高精度高自動(dòng)化電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

PAGE1青島農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新教育立項(xiàng)方案項(xiàng)目名稱高精度高自動(dòng)化電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)申請(qǐng)人陳昌棟專業(yè)班級(jí)通信工程09級(jí)2班指導(dǎo)教師李言照李吉忠申請(qǐng)日期2011年10月28日一、人員結(jié)構(gòu)：項(xiàng)目人員情況姓名性別年齡學(xué)院專業(yè)班級(jí)專長(zhǎng)、發(fā)表文章及獎(jiǎng)勵(lì)承擔(dān)的工作陳昌棟男22理學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院通信工程09級(jí)2班曾獲得全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽山東賽區(qū)一等獎(jiǎng)、第五屆電子設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)大賽三等獎(jiǎng)、電腦知識(shí)競(jìng)賽三等獎(jiǎng)。精通電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，精通C語(yǔ)言編程、模擬電子設(shè)計(jì)和單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)整合，軟件部分編程，電路設(shè)計(jì),軟件部分編程。項(xiàng)目組主要成員姓名性別年齡學(xué)院專業(yè)班級(jí)專長(zhǎng)、發(fā)表文章及獎(jiǎng)勵(lì)承擔(dān)的工作丁勝朋男22理學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院通信工程09級(jí)2班曾獲得全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)、第五屆電子設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)。精通C語(yǔ)言編程、模擬電子設(shè)計(jì)和單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。軟件部分編程，系統(tǒng)組裝實(shí)現(xiàn)。指導(dǎo)教師情況姓名性別年齡學(xué)歷學(xué)位職稱學(xué)院研究方向李言照男52碩士教授理學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的教學(xué)與科研工作李吉忠男41博士副教授理學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院主要從事通信算法應(yīng)用方面的教學(xué)與科研工作指導(dǎo)教師情況簡(jiǎn)介（包括專長(zhǎng)、曾發(fā)表文章、獎(jiǎng)勵(lì)情況、指導(dǎo)學(xué)生情況等）：李言照，1960年6月出生，大連理工大學(xué)碩士研究生畢業(yè)，中共黨員，教授。中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)員，青島市計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)。青島市計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)教育分會(huì)委員，嵌入式分會(huì)委員。青島農(nóng)業(yè)大學(xué)理信學(xué)院總支書(shū)記，多次被評(píng)為“優(yōu)秀教師”、“優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”、“六和獎(jiǎng)教金”等榮譽(yù)稱號(hào)。

主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的教學(xué)與科研工作，主持國(guó)家科技部項(xiàng)目1項(xiàng)，參加國(guó)家自然基金項(xiàng)目1項(xiàng)，主持或參加省級(jí)科研及教學(xué)課題8項(xiàng)，青島市科研項(xiàng)目4項(xiàng)，目前在研課題經(jīng)費(fèi)80余萬(wàn)元。主編全國(guó)高等農(nóng)林院校十五規(guī)劃教材1部，“十一五”規(guī)劃教材2部。獲國(guó)家專利1項(xiàng)，軟件著作權(quán)一項(xiàng)，農(nóng)業(yè)部?jī)?yōu)秀教材2部，山東省優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，山東省計(jì)算機(jī)應(yīng)用優(yōu)秀成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。山東省教育廳優(yōu)秀科研成果三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，08年主持山東省科技攻關(guān)計(jì)劃“縣域土壤養(yǎng)分管理和施肥信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”鑒定達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。發(fā)表論文40余篇。參加工作以來(lái)，主講過(guò)《微機(jī)原理及應(yīng)用》、《微機(jī)接口原理及應(yīng)用》、《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》、《PASCAL程序設(shè)計(jì)》、《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》、《VB程序設(shè)計(jì)》、《單片機(jī)原理》等課程。