真有效值电压表设计

检测系统实习报告题目：基于单片机的工频电压（电流）表的设计姓名：院（系）：专业：指导教师：职称：评阅人：职称：年月摘要在实际中，有效值是应用最广泛的参数，电压表的读数除特殊情况外，几乎都是按正弦波有效值进行定度的。

有效值获得广泛应用的原因，一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小，这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的；另一方面，它具有十分简单的叠加性质，计算起来极为方便。

本文详细介绍了一个数字工频电压、电流表设计，以AT89S52单片机为控制核心，由电压、电流传感器模块，真有效值测量模块，信号调理模块，AD采集模块及控制、显示模块等构成。

系统采用电压、电流互感器对输入信号进行降压处理，经AD736转换得到原信号的真有效值，由TLC549转换为数字量后送入单片机内进行简要的数据处理并将结果通过LCD实时显示，达到了较好的性能指标。

关键词：工频数字电压（电流）表真有效值AD736 TLC549 AT89S52AbstractIn practice, RMS is the most widely used parameters. Except in special circumstances,voltage meter readings almost all carried out by the RMS of sine wave . The reasons of RMS is widely available, on the one hand, because it directly reflects the size of the exchange of signal energy, which the study of power, noise, distortion, spectrum purity, energy conversion, such as it is very important; On the other hand, it has a very simple superposition of the nature of the calculation will be extremely convenient. The design of single-chip Atmel Corporation AT89S52 as control core, by the current sensor module, True RMS measurement modules, signal conditioning modules, AD acquisition and control module, display module. System uses a current sensor circuit for step-down of the input signal processing, has been converted by the original AD736 True RMS signal by the TLC549 convert into single-chip digital conducted after the brief and the results of data processing in real time through the LCD display, achieve a better performance.Keyword: Digital voltage(current) meter True RMS AD736 TLC549AT89S52目录第一章绪论 (1)§1.1 选题背景及意义 (1)§1.2 系统设计任务 (1)第二章系统总体设计 (2)§2.1 方案论证与比较 (2)2.1.1 电压、电流变换部分 (2)2.1.2 有效值测量部分 (2)§2.2 系统总体设计 (2)第三章硬件设计 (4)§3.1 传感器电路设计 (4)3.1.1 电压互感器 (4)3.1.2 电流互感器 (4)§3.2 真有效值转换电路设计 (5)3.2.1 电压、电流切换电路 (5)3.2.2 真有效值测量电路 (6)§3.3 信号调理电路设计 (7)§3.4 A/D转换电路设计 (7)§3.5 单片机及显示电路设计 (9)第四章软件设计 (10)§4.1 LCD1602液晶显示程序 (10)§4.2 A/D转换程序 (10)§4.3 主程序设计 (12)第五章系统调试及误差分析 (13)§5.1 系统调试及测试结果 (13)5.1.1 AD736测试结果 (13)5.1.2 OP07测试结果 (13)5.1.3 TLC549测试结果 (13)5.1.4 工频电压测量精度 (14)5.1.5 工频电流测量精度 (14)§5.2 误差分析 (14)§5.3 改进方法 (15)结束语 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录 (19)附录一完整电路图 (19)附录二程序清单 (20)第一章绪论§1.1 选题背景及意义在日常的生产、生活和科研中，工频电无处不在，所谓工频就是电力供电系统交流电的频率，我国国家规定工频为50赫兹，即周期为0.02秒，英、美等国规定的工频为60赫兹。

ZY250V真有效值数字电压表深圳市凌雁电子有限公司一．概述：普通数字直流电压表自然只能测量直流电压，欲需测量交流电压必须增加AC/DC 转换电路，一般的交流电压表为降低成本和简化电路，均使用简易的平均值响应交流/直流转换器。

常用的平均值响应AC/DC转换器是运算放大器和二极管组成的半波（或全波）线性整流电路，这种电路具有线性度好、准确度高、电路简单、成本低廉等优点。

但是这种电路是按照正弦波平均值与有效值的关系(V RMS=1.111V p)来定义的，因此这类电表只能测量正弦波电压。

平均值AC/DC转换的电压表智能测量无失真的正弦波电压，对于正弦波失真的交流电压，这类电表测量就会引起误差，更不能测量方波、矩形波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波等非正弦波，利用真有效值数字仪表可准确测量各种波形的有效值，满足现代电子测量之需要。

