1、會計學1電磁電磁(dinc)測量測量 第一頁，共59頁。 7數據易于存儲和傳輸； 8與計算機結合，實現智能測量； 9不便于觀察動態過程 。第1頁/共59頁第二頁，共59頁。返回(fnhu)數字式儀表(ybio)的結構示意圖 數字式儀表主要由功能轉換電路、模數轉換器（A/D轉換器）、計數器或頻率計等組成，如圖所示。 第2頁/共59頁第三頁，共59頁。 1逐次逼近式模數轉換器 這種模數轉換方式是由一個控制電路按一定編碼順序操縱一系列開關，把參考電壓通過一個電阻網絡分壓，分壓所得的電壓按8421碼排列，稱為碼電壓Uc。被轉換電壓與碼電壓從Uc的高位到低位逐次比較，直到二者逼近到一個程度，控制電路所編

2、成的碼即為對應的數字量。根據每次比較的結果決定取舍Uc ，當 時，保留Uc ，開關位置(wi zhi)閉合，數字量對應“1”，當 時，舍去Uc ，開關位置(wi zhi)斷開，數字量對應“0”。電路如圖所示。 xCUUxCUU第3頁/共59頁第四頁，共59頁。逐次逼近(bjn)式模數轉換器的結構 這種模數轉換器的特點是轉換速度快，但由于是反映瞬時信號，所以如有干擾混入被轉換信號，將產生(chnshng)較大誤差，因此抗干擾能力差。第4頁/共59頁第五頁，共59頁。積分(jfn)式模數轉換器的結構第5頁/共59頁第六頁，共59頁。21oxo11dttUU t URC1xTURC 定值積分(jfn

3、) 3oNo221 dtUU t UtRC2NTURC 因為積分器輸出電壓逐漸(zhjin)減少，直到等于零為止，所以0o1o2UU得 2xN1TUUT 第6頁/共59頁第七頁，共59頁。22xNN11NNNNUUUN1是預先(yxin)給定的，則 與計數脈沖N2成正比。xU第7頁/共59頁第八頁，共59頁。第8頁/共59頁第九頁，共59頁。ALE 地址鎖存，低電平有效(yuxio)；ST 起動A/D開始轉換信號， 高電平有效(yuxio)；EOC 轉換結束提示；OE 允許輸出信號；CLK 時鐘信號； 正參考電源； 負參考電源； 工作電源；GND 地。CCVRVRV ADC0809外形(wi

4、xn)引腳如圖第9頁/共59頁第十頁，共59頁。第10頁/共59頁第十一頁，共59頁。AD570123456789181716151413121110VCB/VINAGNDBOSDGNDDRNC76543210DDDDDDDDNC 注意： 采用雙極性輸入時，轉換結果的數字(shz)量11111111（FFH）表示+5V ，10000000（80H）表示0V，而00000000（00H）則表示-5V示 。 AD570的外形引腳如圖第11頁/共59頁第十二頁，共59頁。采樣(ci yn)保持器的電路二、采樣(ci yn)保持器(S/H)第12頁/共59頁第十三頁，共59頁。 圖中的Tc為捕獲時間，

5、 Tc為保持時間，顯然，開啟脈沖的寬度必須大于捕獲時間才能使采樣保證一定的準確度，否則(fuz)，充電電壓達不到預計的額定值，不能真實反映被采樣的信號。 開啟脈沖(michng)與充放電過程圖第13頁/共59頁第十四頁，共59頁。s2ff1s2 f 3單片集成采樣保持器 LF198的外形引腳如圖，IN為模擬輸入端，OUT為采樣輸出，C與GND之間應接保持電容，L為邏輯(lu j)控制信號輸入，控制信號大于1.4V時LF198處于采樣狀態。 LF198的外形(wi xn)引腳圖第14頁/共59頁第十五頁，共59頁。 數模轉換器是模數轉換器的逆變換，即把數字(shz)量變換成模擬量，其轉換原理是用

6、數字(shz)量控制一系列電子開關，然后對電子開關接通電路的電流求和，最后把總電流變換成電壓。下圖是權電阻型D/A轉換器的電路。 權電阻(dinz)型D/A轉換器的電路第15頁/共59頁第十六頁，共59頁。3321032100(2222 )2iiiUUIDDDDDRR3o02iffiiUUIRRDR 對于(duy)n 位數字量轉換成的模擬量為 1o02nifiiUURDR第16頁/共59頁第十七頁，共59頁。 為片選信號； 為輸入允許信號； 和 是兩個(lin )寫信號； 是傳送控制信號； 是反饋信號輸入端。CSILE1WRWR2XFERfbRDAC0832外形(wi xn)引腳圖第17頁/共

