
e. 用导线将另一端连接到电路的另一侧，形成一个完整的电路。
f. 当电流通过电路时，弹簧板会受到电流作用而产生一定的偏转。
通过观察纸片的偏移角度，可以估计电流的大小。
3. 物理原理：这个实验基于安培定律（Ampere's Law）。
根据安培定律，通过一个电流元（单位长度上的电流）所产生的磁场与电流元和观测点之间的垂直距离成正比。
在电流通过电路时，弹簧板受到的力与通过它的电流成正比，因此会产生一个角度偏移。
4. 实验应用：- 电流表通常用于测量电路中的电流，并且可以在各种应用中得到广泛使用。
它们可以用于家庭电路、电子设备、实验室设备等的电流测量。
- 在电子实验中，我们可以使用电流表来测量电路中不同元件的电流，以验证电路定律的正确性，并帮助我们进行电路设计和故障排除。
二、电压表的制作与使用实验1. 材料准备：- 灯泡（额定电压为较低电压）- 适配器或电池- 镍铁电阻线- 螺丝刀和钳子- 铁芯绕组2. 实验过程：a. 将灯泡连接到一个适配器或电池的正负极上，确保灯泡亮起。
此时，电流将通过灯泡。
b. 使用两段镍铁电阻线，将电压表与电源连接。
确保连接稳固并检查电路的完整性。
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1、非真有效值测量
在测量一个纯正弦波（仅限于纯正弦波）时，简单的测出平均值（0.636倍峰值），再乘以波形因数1.111（即0.707倍峰值）所得到的数值是完全正确的，这个数值也被称为有效值。这种方法被广泛用于所有的模拟测量仪（此时平均值是靠线圈运动的惯性和阻尼作用来实现的）和所有旧式、仪表和大多数电流表数字万用表上。这种技术被称为¡平均读数，按有效值校准¡的测量方法。问题是这种测量方法只适用于纯正弦波，而在现实的电气装置中根本不存在纯正弦波。
基于单片机和ADC芯片进行有效值测量
有效值的定义：有效值是根据电流热效应来规定的，让一个交流电流和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，那么就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。
在本系统中输入电压送A/D芯片，单片机AT89S52控制A/D转换芯片进行转换，转换后数据再送单片机AT89S52计算处理，处理后的数据送给数码管显示。
2、特性
AD736是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC转换器，其主要特点是准确度高，灵敏性好（满量程为200mVRMS）、测量速度快、频率特性好、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低最大的电源工作电流为200uA。用来测量正弦波电压的综合误差不会超过正负3%。
3、工作原理及引脚
AD736的内部框图如上图所示。它主要由输入放大器、全波整流器、有效值单元、偏置电路、输出放大器等组成。芯片的2脚为被测信号VIN输入端，工作时，被测信号电压加到输入放大器的同相输入端，而输出电压经全波整流后送到RMS单元并将其转换成代表真有效值的直流电压，然后再通过输出放大器的Vo端输出。偏置电路的作用是为芯片内部各单元电路提供合适的配置电压。
绝大多数电路元器件的极限容量值是由保证元器件不过热而可以散发的热量所决定的。例如，电缆的容量是由特定的安装条件（决定散热的快慢）和最大的工作温度所决定的。因为含有谐波的电流有着比普通平均测量值要高的有效值，电缆的实际运行电流值往往被低估，因而导致电缆的工作温度比预期的温度要高，结果是电缆的绝缘下降、过早损坏甚至引发火灾。母线的尺寸取决于母线因对流和热辐射所散发的热量速率与电阻损耗发热速率。上述速率相等时的温度就是母线的正常工作温度。通常将母线的正常工作温度设计地足够低以使绝缘和支持材料不过早老化。