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引言
对单片机为核心构成的智能检测仪器,测量电压、频率时有多种方法。一般对电压测量采用A/D转换法或V/F转换法。对频率测量则采用测频法或测周法。具体说：
·A/D转换法将被测电压信号经过阻抗匹配,变成单片机可测量的电压范围,后经模数转换测得相应的电压值。
·V/F转换则将被测电压加到V/F转换器上,然后对输出的频率进行测量,后经单片机内部程序的换算转换为电压值。
·测频法是利用单片机内部计数器计数一定门限内的频率信号脉冲数。
·测周法是计时一定数量的被测频率信号的脉冲的时间。总的来说,每种方法都是针对不同的信号,充分利用单片机的资源进行测量的。
本文用HT46R47单片机完成对电压、频率的测量,采用A/D转换法和测频法。
硬件电路
·检测电路(图1)
图1 电压电流频率检测电路
采样的交流电流由3PIN的1引脚输入,经U5放大接入HT46R47的PA6引脚,来测量电流。采样的交流电压由3PIN的3引脚输入,经U1放大,U2比较得到一系列脉冲输入到HT46R47的PA4/TMR引脚,来测量频率。同时由PIN3引脚输入的交流电压经过U1、U3、U4的放大整流,再由VT2的集电极输入到HT46R47的PA7引脚,来测量电压。
·HT46R47外围电路(图2)
图2 HT46R47外围电路
D1、D2、U1组成控制电路的辅助电源,防止掉电丢失数据。其中U1=4V,VCC=5V。
C3、C4、C5、R2、R3组成控制电路的复位电路,保证程序上电时能进入复位程序。
R4、4MHz晶振为芯片提供精确的系统时钟。
R1、BELL、VT3和1K 的电阻组成蜂鸣器发声系统,PA3/PFD为可编程脉宽调制输出。
C1、C2、D3、D4、U2等组成掉电中断保护电路。正常供电时PA5/INT引脚为高电平,当掉电时U2输出低电平使HT46R47外部中断,中断程序可以对正在处理的数据进行保护。掉电时,C1、C2为U2提供短时电源。
PB1/AN1、PB2/AN2、PB3/AN3、PD0/PWM可控制主电路的电流、电压、频率以及主电路的电源开关。
·显示电路(图3)
图3 显示电路
C1电容可抑制HD7279A输出大电流时对电源的影响。
1.5KΩ电阻和15PF电容为HD7279A晶振时钟的典型配置。
与数码管连接的8只200Ω的电阻不可省去,它们是用来限制LED数码管的电流。
8只100K 的下拉电阻和1只10KΩ的位选电阻在无键盘配置的情况下均可省去。HD7279A应连接高亮或超高亮度型号的共阴极数码管。其字符高度不宜超过1英寸。
PA6、PB0/AN0、PA7、PA4/TMR分别作为过流检测、电压检测、过压检测、频率检测。测得的数值经处理后,输出给HD7279A显示电压、频率,可控制蜂鸣器报警。
PA0、PA1、PA2分别与HD7279A的CLK、DATA、KEY等引脚相连提供显示数据,同时接受HD7279A传来的键值。
软件设计
电压测量的过程就是A/D转换的过程,电压的A/D测量是由HT46R47中的PB0口完成的,其中A/D转换控制器中的START位为A/D转换的控制开关。程序流程如图4。
图4 电压测量流程图
