AT89C51单片机的数字电压表设计+电路图+源程序(5)
直流电流测量
该数字电压表的电流测量输入如图11所示.
图11 电流测量输入电路
由于ADC0808是电压转换器件，因此必须把电流转换成电压方能进行测量，这可以通过串接一个很小的电阻RL实现。因为待测电流和RL都很小，RL两端的电压也会很小，所以要将它放大到ADC0808能分辨的范围之内。假设待测电流大小为I，RL两端的电压分别为VA和VB，VA经过反相放大缓冲电路之后VC=-VA。VA和VB经过差分反向放大电路，得到
VD=-（VB-VA）×R29/R27=（VA-VB）×R29/R27=I×RL×R29/R27
再经过同相放大电路，得到
AV=VD×（1+R32/R30）=I×RL×R29/R27×（1+R32/R30）=I×0.1×352
将得到的AV值送给ADC0808进行模数转换，最后得到数字量为
DAV=AV×255/5=I×0.1×89 760/5
单片机读取A/D转换数据，再经过逆向运算可以得到
I=（DAV×5）/（0.1×89 760）
这样测得的电流值误差比较大，特别是当输入信号很小的时候。所以要对数值进行修正，方法是：先计算DAV×50 000，然后将结果减去102 000，再将得到的结果除以89 760，这样就比较精确[8]。
电压测量
该数字电压表的电压测量输入电路如图12所示。
图12 电压测量输入电路
为了滤除待测电压高频部分的干扰，因此加入了低通滤波器。待测电压通过低通滤波器后，再通过同相放大电路，最后才输入ADC0808.
因为该电压表设计成既能测交流电压也能测直流电压，当测量交流电压时，需要将它转换成直流信号。就AC信号而言，实现AC/DC转换方案最主要的真有效值转换。具体的转换电路如图13所示：
图13 AC信号转换成DC信号电路图
在进行AC转换时用到真有效值转换器AD736.下面先对AD736进行简要介绍说明:
AD736是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC转换器。其主要特点是准确度高、灵敏性好（满量程为200mVRMS）、测量速率快、频率特性好（工作频率范围可达0～460kHz）、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低最大的电源工作电流为200μA.用它来测量正弦波电压的综合误差不超过±3%. AD736采用双列直插式8脚封装，其管脚排列如图所示：
各管脚的功能如下：
+Vs：正电源端，电压范围为2.8～16.5V；
-Vs：负电源端，电压范围为-3.2～-16.5V；
Cc：低阻抗输入端，用于外接低阻抗的输入电压（≤200mV），通常被测电压需经耦合电容Cc与此端相连，通常Cc的取值范围为10～20μF.当此端作为输入端时，第2脚VIN应接到COM[9]；
VIN：高阻抗输入端，适合于接高阻抗输入电压，一般以分压器作为输入级，分压器的总输入电阻可选10MΩ，以减少对被测电压的分流[10]。该端有两种工作方式可选择：第一种为输出AC+DC方式。该方式将1脚（Cc）与8脚（COM）短接，其输出电压为效流真有效值与直流分量之和；第二种方式为AC方式。该方式是将1脚经隔直电容Cc接至8脚，这种方式的输出电压为真有效值，它不包含直流分量。
COM：公共端；
Vo：输出端；
CF：输出端滤波电容，一般取10μF；
CAV：平均电容。它是AD736的关键外围元件，用于进行平均值运算。其大小将直接响应到有效值的测量精度，尤其在低频时更为重要。多数情况下可选33μF.
因此，根据AD736的引脚功能介绍，设计成如图12所示，当测量直流信号时，把K1开关连通，测量交流信号时，K1断开，这样就能实现直流、交流电压的测量。
2.6 量程转换模块