就电缆而言，真有效值的测量误差将会导致过高的工作温度。而母线一般来说体积都很大，它的集肤效应比一般的小规格导线要明显的多，从而导致温度进一步提高。其他的一些电力元器件，如熔断器和断路器的热元件，它们的额定电流值是根据有效值来制定的，因为它们的特性和散热紧密相关。这就是误跳闸的根本原因所在。真实电流大于所预期电流，导致断路器一直工作在过电流状态，长期工作可能会引起跳闸。处于过电流状态断路器对温度非常敏感出的问题，难以预测。任何由误跳闸引起的断电所造成的事故损失都可能是巨大的，例如，电脑系统数据丢失和生产控制系统瘫痪等等。很明显，只有真有效值仪表才能给出正确的测量值，才能正确确定电缆、母线和断路器的额定值。一个很重要的问题：怎样才能知道仪表是否是真有效值仪表？通常可以通过产品说明书作出判断，可往往是在实际需要的时候产品说明书并不在手边。有一个很好的办法：分别用已知的平均值仪表（往往是手头最便宜的那种）或真有效值仪表和待定的测量仪同时测量象个人电脑这样非线性负荷的电流和白炽灯回路的电流值，比较其读数。对于白炽灯负荷，两种测量仪的读数应一致。而在接入个人电脑后一台仪表的读数比另外一台仪表大很多（比如说２０％以上）则此仪表很可能是真有效值仪表。若此时两表读数接近，说明两种仪表是同一类型的。真有效值测量对于任何带有很多非线性负载（个人电脑、电子镇流器和紧凑型荧光灯等）的装置意义重大。平均值测量仪的测量值比真实值最大可小４０％，从而会导致电缆和断路器在¡不满载¡状态下而出现故障和频繁误跳闸。
2、设想
最大值/有效值=0.707
有效值/平均值=1.11
我认为MCU做采样值的累加和最容易,而求最大值不易(可能不在采样点上)如果有效值/平均值=1。11成立：则10个周期111个点采样的平均值=111个点采样值的累加和/111。故有效值=1.11*平均值=1.11*111个点采样值的累加和/111。
正弦半波交流电E(有效值)=Em(峰值)/2。
4、真有效值
所谓真有效值，是说无论什么样的波形（当然有一定的限度），比如方波、三角波，测出来的都准确。非真有效值的，只对于正弦波才有效。即只有在正弦波的情况下，读数才准确。真有效值测量的原理，最常用的是电子方式的，涉及平方或乘积算法。另外一种是基于热效应的。非真有效值测量电路，一般就是检波/整流，得到的是电压（或电流）的平均值。调整放大/比例系数，使得在正弦波输入的情况下该平均值正好与有效值相等。
（3）AD536A测量精度分析
AD536A使用极其方便，只有一个外接电容CAV。因此，求平均值时的时间常数是R1CAV.时间常数的大小是影响测量精度的主要因素。
若输入信号是变化缓慢的直流信号，AD536A的输出能够准确地跟踪输入信号。对于较高频率变化的输入信号，AD536A的输出就近似等于输入信号的有效值RMS，存在直流误差和波纹起伏。直流误差的大小取决于输入信号的频率和外接电容CAV的值。输出信号尚有波纹的起伏变化。有两种方式可减小波纹：一是增加外接电容CAV的。因为波纹的大小是反比于CAV值的，所以增加CAV的值可以有效地减小波纹的大小。对于测量低占空比的脉冲系列（这下
AD736采用双列直插式8脚封装，各引脚功能如下：
+Vs：电源正极，电压范围为2.8~16.5V；
-Vs：电源负极，电压范围为-3.2~-16.5V；
Cc：低阻抗输入端，用于外接低阻抗的输入电压，通常被测电压需经耦合电容Cc与此端相连，通常Cc的取值范围为10~20uf。当此端作为输入端时，第2脚VIN应接到COM；
COM：公共端；
Vo：输出端；
CF：输出端滤波电容，一般取10uF；
CAV：平均电容，它是AD736的关键外围元件，用于进行平均值运算。其大小将直接响应到有效值的测量精度，尤其在低频时更为重要。多数情况下可选33uf。
3、典型应用电路
4、应用注意事项