7、59頁第十八頁，共59頁。異步計數器的邏輯電路(lu j din l)波形(b xn)第18頁/共59頁第十九頁，共59頁。 不論用JK觸發器構成(guchng)還是以D型觸發器構成(guchng)，都存在工作速度較慢的問題。 當計數脈沖到來時，應該翻轉的各個(gg)觸發器同時翻轉。因此，有效地消除了傳輸延時。 同步計數器的邏輯電路第19頁/共59頁第二十頁，共59頁。 共陰極 共陽極(yngj) 七段排列順序 對于共陰極的LED，陰極接地，當陽極信號(xnho)為“1”時，發光二極管導通，該段點亮；信號(xnho)為“0”時，發光二極管截止，該段不亮。對于共陽極的LED，陽極接+5V，當陰極

8、信號(xnho)為“1”時，該段不亮；信號(xnho)為“0”時該段點亮。第20頁/共59頁第二十一頁，共59頁。硬件譯碼器與LED的接口(ji ku)電路第21頁/共59頁第二十二頁，共59頁。返回(fnhu) 圖中的每一亮點由一個(y )發光二極管控制，35個亮點分 7 行 5列，通過譯碼器控制，可以顯示各種數字、字母及特殊符號。點陣式LED的排列及接口電路第22頁/共59頁第二十三頁，共59頁。時間T0 則計數器在標準時間內記錄的窄脈沖個數N與被測頻率的關系為0TNf 測量頻率(pnl)的電路框圖第23頁/共59頁第二十四頁，共59頁。N1NNN fN011NfT 另一部分是門控信號寬度

9、T的誤差，因門控信號由晶體振蕩器產生，晶體振蕩器的輸出(shch)頻率準確度很高，故這部分誤差可以忽略。因此，測量頻率時產生的誤差就等于量化誤差，即第24頁/共59頁第二十五頁，共59頁。測量(cling)電路中的波形圖第25頁/共59頁第二十六頁，共59頁。TN 時標信號為頻率(pnl)已知的高頻脈沖，被測信號經整形變成脈沖，經觸發器變成與被測周期相等寬度的門控信號打開閘門，使計數器在這段時間內記錄時標信號的脈沖個數。設時標信號脈沖間隔為 ，計數器值為N，則被測信號周期為測量(cling)周期的電路框圖第26頁/共59頁第二十七頁，共59頁。測量(cling)電路中的波形圖第27頁/共59頁

10、第二十八頁，共59頁。T1NNT返回(fnhu)三、相位差的測量(cling)測量相位差的電路框圖第28頁/共59頁第二十九頁，共59頁。2360TNT轉換成角度(jiod)為02TT 這種方法應先測量出T和N，經計算可得兩電壓的瞬時相位差，也可以用觸發器代替與門，把相位差直接轉變成方(chngfng)波，再測方波的寬度。第29頁/共59頁第三十頁，共59頁。表7-3 直流數字(shz)電壓表的分類 第30頁/共59頁第三十一頁，共59頁。直流數字(shz)電壓表的結構框圖 第31頁/共59頁第三十二頁，共59頁。9400VFC單電源(dinyun)供電的電路圖 第32頁/共59頁第三十三頁，

11、共59頁。1峰值響應的AC/DC轉換(zhunhun)電路 峰值檢波的AC/DC轉換電路由檢波二極管和保持電容組成(z chn)，其原理電路如圖所示。 峰值響應的AC/DC轉換電路第33頁/共59頁第三十四頁，共59頁。平均值響應(xingyng)的AC/DC轉換電路第34頁/共59頁第三十五頁，共59頁。返回(fnhu)雙偶AC/DC轉換器原理圖第35頁/共59頁第三十六頁，共59頁。TTEK J2JI RT因此，熱電勢(dinsh)與電流的有效值的平方成正比。第36頁/共59頁第三十七頁，共59頁。 隨著(su zhe)電子技術的發展，數字電壓表已由單一測量直流電壓發展為測量交流電壓、交流

