圖4、V-F轉(zhuǎn)換定時(shí)波形
LM331能在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)，使其輸出頻率正比于輸入電壓。滿足
由此式可知：電阻R2,R3,R4,和C3直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)果 , 因此對(duì)元件的精度有一定
的要求,可根據(jù)轉(zhuǎn)換精度適當(dāng)選擇. 電容C1對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果雖然沒有直接的影響.但應(yīng)選擇漏電流小的電容器.電阻R1和電容C1組成低通濾波器,可減少輸入電壓中的干擾脈沖,有利于提高轉(zhuǎn)換精度. 但電容C1的選擇不宜太小,要保證輸入脈沖經(jīng)LM331內(nèi)部微分電路后有足夠的幅度來觸發(fā)其內(nèi)部輸入比較器,同時(shí)，也需考慮電容C2對(duì)紋波及輸出響應(yīng)快慢的影響。因此，這些因素在實(shí)際運(yùn)用時(shí)要綜合考慮.從PIN3輸出的頻率信號(hào)加到單片機(jī)8031的輸入端T1上，根據(jù)分辨率的要求利用軟件處理,可得到有效的轉(zhuǎn)換結(jié)果.
中央控制單元是控制系統(tǒng)的中樞，是系統(tǒng)的信息處理部分，系統(tǒng)選用美國Microchip公司的PIC18F852單片機(jī)，它采用RISC結(jié)構(gòu)的嵌入式微控制器，具有高速度、低功耗、大電流LCD驅(qū)動(dòng)能力和低價(jià)位OTP技術(shù)等特點(diǎn)。其2048字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM區(qū)給編程處理各類數(shù)據(jù)帶來極大的方便，內(nèi)部含12bit A/D轉(zhuǎn)換輸入。分辨率很高，此外，還具有10bit D/A轉(zhuǎn)換功能。PIC18F852功能強(qiáng)大，可向其它電路單元輸出控制信號(hào)。
LM331組成的V-F轉(zhuǎn)換電路中，管腳3接負(fù)載電阻10KΩ，電源加+5V。這樣PIN3可直
接與PIC18F852相連接。LM331的PIN3發(fā)出信號(hào)，中央控制單元收到信號(hào)后做出分析、響應(yīng)，完成電路功能的執(zhí)行。為了提高抗干擾能力，還可在LM331與PIC18F852之間加接光電耦合隔離元器件。
顯示電路可利用單片機(jī)串行口加外圍芯片74LS164，構(gòu)成多個(gè)并行輸出口，用于串/并轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)CD4511鎖存-譯碼器進(jìn)行LED數(shù)碼管顯示。數(shù)據(jù)從單片機(jī)輸出經(jīng)74LS04反相器進(jìn)入74LS164的輸入端，而時(shí)鐘脈沖經(jīng)74LS04反相器連接到74LS164的CLK脈沖信號(hào)端，在LED顯示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字，從而完成電壓有效值的顯示。
1.3 軟件流程
交流數(shù)字電壓表中的主程序流程圖如圖5所示：
圖5、主程序流程圖
PIC18F852接收到LM331的脈沖信號(hào)，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的交流電壓有效值送顯示單元進(jìn)行數(shù)值顯示。
2、結(jié)束語
文章得創(chuàng)新點(diǎn)在于：突破傳統(tǒng)的指針式電壓表設(shè)計(jì)，采用以單片機(jī)PIC18F852為核心的新型數(shù)字式電壓表設(shè)計(jì)方案，其具有精度高，測量準(zhǔn)確可靠，性價(jià)比高等特點(diǎn)，同時(shí)，采用LM331組成的V-F轉(zhuǎn)換電路使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比高，整個(gè)方案較好地完成了數(shù)字式電壓表的設(shè)計(jì)，為了功能更完善，可在LM331與PIC18F852之間加接光電耦合隔離元器件。整個(gè)設(shè)計(jì)較為完善，使得數(shù)字電壓表使用性強(qiáng)，運(yùn)行可靠。
參 考 文 獻(xiàn)
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作者簡介：江樺：女，（1979- ）教師，漢族,西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)計(jì)算機(jī)與通信工程系，四川 峨眉 614202;
主要研究方向：測量與控制。E-mail: superin_2002@163.com
Biography: Jiang Hua, female, (1979-),Han nationality,Teacher，School of Computer and Communication Engineering ,The e-mei Campus of Southwest JiaoTong University, e-mei ,614202 , China. Take on research on measure and control.
吳昌東，男，（1978- ），漢族，教師，西華大學(xué)電氣信息學(xué)院，西南交通大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院碩士研究生，主要研究方向：信號(hào)與信息處理。
吳學(xué)杰：男，(1964-), 漢族，研究員，漢族西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610031
通訊地址：四川成都西華大學(xué)電氣信息學(xué)院 郵政編碼：610039 吳昌東（收）
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