二．真有效值数字仪表的基本原理：所谓真有效值即为“真正有效值”之意，英文缩写为“TRMS”，有的文献也称为真均方根值，我们先回忆一下交流电压的有效值的表达式，它的定义如下：我们对式（1）进行变换，两边平方，并令，就得到真有效值电压的另一种表达式从（3）式即得，对输入电压依次进行“取绝对值→平方/除法→取平均值”运算，也能得到交流电压的有效值，而且这公式更有使用价值。

举例说明：假如要测量一电压变化范围是0.1V-10V，平方后u2=10mV—100V，这就要求平方器具有相当大的动态范围（10000：1），这样的平方电路误差就可能超过1mV，要平方器能输出100V的电压，技术上是难以实现的。

如果使用式（3）的既便于设计电路，也能保证了准确度。

因此，目前大多数的集成单片真有效值/直流转换器均采用式（3）的原理而设计。

真有效值仪表的的核心器件是TRMS/DC转换器。

现在市场上这类单片的集成芯片很多，真有效值仪表普遍使用了这类集成电路。

单片集成电路具有集成度高、功能完善，外围元件少，电路连接简单、电性能指标容易保证等诸多优点，这类芯片能准确、实时测量各种电压波形的有效值，无须考虑波形参数和失真，这些性能是平均值仪表无法比拟的。

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
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。

交流检测真有效值芯片原理介绍及实用电路1、真有效值数字电压表的基本原理利用真有效值(TRMS)数字仪表,可以准确、实时地测量各种波形的有效值电压,满足现代电子测量之需要。

,借助于电路对输入电压u进行“平方→ 取平均值→开平方”运算,就能获得交流电压的有效值。

因这是由有效值定义而求出的,故称之为真有效值。

目前生产的真有效值/直流转换器(如美国ADI公司的AD636、AD736,美国LT公司的LTC1966等),都是采用这种原理而设计的。

真有效值电压表比平均值电压表测量典型波形的误差更小。

下面来介绍工程上常用的LTC1966的原理及使用。

2、LTC1966工作原理LTC1966是美国凌特公司(LT)于2002年最新推出的真有效值RMS/DC转换器,与其他RMS/DC产品相比较,它在完成乘法／除法运算时,未采用通常的对数-反对数的计算方法,而是采用了全新的D-S计算技术。

LTC1966具有简单电路接法(只有一个外接平均CAVE)、灵活的输入／输出结构(差分或单端)、灵活的供电方式(2.7V~5.5V单电源,最大范围为±5.5V双电源)、高准确度(50Hz~1kHz的误差只有0.25%)、良好的线性(小于0.02%)、很宽的动态电流范围、易于校准等特性。

图1 LTC1966管脚排列及内部框图LTC1966采用MSOP-8封装,管脚排列及内部框图如图1所示,各引脚功能如下：GND—地;UIN1、UIN2—差分输入端1和2;USS—负电源端,对地接-5.5V电源或直接接地;UOUT—电压输出端。

RMS平均值是通过此引脚与COM引脚之间的平均值电容CAVE来实现转换。

COM—输出电压返回端。

输出电压的产生和该引脚的电压有关。

一般COM端接地,在AC+DC输入情况下,UOUT与COM引脚之间不平衡,该引脚应对地接一小电阻;UDD—正电源端。

电压范围为2.7V~5.5V;EN—使能控制端,低电平有效。

LTC1966内部主要包括4部分电路：D-S调制器、极性转换开关、低通滤波器(LPF)和关断控制电路。

毕业论文数字式工频真有效值多用表的设计系电子与信息工程系电气自动化技术学号：班级：学生姓名：指导老师：摘要本次毕业设计是使用单片机设计数字式工频真有效值多用表的设计与制作，能同时对一路工频交流电（频率波动范围为50HZ±1HZ有失真的正弦波）的电流/电压有效值、有功功率、无功功率、功率因数等进行测量的数字式多用表。

设计使用的单片机是AT89S51，该种单片机和AT89C51相比增加了ISP程序下载口，方便了软硬件的调试。

使用可编程模拟开关实现对同一路电压、电流的选择输入，电压、电流信号经过CF741提高输入阻抗后送入AD637进行转换，AD637把交流信号的最大值转换成真有效值后送到AD0809进行模拟信号到数字信号的转换，通过软件控制AD0809把真有效值转换成数字信号并通过单片机的P0口输入单片机，至此，完成了电压、电流有效值的采样。

