太原工业学院毕业设计(论文)
这是SPI端口的串行数据输出引脚，用于将多个器件用菊花链连接起来。数据在时钟下降沿移出SO引脚。这是一种推挽式输出，在CS为高电平时不会进入高阻态，而是被驱动为逻辑低电平。
?复位（RS）（仅MCP42XXX器件）
如果复位引脚保持低电平至少150ns，它就会将所有电位器的抽头置于半量程（编码80h）位置。当CS引脚为低电平时，该引脚不应翻转为低电平。当SHDN为低电平时，该引脚可以翻转。为了使功耗最小，在该引脚配备了一个有效的上拉电路。当该引脚处于逻辑电平“0”和“1”时，引脚电流可以忽略不计。不得将该引脚悬空。
图3.10 MCP41010芯片引脚图
?MCP41010的典型应用
图3.11 MCP41010的典型应用
数量关系：Vout?-Vin(RB/RA)?VREF(1?RB/RA) （式3.1） 其中：RA?RAB(256?Dn)/256
21
量程自动转换数字万用表设计
RB?RABDn/256（RAB=电位器总电阻值） Dn=抽头设置为Dn=0至255 所以放大倍数为A?Dn/(256?Dn)。 （式3.2） ⑶ PGA设计最终方案 在这里我们用数字电位器代替反相放大器的输入电阻或反馈电阻来实现PGA，当选用滑动触头点较多的数字电位器调节增益的时候，可以认为增益变化是连续的。如图3.9所示，设滑动抽头点i从PL端开始计数，则有式3.3： i?RiA?- ?- （ n ? i） ? R n n=256 ， i 最大值为 255） （式3.3） -i （首先，它利用运放的高输入阻抗使得模拟开关的RON的影响消除；其次，它利用正态分布的统计原理，使得分子分母各自消除由R得不均匀造成的误差，不但使R得不均匀造成的增益误差减到最小，而且克服了电路的增益温漂。所以设计方案可行。 综上所述，该设计实现的PGA不但可以实现增益的连续变化，而且，由于其档位很多，达到256个，测量精度很高，真正实现了量程自动转换的设计功能。设计图如图3.12所示。
图3.12 由数字电位器构成的PGA
22
太原工业学院毕业设计(论文)
3.4 电流/电压转换电路
如图3.13所示，普通模拟开关可以通过的电流很微小，所以通过单片机控制继电器来控制线路导通断开，将被测电流信号（0-500mA）转换为相应的电压信号（0-200mV），然后经过OP07将信号放大10倍，接到组合PGA的a端，最后输入A/D转换器TLC2543的AIN0端。两个二极管1N4007构成保护为过压保护电路。阻值为90Ω、9Ω的电阻采用误差为±0.5%的精密金属膜电阻，而阻值为0.4Ω、0.6Ω的电阻通过的电流很大必须采用误差为±0.5%的精密绕线电阻。
图3.13 电流/电压转换电路
3.4.1 继电器介绍
图3.13所示电路是用单片机控制继电器的电路，下面再来介绍一下单片机和强电之间的桥梁——电磁继电器。电磁继电器是有触点电继电器是有触点电继电器的一种。
23
量程自动转换数字万用表设计
它是利用电磁效应实现电路开、关控制作用的原件，广泛应用在电子设备、仪器仪表及自动化设备中。在各种自动设备中，都要求用一个低电压电路提控制一个高电压的电器电路。这样不仅可以为电子线路和电器电路提供良好的电隔离，还可以保护电子电路和人员安全。
图3.14 典型的继电器驱动电路图
图3.14是典型的继电器驱动电路图，单片机是一个弱电器件，一般情况下他们大都工作在5V甚至更低。驱动电流在mA级以下。而要把它用于一些大功率场合，比如控制电动机，显然是不行的。所以，就要有一个环节来衔接，这个环节就是所谓的“功率驱动”。继电器驱动就是一个典型的的功率驱动环节。在这里，继电器驱动含有两个意思：一是对继电器进行驱动，因为继电器本身对于单片机来说就是一个功率器件：还有就是继电器去驱动其他负载，比如继电器可以驱动中间继电器，可以直接驱动接触器，所以，继电器驱动就是单片机与其他大功率负载的接口。
3.5电阻/电压转换电路
方案一：利用运算放大器采用反相比例运算的方法进行测量。该方法实现比较简单，且能满足设计要求。
24
太原工业学院毕业设计(论文)
方案二：采用分压原理，利用流过标准电阻R0和被测电阻Rx的电流基本相等来得到电压与电阻的关系，但当电阻很小时电流过大。
鉴于此，故采用方案一。
图3.15电阻/电压转换电路图
如图3.15所示。稳压二极管1N4730A的稳压值为3.9V（即B点处电压值），采用运算放大器反相比例运算的方法，将B点处的电压值衰减到2V（即A点处电压值），单片机通过控制模拟开关CD4052选择适当的标准参照电阻R1，再利用运算放大器反相比例运算的方法，将被测电阻Rx的阻值转换成与之相对应的电压量，输入A/D转换电路。电阻/电压转换电路的转换规律如式3.4：
UAUINR1?R??UINX R1RXUA（式3.4）
25