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2 系统各部分的组成电路
2.1 高精度程控放大电路
程控放大电路如图2-1所示。该电路由输入失调电压小、温漂和时漂小、低噪声的集成运算放大器OP07及通用运算放大器LM358和模拟电子开关CD4052 组成, 其增益CD4052 A 、B 两端的数字量来控制。由于模拟电子开关的导通电阻R on 以及它的不稳定性一直是影响程控放大器放大精度的症结所在, 所以我们在设计中将切换量程电阻和模拟电子开关置于OP07 运放的闭环回路中,这样就利用了运放的高增益特性和反馈性,使模拟电子开关的导通电阻及其温度系数对放大器
增益的影响基本上得以消除, 而放大器的增益A1 仅取决于反馈电阻RF 和R0 R。A1 =-RF/ R0 , A 2 = -1 , 放大器的总增益A =A1·A2 =RF/ R 。当我们将RF 选用多圈可调电阻时, 图2 所示的电路就形成了四量程控制的放大器。当CD4052 的B 、A 端给定为00 、01 、10 、11 时, 调节RF1 、RF2 、RF3 、RF4使得放大器的总增益A 分别为1 、0 .1 、0 .01 、0 .005 使之与量程2V 、20V 、200V 、500V 一一对应。另外, 为了提高系统的输入电阻, 可在输入端加个电压跟随器。
图2-1 程控放大电路
2.2 超/欠量程的识别
分析IC L7135内部结构电路图,发现该芯片内具有超/欠量程识别电路,其中第28脚为欠量程信号输出脚,该脚若输出高电平则表示读数小于或等于满量程的9 %,发出欠量程信号;正常应是低电平。第27脚为超量程信号输出脚, 该脚若输出高电平则表示输入电压超过2.0000V,发出超量程信号;正常应为低电平。
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图2-2超/欠量程内部结构电路图
2.3量程程控制电路
该电路由两块三—3输入与非门(型号为74LS10)和一块双时钟加/减计数器CD40193构成。其作用是按输入条件信号(过量程信号OR, 欠量程信号UR , 原量程控制信号An 、Bn和换程脉冲信号CP)进行组合, 产生满足下面要求的量程控制信号An +1 、Bn+1 :①有几档量程,就有几种对应的不同的量程控制信号, 在任何时刻都不允许有一个以上量程同时有效;②过量程时, 量程控制信号应由低向高变化,已在最高量程仍过量程时, 则维持最高量程不变;③欠量程时, 量程控制信号应由高向低改变, 已在最低量程仍欠量程时, 则维持最低量程不变;④量程合适时, 维持原量程不变;⑤每档量程都能达到并且保持。根据以上所要求, 得到表1 所列的逻辑真值表。
从真值表可见图2-1所示电路完全实现了上述设计的要求.
表2-1换程控制信号逻辑真值
2.4 小数点切换电路
小数点切换电路如图2-3所示。其中模拟电子开关CD4052 的一半用来进行小数点切换, 另一半用于程控放大电路中量程切换。因此小数点切换与量程切换是
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同步的, 从而达到数字直读之目的。另外由于TD1913 型数字电压表的显示器是 共阳极式的, 所以图2-3 所示的电路是能满足要求的, 该电路的真值表如表2-2所列。
图2-3小数点切换电 表2-2小数点切换电路的真值表
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3 硬件电路设计
8路数字电压表应用系统硬件电路由单片机、A/D转换器、数码管显示电路和按键处理电路等组成，电路原理图如图3—1所示。
图3-1 硬件电路原理图
ADC0809具有8路模拟量输入通道IN0---IN7,通过3位地址输入端C、B、A（引脚23--25）进行选择。引脚22为地址锁存控制端ALE,当输入为高电平时，C、B、A引脚输入的地址锁存于ADC0809内部是锁存器中，经内部译码电路译码选中相应的模拟通道。引脚6为启动转换控制端START，当输入一个2μs宽的高电平脉冲时，就启动ADC0809开始对输入通道的模拟量进行转换。引脚7为A/D转换器，当开始转换时，EOC信号为低电平，经过一段时间，转换结束，转换结束信号EOC输出高电平，转换结果存放于ADC0809内部的输出数据寄存器中。引脚9脚为A/D转换数据输出允许控制端OE，当OE为高电平时，存放于输出数据锁存器中的数据通过ADC0809的数据线D0—D7输出。引脚10为ADC0809的时钟信号输入端CLOCK。在连接时，ADC0809的数据线D0—D7与AT89S52的P0口相连接，ADC0809的地址引脚、地址锁存端ALE、启动信号START、数据输出允许控制端OE分别与AT89S52的P2相连接，转换结束信号EOC与AT89S52的P3.7相连接。时钟信号输入端CLOCK信号，由单片机的地址锁存信号ALE得到。
LED数码管采用动态扫描方式连接，通过AT89S52的P1口和P3.0—P3.3口控制。P1口为LED数码管的字段码输出端，P3.0—P3.3口为LED数码管的位选
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码输出端，通过三极管驱动并反相。
S1和S2是两个按键开关，分别与单片机的P3.5和P3.6相连接。S1用于单路显示或多路循环显示转换控制，S2用于单路显示时的通道选择。
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