同一路电压、电流相位差测量电路，是使用由CF741组成的两路相同的过零比较器，同时对电压、电流信号进行过零比较，把电压、电流信号转换成方波信号，方波信号通过5.1V稳压管转换成TTL电平，两路信号通过异或门4070进行异或，异或后的信号供单片机处理就能求出两信号的相位差（具体参见说明书）。

把采样的信号代入公式（参见说明书）就可以求出功率因数，有功功率、无功功率。

通过软件扫描键盘电路的状态来选择对电压有效值、电流有效值、功率因数、有功功率，无功功率的测量。

采样值通过软件转换、计算的正确数据送到数码管显示器上显示出来。

关键词：电压有效值、电流有效值、功率因数、有功功率、无功功率目录第1章方案论证 (1)1.1 相位差测量模块 (1)1.2 真有效值测量模块 (2)1.3 键盘、显示模块 (3)第2章主要器件介绍 (5)2.1 单片机AT89S51 (5)2.2 真有效值转换芯片AD637 (8)2.3 A/D转换芯片ADC0809 (9)第3章单元电路设计、工作原理简叙 (10)3.1 相位差测量电路 (10)3.2 真有效值测量电路 (11)3.3工作原理简叙 (11)3.4 AT89S51系列单片机的程序下载功能 (12)3.4.1 AT89S51程序下载线与微机的接口 (12)3.4.2 Easy 51Pro v2.0软件的安装 (13)3.4.3 Easy 51Pro v2.0软件的使用 (13)第4章电源电路设计 (15)第5章程序流程图 (16)5.1 监控程序流程图 (16)5.2 功率因数测量子程序流程图 (17)5.3 真有效值测量子程序流程图 (18)5.4 有功功率测量子程序流程图 (19)5.5 无功功率测量子程序流程图 (19)5.6 其它子程序流程图 (20)第6章程序清单 (21)第7章操作说明 (46)第8章系统调试与误差分析 (48)8.1 硬件调试 (47)8.1.1 单片机最小系统调试 (47)8.1.2 相位差测量电路、真有效值测量电路的调试 (47)8.2 软件调试 (48)8.2.1 电压、电流真有效值采样子程序的调试 (48)8.2.2 功率因数测量子程序的调试 (49)8.2.3 有、无功功率测量子程序的调试 (50)8.2.4 系统软件调试 (50)8.3 误差分析 (50)第9章设计体会 (53)参考文献 (54)致谢 (55)附录1元器件总清单 (56)附录2工频表电路图 (57)附录3工频表电路PCB图 (58)附录4电源电路原理图 (59)附录5电源电路PCB图 (60)第1章 方案论证本次要设计的数字工频真有效值多用表要求能同时对一路工频交流电（频率波动范围为50HZ±1H z 有失真的正弦波）的电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、功率因数进行测量。

第10卷第4期2010年8月潍坊学院学报Journal of Weifang UniversityV01．10 No．4Aug．2010基于真有效值算法的电压测量仪表的方案设计。

孙俊香(潍坊学院，山东潍坊261061)摘要：为了实现对非正弦交流电压信号有效值的精密测量，并使之不受被测波形的限制，采用真有效值(TRMS)转换技术，利用专用高性能真有效值TRMS Ac／DC转换芯片AD536，结合高精度AD转换芯片ICL7135，利用5l单片机定时器和中断功能，给出一种实用的、准确度高的真有效值测量仪表设计方案。

实践证明，该仪表实现了0．5级表的设计要求，可以准确、实时地测量各种波形的有效值电压或电平。

关键词：非正弦信号；真有效值；模数转换；电压测量；单片机中图分类号：TM930 文献标识码：A 文章编号：1671～4288(20lo)04—0025—05 0 引言在科学研究和生产实践中，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，并使之不受被测波形的限制，可以采用真有效值(True Root Mean Square，TRMS)转换技术，亦称为真均方根值。