李吉忠，1970年5月出生，北京郵電大學(xué)博士研究生畢業(yè)，副教授。青島農(nóng)業(yè)大學(xué)理信學(xué)院通信工程教研室主任。1.指導(dǎo)老師參加的科研項(xiàng)目參加了與GPSign公司合作項(xiàng)目“GSM-GPS混合定位系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)”，負(fù)責(zé)研究定位算法，利用最優(yōu)化理論中的Gauss-Newton法解算終端位置。參加了與企業(yè)合作項(xiàng)目“移動(dòng)通信系統(tǒng)中用戶混合定位設(shè)備與系統(tǒng)研發(fā)”，整個(gè)混合定位系統(tǒng)采用AGPS（AssistedGPS）原理，負(fù)責(zé)其中定位算法仿真、測(cè)試與分析。參加了863項(xiàng)目“時(shí)空混沌密碼系統(tǒng)及其在通信中的應(yīng)用（2001AA144130）”，負(fù)責(zé)采用語(yǔ)音編碼與混沌加密結(jié)合。參加了863項(xiàng)目“時(shí)空混沌密碼系統(tǒng)及其在通信中的應(yīng)用（2001AA144130）”，負(fù)責(zé)采用語(yǔ)音編碼與混沌加密結(jié)合。參加了國(guó)家自然科學(xué)基金“具有感知能力的自適應(yīng)可重配置Adhoc網(wǎng)絡(luò)（60772109）”。負(fù)責(zé)仿真分析部分。已發(fā)表與本課題內(nèi)容相關(guān)的科研論文李吉忠,武穆清.三顆星的AGPS定位算法與實(shí)現(xiàn).電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010,39(3):372-375,424.EI(20102613046058).JizhongLi.TwosatellitespositioningalgorithmbasedonAGPSsystemwithtwoclockbias.IEEEICCET,Apr.2010,vol.2,416-419,EI(20104313316780).JizhongLi.EliminatingabnormalpositioningbiaswithtranslationtechnologyinAGPSmethod,IEEEICCAE,Feb.2010,vol.3,570-574,EI(20102112955814).JizhongLi,MuqingWu.TheimprovementofpositioningaccuracywithweightedleastsquarebasedonSNR,IEEEWICOM,2009.09,6,1-4,EI(20100112610354).李吉忠,武穆清,李筱葉.利用Marquardt算法進(jìn)行兩顆衛(wèi)星的AGPS定位,北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2009.05,32(2),39-42,61,EI(20092112090941).JizhongLi,MuqingWu.ApositioningalgorithmofAGPS,IEEEICSPS,2009.05,385-388,EI(20094812496781).JizhongLi,MuqingWu.Aweightedmodelforimprovingthepositioningaccuracy,IEEEICSPS,2009.05,66-69,EI(20094812496719).JizhongLi,MuqingWu.Thepositioningalgorithmoftwosatellitesanditsperformanceanalysis,IEEENSWCTC,2009.04,1,83-86,EI(20093012206587).高精度高自動(dòng)化電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)摘要：本文介紹一種基于STC89C52單片機(jī)的一種電壓測(cè)量電路,該電路采用CD4052模擬電子開(kāi)關(guān)自動(dòng)選擇量程，低溫漂運(yùn)放OP07放大信號(hào)，真有效值轉(zhuǎn)換AD637，高精度、逐步逼近MAX197A/D轉(zhuǎn)換電路，無(wú)線傳輸NRF905，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，測(cè)量范圍直流0-5伏，使用LCD液晶模塊顯示，可以與PC機(jī)進(jìn)行串行通信。以此研發(fā)出一套高電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它包括是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓采集儀，有精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便等特點(diǎn)。通過(guò)無(wú)線傳輸可與上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，數(shù)據(jù)采集后通過(guò)上位機(jī)軟件與連接數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。在提高測(cè)量精度的同時(shí)，大大提高測(cè)量效率。關(guān)鍵詞：自動(dòng)換量程，真有效值轉(zhuǎn)換，逐步逼近式AD轉(zhuǎn)換器，無(wú)線傳輸，12864液晶顯示一．前言數(shù)字電壓表（DigitalVoltmeter）簡(jiǎn)稱DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)無(wú)線傳輸，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。目前，由各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，示出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由DVM擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。本章重點(diǎn)介紹單片A/D轉(zhuǎn)換器以及由它們構(gòu)成的基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的工作原理。二．系統(tǒng)原理及基本框圖系統(tǒng)整體框圖如下：其中電壓數(shù)據(jù)采集模塊框圖如下：可變?cè)鲆娣糯箅娐房勺冊(cè)鲆娣糯箅娐稟D637模/數(shù)轉(zhuǎn)換MPU信號(hào)輸入1.主控模塊單片機(jī)STC89C52具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，所以整個(gè)系統(tǒng)我們采用STC89C52單片機(jī)作為主控模塊。8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：·中央處理器：

