新型交流數字電壓表設計

3．2 量程自動切換電路
量程的自動切換由初設量程開始，直至選出最佳的量程為止。量程自動切換電路如圖3所示，控制開關的閉合和斷開都有一個短暫的過程，為解決這個問題系統中采用軟件延時，然后再進行測量與判斷。為了避免相鄰兩量程交叉點上可能出現的跳動，在程序中把低量程的上限比較值和高量程的下限比較值之間設計了一定的重疊范圍。該單元中運算放大器與多路模擬開關CD4052的其中一組開關執行相應量程的選擇，另一組開關接LED的小數點，選擇不同量程時分別點亮相應LED的小數點位。CD4052的A、B以及INH分別接單片機P21，P20，P22。

3．3 采樣保持器
在測量交流電壓時，A／D轉換器的轉換誤差與信號的頻率成正比。為了提高模擬量輸入的頻率范圍，故選用采樣保持器。在此設計中采用LF398作采樣保持器，采樣保持器的原理結構圖如圖4所示，保持電容Cn取值和采樣頻率以及精度有關，常選510～1 000 pF。一般選用聚苯乙烯，聚四氟乙烯等高質量的電容器。

3．4 A／D轉換電路
A／D轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的器件或裝置，是一種模擬系統和計算機之間的接口，在數據采集和控制系統中得到了廣泛的應用。常用的A／D轉換方式有逐次逼近式和雙斜積分式，考慮到前者轉換時間短，因此選用逐次逼近式A／D轉換器。AD574為12位逐次逼近式A／D轉換器，分辨率為1／212，轉換時間25μs。在本系統中的量程選用雙極性-5～+5 V，與AT89C51的接口電路如圖5所示。AD574的12／8引腳接+5 V，一次輸出12位轉換結果，3，5腳分別接至單片機控制總線的P3．1，P3．2，CE接單片機P3．0，狀態引腳(STATUS)接單片機的P1．7。AD574的12引腳和10引腳接兩個0．1 kΩ的電位器，分別用于零點調整和滿刻度調整。AD574的數據輸出線與單片機數據總線的連接時，12位分別接單片機的P0．0～P0．7和P1．0～P1．3。

3．5 顯示電路
顯示電路如圖6所示，電路采用了簡單的軟件譯碼移位輸出的方法，串行數據經單片機的P3．6輸出至74LS164，四個74LS164將串行數據轉換成并行數據送數碼管字型口顯示，74LS164的時鐘信號由單片機的P3．7提供。數碼管選用共陰極型。