其定义模型为：1伏真有效值的交流电压值与1伏直流信号电压对相同电阻值产生等值的热量，在数学上被定义厂——-=『_为VtnM。

一√ARG(≥：可；)，是通过电路对输入交流电压进行“平方一求平均值一开平方”的运算而得到’V —I--1的。

真有效值仪表的最大优点是能够精确测量各种电压波形的有效值，而不必考虑被测波形的参数以及失真。

目前真有效值数字仪表正在国内外获得迅速发展，出现了各种专用的单片真有效值AC／DC转换芯片。

美国AD公司的AD536A是其中非常典型的一种，其主要特点是灵敏度好，高输入阻抗、低输出阻抗；高精密度(±0．3mV±0．3％)、低输入偏置电流等特性。

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。

真有效值毫伏电压表的设计与制做
刘文武;段玉生;刘文鑫
【期刊名称】《实验技术与管理》
【年(卷),期】2001(018)001
【摘要】晶体管表只能用于正弦电压测量，测量任意波形电压受到限制。

本文介绍的A/D536AJ是实现真的交流有效值和直流信号变换的专用电路，A/D536AJ 可组成绝对值电路、对数放大电路、镜象恒流源电路。

它提供的功能相当于，甚至高于用分离元件组成的电路网络，对于任何包含有交流和直流成分的输入波形，A/D536AJ可以直接计算出真实的有效值。

【总页数】3页(P49-51)
【作者】刘文武;段玉生;刘文鑫
【作者单位】清华大学电机系,;清华大学电机系,;清华大学电机系,
【正文语种】中文
【中图分类】TM938.1+1
【相关文献】
1.真有效值数字电压表在示波器校准仪检定中的应用 [J], 祝贵军
2.矿用真有效值电压表研究与设计 [J], 徐文尚
3.基于AD637高精度真有效值数字电压表的设计 [J], 梁琴
4.基于AD637高精度真有效值可测频率的数字交流毫伏表设计 [J], 黎扬欢;郭嘉敬
5.基于AD637高精度真有效值可测频率的数字交流毫伏表设计 [J], 黎扬欢;郭嘉敬
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数字电压表设计方案数字电压表是一种用来测量电压大小的仪器，它使用数字显示电压值，相比于传统的模拟电压表具有精确度高、可读性好、易于读数等优势。

在设计数字电压表时，需要考虑以下几个方面。

首先，数字电压表的测量范围和测量精度是设计的关键。

通常根据实际需要确定电压测量范围，常见的有0-10V、0-100V、0-1000V等不同的量程。

测量精度一般采用位数来表示，如31/2位、4位、5位等。

更高位数的电压表具有更高的精度，但也会增加成本。

在确定测量范围和精度时，需要考虑被测电压的变化范围和需要测量的精度要求。

其次，需要设计合适的电压测量电路。

数字电压表的核心部分是ADC（模数转换器），它将模拟电压转换为数字信号。

常见的ADC有逐次逼近型、逐次逼近型递增型、Σ-Δ型等。

此外，还需要选择合适的参考电压源和滤波电路以提高测量精度和稳定性。

另外，数字电压表还需要具备显示功能和操作功能。

显示部分可以选择LED、LCD等数字显示器件，其中LCD显示器具有低功耗、可视角度广、视觉舒适等特点。

操作功能可以通过面板上的按键或旋钮实现，包括开关机、零点校准、量程切换等。

此外，为了提高用户体验，还可以设计报警功能、存储功能等。

最后，还需要考虑数字电压表的外观设计和材质选用。

外观设计应简洁、美观，考虑到使用者的习惯和工作环境，合理安排面板上的元件和按键。

材质选用应考虑仪器的稳定性和耐用性，一般使用高强度塑料或金属制成。

综上所述，设计数字电压表需要考虑测量范围和精度、测量电路、显示和操作功能以及外观设计等方面。

通过合理的设计，可以实现高精度、易于使用的数字电压表，满足工业和实验室等领域的测量需求。

摘要当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨跃式的进步，科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。

由此可见科技已成为各国竞争的核心，尤其是电子信息技术更显得尤为重要，在国民生产各部门电子信息技术得到了广泛的应用。

《电子技术基础》是电子、自动控制、通信与信息最为重要的技术基础，而且工程性、实践性非常强，它所涉及的基本理论起到相当大的作用。

随着科学技术的迅速发展，电路设计工业正经历着一场重要的变革。

目前，集成电路的设计正朝着速度快、性能高、容量大、体积小和微功耗的方向发展。

在这种情况下，计算机辅助设计已成为不可逆转的潮流，它具有节省人力和物力等优点，因此目前得到了非常广泛的应用。

Protel DXP软件系统是一套建立在IBM兼容PC环境下的CAD电路集成设计系统，它是世界上第一套EDA环境引入到Windows环境的EDA开发工具，具有高度的集成性和可扩展性。