12、電流、功率、相位等許多物理量，因此，這種多功能的數字電壓表又稱為數字多用表。有些數字多用表還具有測量信號頻率、元件參數等更多功能。各種測量功能的數字儀表都是在直流數字電壓表的基礎上附加一些轉換電路構成的，下圖是數字多用表的結構框圖。數字(shz)多用表的結構框圖第37頁/共59頁第三十八頁，共59頁。數字式功率表的原理(yunl)框圖 第38頁/共59頁第三十九頁，共59頁。21NxTTTkuUy12ouTTTkU yxuRix xoNRu iUk kU )sin(2uxtUu)sin(2ixtIi設 有第39頁/共59頁第四十頁，共59頁。utuicos()cos(2)x xpu iUIUI

13、t濾掉 由此可見，時分割乘法器的輸出電壓反映了輸入電壓ux和uy瞬間平均值的乘積，實際(shj)上“瞬間”的含義是相對的，它就是節拍方波的周期T，在實際(shj)中它不可能是無限小，因此隨著ux和uy頻率的增高，運算誤差越來越大。第40頁/共59頁第四十一頁，共59頁。第41頁/共59頁第四十二頁，共59頁。三相(sn xin)有功功率的測量原理框圖第42頁/共59頁第四十三頁，共59頁。正比，而經過電壓頻率轉換后變為頻率，所以有功功率與頻率成正比返回(fnhu)Pkf因電能的基本單位(dnwi)是“度”或千瓦時，故三相電能可表示為01dt3600tWkf第43頁/共59頁第四十四頁，共59頁

14、。比率變換(binhun)電路第44頁/共59頁第四十五頁，共59頁。N12xRTTR 通過對T1和T2 的數字測量，從而實現對電阻的數字測量。由于，基準電壓和各級漂移都不出現(chxin)，因此可實現高準確度的測量。被測電阻為第45頁/共59頁第四十六頁，共59頁。11110.70.28(1.0)tRCR12220.70.28(1.0)tR CR測出t1和t2，可計算(j sun)出C1和C2 。圖中電容-時間變換電路輸出波形16 15 14 13 91 5 6 774LS123+5VQ2Q1+5VR1C1C2Q1Q2t1t2R2第46頁/共59頁第四十七頁，共59頁。返回(fnhu) 介紹

15、同步電壓分離法，同步電壓分離法測量電感的原理是通過將被測電感線圈電壓的實部（電感中電阻兩端(lin dun)的電壓）和虛部（感抗兩端(lin dun)的電壓）分離出來，再對實部和虛部分別進行定時積分和反向積分，通過測量積分時間段內時鐘脈沖的個數，間接測出電感，其原理框圖如圖所示。1 21211RTR NLTN121R NRN第47頁/共59頁第四十八頁，共59頁。同步電壓分離法測量電感(din n)的原理電路第48頁/共59頁第四十九頁，共59頁。智能儀表的結構(jigu)示意圖第49頁/共59頁第五十頁，共59頁。第50頁/共59頁第五十一頁，共59頁。多可采用掃描方式。（2）LED顯示器接

16、口電路位數少可采用硬件譯碼；位數多可采用軟件譯碼。（3）LCD點陣(din zhn)式液晶顯示器接口電路 顯示漢字時，首先建立(jinl)漢字的字模數據及字符代碼，然后將字模數據寫入字符發生器 。第51頁/共59頁第五十二頁，共59頁。 3軟件設計 軟件設計的過程(guchng)分為任務描述、編寫程序和調試程序 。任務描述是根據需要確定該儀表所完成的任務和要求達到的功能，從而確定編程方式；編寫程序要根據儀表所要求的功能先畫出程序流程方框圖，然后根據方框圖編制程序；調試程序是確定程序的正確性。模擬量輸入通道(tngdo)的結構第52頁/共59頁第五十三頁，共59頁。返回(fnhu)第53頁/共59頁第五十四頁，共59頁。 對同一個被測量，采用的硬件電路(dinl)、軟件流程、算法不同，測量結果的精確度也有差別，只要滿足工程要求，方案即為可行。第54頁/共59頁第五十五頁，共59頁。諧波(xi b)測量儀的結構 在單片機測量系統中，主要完成信號的采樣、預處理、FFT 以及各種參數的計算、各所需畫面的顯示等任務。 第55頁/共59頁第五十六頁，共59頁。n