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/script> 1 硬件電路設(shè)計(jì) 此測量儀硬件設(shè)計(jì)思路如圖1所示。
由于PIC單片機(jī)只能正確采集0～5 V之間的電壓，而輸入的信號是正弦波信號，因此在將此正弦信號送入單片機(jī)之前需對其進(jìn)行電位提升，使整個正弦信號任意時(shí)刻的電位均大于或等于0。另外本測量儀具有量程自動轉(zhuǎn)換和增益自動可控的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電路如圖2所示。
圖2中U1(CD4051)是一個單刀八擲的模擬開關(guān)，用以完成量程電阻擋位的轉(zhuǎn)換；U2(CD4052)是一個雙刀四擲的模擬開關(guān)，用來選擇待測元件或基準(zhǔn)電阻信號；U3，U4，U5，U6共同組成一個增益可以控制的儀用差分式放大電路，其中U5(CD4052)是用來切換增益倍數(shù)的；U8(74LS273)是一個鎖存器，用于將由單片機(jī)發(fā)出的控制信號鎖存并傳輸給U1，U2，U5實(shí)現(xiàn)程控；由于U1，U2，U5開關(guān)切換的驅(qū)動電壓要求達(dá)到5 V以上，而單片機(jī)的高電平僅為3～5 V，達(dá)不到驅(qū)動電壓，所以要采用一個集電極開路的驅(qū)動器(74LS07)才能實(shí)現(xiàn)由單片機(jī)控制的開關(guān)切換(R13，R14，R15，R16，R17為74LS07輸出端的上拉電阻)。 這樣通過程序控制單片機(jī)與74LS273相接端口的高低電位，就可以控制模擬開關(guān)選擇不同的通道，從而實(shí)現(xiàn)自動的量程檔位轉(zhuǎn)換和增益控制。 2 軟件程序設(shè)計(jì) 本測量儀的測量原理是以正交采樣為基礎(chǔ)。首先選用頻率恒定的正弦信號作為標(biāo)準(zhǔn)測量信號，然后用待測元件和基準(zhǔn)電阻串聯(lián)對測量信號進(jìn)行分壓，最后由單片機(jī)分別對待測元件和基準(zhǔn)電阻分壓后所得的信號進(jìn)行正交采樣處理。 由于流過電容或電感的電流與其兩端的電壓存在90°的相位差，因此只需在任一時(shí)刻采樣得到交流信號瞬時(shí)值V1，然后相移90°，再采樣得到瞬時(shí)值V2，就可用V1和V2表示完整的交流信號：V2=V1+jV2。 軟件程序的設(shè)計(jì)思路如圖3所示。
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