中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。·數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)

8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 ·程序存儲(chǔ)器(ROM)：8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格?！ざ〞r(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。·并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸?！とp工串行口：8051內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用?！ぶ袛嘞到y(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。·時(shí)鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)引腳圖2.可變?cè)鲆娣糯箅娐吩O(shè)計(jì)該方案要求的測(cè)量信號(hào)電平的動(dòng)態(tài)范圍大小為（0.001~4.99V），頻帶寬（20Hz~0.2MHz）,電壓測(cè)量誤差為土（3%讀數(shù)+2個(gè)字）。由以上分析，我們采用衰減電阻網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行衰減，低溫漂放大器OP07對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，采用CD4051模擬電子開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)增益放大的可變，即測(cè)量量程的自動(dòng)更換。由于最小輸入信號(hào)為毫伏級(jí)，我們采用兩級(jí)放大，但系統(tǒng)要求輸入阻抗比較大，可變?cè)鲆娣糯箅娐房刹捎蒙潆S器加可變?cè)鲆娣糯笃鞯慕Y(jié)構(gòu)形式，但是加入射極跟隨器，嚴(yán)重限制了輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，即通頻帶變小，所以我們決定不采用加入設(shè)計(jì)跟隨器的方案，而是增大電路的輸入電阻，在第一級(jí)運(yùn)放的反相輸入端電阻為500k，增益為20，第二級(jí)增益為50。由于大多數(shù)AD變換器的滿刻度輸出為5V，增益變換檔位應(yīng)為5V、0.5V、50mV和5mV4個(gè)檔位。該可變?cè)鲆娣糯箅娐房刹捎秒娮杈W(wǎng)絡(luò)衰減器和固定增益放大器相串聯(lián)形式，放大器增益為1000，，輸入信號(hào)的范圍是0-5V，上述檔位對(duì)應(yīng)的衰減器衰減量分別為0.001倍、0.01倍、0.1倍和1倍。2.1OP07Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于OP07A最大為25μV），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為±2nA）和開(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于OP07A為300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。OP07管腳圖特點(diǎn)：<1>超低偏移：150μV最大。<2>低輸入偏置電1.8nA。低失調(diào)電壓漂移：0.5μV/℃。<3>超穩(wěn)定，時(shí)間：2μV/month<4>最大高電源電壓范圍：±3V至±22V2.2CD4051CD4051相當(dāng)于一個(gè)單刀八擲開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)接通哪一通道，由輸入的3位地址碼ABC來(lái)決定。INH”是禁止端，當(dāng)“INH”=1時(shí)，各通道均不接通。此外，CD4051還設(shè)有另外一個(gè)電源端VEE，以作為電平位移時(shí)使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的CMOS電路所提供的數(shù)字信號(hào)能直接控制這種多路開(kāi)關(guān)，并使這種多路開(kāi)關(guān)可傳輸峰－峰值達(dá)15V的交流信號(hào)。例如，若模擬開(kāi)關(guān)的供電電源VDD=＋5V，VSS=0V，當(dāng)VEE=－5V時(shí)，只要對(duì)此模擬開(kāi)關(guān)施加0～5V的數(shù)字控制信號(hào)，就可控制幅度范圍為－5V～＋5V的模擬信號(hào)。CD4051參數(shù)<1>電源電壓范圍…………3V～15V<2>輸入電壓范圍…………0V～VDD<3>工作溫度范圍<4>M類…………－55℃～125℃<5>E類………….－40℃～85℃<6>極限值：<7>電源電壓…...－0.5V～18V<8>輸入電壓……－0.5V~VDD+0.5V<9>輸入電流…………….