引言

　　對單片機(jī)為核心構(gòu)成的智能檢測儀器,測量電壓,、頻率時(shí)有多種方法,。一般對電壓測量采用A/D轉(zhuǎn)換法或V/F轉(zhuǎn)換法,。對頻率測量則采用測頻法或測周法,。具體說：

　　·A/D轉(zhuǎn)換法將被測電壓信號經(jīng)過阻抗匹配,變成單片機(jī)可測量的電壓范圍,后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換測得相應(yīng)的電壓值。

　　·V/F轉(zhuǎn)換則將被測電壓加到V/F轉(zhuǎn)換器上,然后對輸出的頻率進(jìn)行測量,后經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部程序的換算轉(zhuǎn)換為電壓值,。

　　·測頻法是利用單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一定門限內(nèi)的頻率信號脈沖數(shù),。

　　·測周法是計(jì)時(shí)一定數(shù)量的被測頻率信號的脈沖的時(shí)間?？偟膩碚f,每種方法都是針對不同的信號,充分利用單片機(jī)的資源進(jìn)行測量的,。

　　本文用HT46R47單片機(jī)完成對電壓、頻率的測量,采用A/D轉(zhuǎn)換法和測頻法,。

　　硬件電路

　　·檢測電路(圖1)　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 電壓電流頻率檢測電路

　　采樣的交流電流由3PIN的1引腳輸入,經(jīng)U5放大接入HT46R47的PA6引腳,來測量電流,。采樣的交流電壓由3PIN的3引腳輸入,經(jīng)U1放大,U2比較得到一系列脈沖輸入到HT46R47的PA4/TMR引腳,來測量頻率,。同時(shí)由PIN3引腳輸入的交流電壓經(jīng)過U1、U3,、U4的放大整流,再由VT2的集電極輸入到HT46R47的PA7引腳,來測量電壓,。

　　·HT46R47外圍電路(圖2)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 HT46R47外圍電路

　　D1、D2,、U1組成控制電路的輔助電源,防止掉電丟失數(shù)據(jù),。其中U1=4V,VCC=5V。

　　C3,、C4,、C5、R2,、R3組成控制電路的復(fù)位電路,保證程序上電時(shí)能進(jìn)入復(fù)位程序,。

　　R4、4MHz晶振為芯片提供精確的系統(tǒng)時(shí)鐘,。

　　R1,、BELL、VT3和1K 的電阻組成蜂鳴器發(fā)聲系統(tǒng),PA3/PFD為可編程脈寬調(diào)制輸出,。
　C1,、C2、D3,、D4,、U2等組成掉電中斷保護(hù)電路。正常供電時(shí)PA5/INT引腳為高電平,當(dāng)?shù)綦姇r(shí)U2輸出低電平使HT46R47外部中斷,中斷程序可以對正在處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù),。掉電時(shí),C1,、C2為U2提供短時(shí)電源。

　　PB1/AN1,、PB2/AN2,、PB3/AN3、PD0/PWM可控制主電路的電流,、電壓,、頻率以及主電路的電源開關(guān)。

　　·顯示電路(圖3)
 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 顯示電路

　　C1電容可抑制HD7279A輸出大電流時(shí)對電源的影響,。

　　1.5KΩ電阻和15PF電容為HD7279A晶振時(shí)鐘的典型配置,。

　　與數(shù)碼管連接的8只200Ω的電阻不可省去,它們是用來限制LED數(shù)碼管的電流。

　　8只100K 的下拉電阻和1只10KΩ的位選電阻在無鍵盤配置的情況下均可省去,。HD7279A應(yīng)連接高亮或超高亮度型號的共陰極數(shù)碼管,。其字符高度不宜超過1英寸。

　　PA6,、PB0/AN0,、PA7,、PA4/TMR分別作為過流檢測、電壓檢測,、過壓檢測,、頻率檢測。測得的數(shù)值經(jīng)處理后,輸出給HD7279A顯示電壓,、頻率,可控制蜂鳴器報(bào)警,。

　　PA0、PA1,、PA2分別與HD7279A的CLK,、DATA、KEY等引腳相連提供顯示數(shù)據(jù),同時(shí)接受HD7279A傳來的鍵值,。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　電壓測量的過程就是A/D轉(zhuǎn)換的過程,電壓的A/D測量是由HT46R47中的PB0口完成的,其中A/D轉(zhuǎn)換控制器中的START位為A/D轉(zhuǎn)換的控制開關(guān),。程序流程如圖4。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖4 電壓測量流程圖

　　測量頻率是由HT46R47的PA4/TMR口完成的,。若使其定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在外部事件計(jì)數(shù)狀態(tài),則必須：端口控制器將PA4/TMR口設(shè)定位輸入狀態(tài);其定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制器的TM1和TM0位設(shè)定為01,。以測量1000Hz頻率信號為例,由于HT46R47定時(shí)/計(jì)數(shù)器寄存器為8位,故選閘門時(shí)間為0.1秒。程序流程如圖5,。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖5 頻率測量流程圖

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差分析

　　電壓誤差的主要原因如下：

　　·A/D轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的量化誤差,。

　　HT46R47的A/D轉(zhuǎn)換器為9位,測得的值與實(shí)際值存在著最大為5/512V的誤差。

　　·電壓波動帶來的誤差

　　電壓的波動會使被測值偏離真值抖動,使得結(jié)果產(chǎn)生微小的誤差,。

　　產(chǎn)生頻率誤差的主要原因如下：

　　·恒溫晶體的誤差

　　由于被測信號的測量頻率是通過其在閘門時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值與在同一時(shí)間內(nèi)的基準(zhǔn)頻率的計(jì)數(shù)值相比較而得出的,所以作為基準(zhǔn)頻率的恒溫晶體的誤差將會直接影響到測試結(jié)果,。

　　·電壓波動帶來的誤差

　　電壓的波動會使晶體振蕩器的輸出頻率產(chǎn)生相應(yīng)的抖動,這也會使測試結(jié)果產(chǎn)生微小的誤差。

　　·干擾帶來的誤差

　　電路內(nèi)部的干擾或周圍環(huán)境產(chǎn)生的干擾均會使被測信號在時(shí)域上發(fā)生變形,當(dāng)干擾信號的強(qiáng)度足以使信號在某些時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)時(shí),誤差也就隨之產(chǎn)生了,。

　　·極間電路阻抗不匹配所產(chǎn)生的誤差

　　當(dāng)級間電路阻抗不能做到完全匹配時(shí),傳輸線上將會存在波動的反射,該反射波與被測信號的輸入相疊加時(shí),也會使信號在時(shí)域內(nèi)發(fā)生變形,從而造成一定的誤差,。

　　結(jié)語

　　由于HT46R47的指令系統(tǒng)為單周期指令,在工程應(yīng)用中,具有極強(qiáng)的抗干擾能力。使用HD7279A驅(qū)動LED數(shù)碼管,滿足了控制系統(tǒng)的要求,降低了開發(fā)成本,使系統(tǒng)具有靈活性,充分利用了單片機(jī)的資源,。本電路在實(shí)際應(yīng)用于無機(jī)電致發(fā)光顯示器驅(qū)動電源顯示電路中,表現(xiàn)了良好的性能,。■