本设计就是利用Protel DXP 进行原理图设计、PCB布局布线、进行电路仿真测试。

通过本设计充分了解到Protel DXP的特点并且充分掌握了Protel DXP的设计系统的基础知识。

关键词：运算放大器，二极管，反馈。

目录摘要 (II)第1章绪论 (1)1.1设计目的 (1)1.2任务要求 (1)第2章正弦电压有效值测量电路的设计 (2)2.1方案论证 (2)2.1.1元件列表 22.1.2正弦电压有效值测量电路的原理 (2)2.1.3运算放大器 2 第3章正弦电压有效值测量电路的PCB设计 (5)3.1PCB版图的生成原理与要求 (8)3.2PCB版图的生成 (8)3.3PCB版图的调试 (9)结论 (10)致谢 (11)参考文献： (12)第1章绪论1.1设计目的1 通过对正弦电压有效值测量电路的设计，掌握电路的工作原理和设计方法。

2 通过实验了解由集成功率放大器的内部电路及工作原理，了解外围电路主要元件的作用以及典型应用电路。

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。

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。

以AD637为基础的交流毫伏表设计摘要本设计是基于AD637电路的交流数字毫伏表电路设计。

该毫伏表是基于真有效值转换(True RMS-to-DC Converter)技术，以真有效值转换集成芯片AD637为核心，以微控制器（MCU）为量程转换控制，以高精确度四位半A/D转换器为模数转换，通过LCD显示，并辅以必要的外围电路设计而成。

数字交流毫伏表系统主要由MCU 控制模块、程控放大器模块、真有效值转换模块、电压数字显示模块等组成，并且能够根据实际交流电压输入完成相应的量程转换功能，同时使用LCD显示测试电压值。

该电路采用ICL7135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围在0-10伏的交流信号，用LCD液晶显示。

正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的基本原理，89C51最小系统的特点，ICL7135的功能和应用，LCD1602的功能和应用。

该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。

关键词真有效值数字显示ICL7135双积分A/D转换器1602液晶TO AD637 MV BASED ON THE DESIGNOF EXCHANGEABSTRACTThe AD637 circuit design is based on the exchange of digital circuit design Millivoltmeter. The table is based on the mV RMS conversion (True RMS-to-DC Converter) technology to TRMS AD637 converter chip as the core, microcontroller (MCU) for the change of control of range, high precision 4 half A/ D converter for analog-to-digital conversion, through the LCD display, supplemented by the necessary from the external circuit design. Digital AC millivolt meter system mainly by the MCU control module, program-controlled amplifier module, True RMS conversion module, voltage digital display module, such as composition,And can in accordance with the actual AC voltage input range corresponding to complete conversion, at the same time using the LCD display test voltage value.ICL7135 precision of the circuit, double-integrating A / D conversion circuit, surveying the range of 0-10 V ac signal, the LCD liquid crystal display. Given body of hardware and software systems focused on different parts of the circuit, introduced the double-integrating the basic principles of circuit, 89C51 minimum system characteristics, ICL7135 function and application, LCD1602 functions and applications. The circuit design of novel, powerful and highly scalable.KEY WORDS true rms digital display icl7135 double integral a/d converter 1602 lcd目录中文摘要 (I)英文摘要............................................................................................................................. I I 引言 (1)1 总体方案设计 (2)2 技术方案论证与比较 (3)2.1真有效值直流变换模块设计方案 (3)2.2程控放大器模块设计方案 (4)2.3模/数转换模块设计方案 (4)2.4LCD显示模块设计方案 (5)3 系统硬件电路设计与实现 (5)3.1程控放大器电路设计 (5)3.2真有效值转换电路设计 (8)3.3A/D转换电路设计 (10)3.4单片机最小系统电路设计 (13)3.5液晶显示电路设计 (17)3.6稳压电源的设计 (20)3.7报警电路设计 (22)4 软件程序设计 (23)4.1量程自动转换程序设计 (23)4.2数据处理程序设计 (24)4.3液晶显示模块程序设计 (26)5 系统调试 (27)5.1硬件调试 (27)5.2软件调试 (27)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)引言数字电压表(数字面板表)是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量工具，有关数字电压表的书籍和应用已经非常普及了。

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。