（1）当被测交流电压超过200mVRMS时，必须在AD736前加一级分压器，以将被测电压缩减到200mV以内。在采用AD736典型电路制作RMS仪表时，可在AD736的输出端按1.0级、200mV直流毫伏表，或接3位半数字电压表（DVM）。也可利用典型的500型万用表的直流电压档，加上AD736的典型应用电路改制成RMS仪表，AD736应用电路的电源可取自万用表内的9V电池。
（2）AD536A电路分析
AD536A的典型RMS连接图如图4所示。AD536A由以下四部分组成：绝对值电路（整流电路）；平方电路和平均电路；电流镜电路；缓冲放大器电路。
AD536A的电路原理图如图5所示。
运算放大器A1、A2和晶体管Q6的B-E结及电阻R3、R4、R5、R6组成的部分是典型的求绝对值电路，该电路的主要作用是实现绝对值的电压/电流转换。
图 系统框图
此设计主要是选用AD芯片转换输出数据进行显示，所以方案论证主要考虑使用何种AD芯片。
电流有效值：跟交变恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，使它们在相同时间内产生的热量相等，就可以把该恒定电压的数值规定为这个交变电压的有效值。
3、相关公式
当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。实践证明，电流通过导体所产生的热量和电流的平方，导体本身的电阻值以及电流通过的时间成正比。这是英国科学家焦耳和俄国科学家楞次得出的结论，被人称作焦耳楞次定律。
是液晶屏采样电流脉冲的特点）的输入信号，要求平均的时间常数R1CAV至少等于7倍输入信号周期。
AD736测量真有效值
1、概述
在科学实际和生产实践中，会遇到大量的非正弦波，传统测量仪表采用的是平均值转换法来对其进行测量，但这种方法存在着较大的理论误差，为了实现对交流信号电压有效值的精密测量，并使之不受被测量波形的限制，可以采用真有效值转换技术，即不通过平均这算而是直接将交流信号的有效值按比例转换为直流信号。真有效值是通过电路对输入交流电压进行平方——求平均值——开平方的运算而得到。AD736是美国AD公司生产的一种真有效值AD/DC芯片。
Q = I^2Rt
Q = W=UIT
式中：I——通过导体的电流，单位是安培(A);
R——导体的电阻，单位是欧姆；
t——电流通过导体的时间，单位是秒(S)；
Q——电流在电阻上产生的热量，单位是焦(J)。
E=Em(峰值)÷√2
U=Um(峰值)÷√2
I=Im(峰值)÷√2
交变电压有效值和交变电流有效值符号通常与恒定电压，恒定电流符号一样。分别是U和I。
由有效值的定义和式（2）可知，I4实际上就是I1的有效值I1rms。
电压输出是由Iout产生的。从电流镜电路可知Iout=2I4，即Iout=2I1rms。经过电阻R2，转换成输出电压：
Vout=IoutR2=2L1rms¡ 1/2R4=I1rmsR4=(VIN)rms (3)
式中，R4=50kΩR2=25kΩ
湖南水利水电职业技术学院
《单片机有效值电压表说明书》
班级：09级楼宇一班
组号：第七组
成员：
有效值电压表的设计与制作
1、方案选定
比较方法：①非真有效值（平均值x波形因数）适用于正强波
②最大值/根号2
③AD536有效值换成直流
2、有效值的定义
在交变电流（电压）中，电流（电压）是随时间变化而变化的。不同时间的瞬时电流（电压）不同，存在峰值Im（Um）。为了便于对交变电流（电压）进行测量，计算等，就必须从交流电产生的效果上来规定交变电流（电压）大小的量，即有效值。
VIN：高阻抗输入端，适合于接高阻抗输入电压，一般以分压器作为输入级，分压器的总输入电阻可选10M，以减少对被测电压的分流。该端有两种工作方式可选择：第一种为输入AC+DC方式，该方式将1脚Cc与8脚COM短接，其输出电压为交流真有效值与直流分量之和；第二种方式为AC方式，该方式是将1脚经隔直电容Cc接至8脚，这种方式的输出电压为真有效值，它不包含直流分量。