±10mA<10>儲(chǔ)存溫度…………－65℃～150℃放大器應(yīng)選擇單位增益帶寬大于0.6MHz，輸入失調(diào)電壓、失調(diào)電流小的運(yùn)放芯片，可選擇op07單運(yùn)放芯片。其在15V供電時(shí)，輸入失調(diào)電壓的典型值和最大值分別為20uF和75uF；輸入偏置電流的典型值和最大值分別為6nA和12nA；增益帶寬積大于0.6MHz，完全滿足設(shè)計(jì)精度要求。由于放大器增益至少應(yīng)大于200，放大器芯片的選擇主要考慮輸入失調(diào)電壓、電流和增益帶寬參數(shù)，選擇OP07芯片。其開(kāi)環(huán)在1MHz時(shí)可達(dá)50dB，輸入失調(diào)電壓典型值為35uV，失調(diào)電流典型值50nA，滿足設(shè)計(jì)要求?？勺?cè)鲆娣糯箅娐返碾娐穲D如圖所示。待測(cè)電信號(hào)由Vin輸入電路，從Vout輸出。檔位選擇采用模擬開(kāi)關(guān)芯片CD4051。，MPU根據(jù)采樣獲得的測(cè)量值大小，自動(dòng)完成檔位轉(zhuǎn)換。檔位在5V時(shí)，CD4051選擇對(duì)應(yīng)信號(hào)衰減0.001的通道，然后由兩級(jí)運(yùn)放放大1000倍，然后送到真有效值轉(zhuǎn)換電路。由電路圖可知，CD4051采用+-5V供電，為了保證精度，OP07采用+-15V供電。3真有效值轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)真有效值轉(zhuǎn)換電路采用芯片AD637。AD637是AD公司RMS-DC產(chǎn)品中精度最高、帶寬最寬的交直流轉(zhuǎn)換電路，對(duì)于1VRMS的信號(hào)，它的3dB帶寬為8MHz,并且可以對(duì)輸入信號(hào)的電平以dB形式指示，另外，AD637還具有電源自動(dòng)關(guān)斷功能，使得靜態(tài)電流從3mA降至45μA.，可以測(cè)出任意波形交變信號(hào)的有效值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在電源為正負(fù)15V供電情況下，當(dāng)輸入信號(hào)的頻率不大于2MHz時(shí)，其輸入信號(hào)的電壓有效值在0.7V～14V范圍內(nèi)能保證測(cè)量誤差有效值測(cè)量芯片采用后置二階濾波連接方式，其中的Cav（C1）取值為1uF時(shí)滿足信號(hào)在20H~1MHz頻帶范圍內(nèi)的測(cè)量精度要求，此時(shí)測(cè)量時(shí)間為365Ms，此時(shí)間參數(shù)可作為采樣周期的參考值。在該電路中，由于AD637輸出的最小電壓幅度為200Mv，A/d轉(zhuǎn)換精度應(yīng)大于8bits方能在A/D轉(zhuǎn)換的參考電壓為5V時(shí)滿足系統(tǒng)測(cè)量誤差小于3%的要求。經(jīng)實(shí)際測(cè)量，AD637在輸入信號(hào)為2MHz以下，信號(hào)有效值為0.7~7Vrms范圍內(nèi)能保證無(wú)誤，當(dāng)輸入電壓為200mV時(shí)，頻率上限高達(dá)600kHz，考慮到芯片供電與輸入電壓的關(guān)系，AD637的供電電壓選為15V，最大輸出電壓達(dá)到14v左右，完全滿足可變?cè)鲆娣糯箅娐份敵龅?V的要求。為了防止電源中高頻波紋對(duì)AD637轉(zhuǎn)換精度的影響，我們?cè)陔娫醇癆D637的電源部分增加了電容濾波。真有效值轉(zhuǎn)換電路圖如圖所示。4.A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)AD轉(zhuǎn)換我們采用逐步逼近式高速AD轉(zhuǎn)換芯片MAX197。4.1逐步逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理D/A轉(zhuǎn)換器N位寄存器D/A轉(zhuǎn)換器N位寄存器控制邏輯VINSTARTEOCVNVREF鎖存緩存器D7D0/D8D3/D11D5D1/D9D2/D10D4D6OE圖8A/D工作原理圖4.2MAX197轉(zhuǎn)換的基本原理MAX197無(wú)需外接元器件就可獨(dú)立完成A/D轉(zhuǎn)換功能。它可分為內(nèi)部采樣模式和外部采樣模式，采樣模式由控制寄存器的D5位決定。在內(nèi)部采樣控制模式(控制位置0)中，由寫(xiě)脈沖啟動(dòng)采樣間隔，經(jīng)過(guò)瞬間的采樣間隔(芯片時(shí)鐘為2MHz時(shí)，為3ms)，即開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。在外部采樣模式(D5=1)中，由兩個(gè)寫(xiě)脈沖分別控制采樣和A/D轉(zhuǎn)換。在第一個(gè)寫(xiě)脈沖出現(xiàn)時(shí)，寫(xiě)入ACQMOD為1，開(kāi)始采樣間隔。在第二個(gè)寫(xiě)脈沖出現(xiàn)時(shí)，寫(xiě)入控制字ACQMOD為0，MAX197停止采樣，開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。這兩個(gè)寫(xiě)脈沖之間的時(shí)間間隔為一次采樣時(shí)間。當(dāng)一次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，MAX197相應(yīng)的INT引腳置低電平，通知處理器可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度對(duì)測(cè)量電路極其重要，它的參數(shù)關(guān)系到測(cè)量電路性能。本設(shè)計(jì)采用逐步逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它的性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，具有很高的抗干擾能力，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是工作速度較低。在對(duì)轉(zhuǎn)換精度要求較高，而對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求不高的場(chǎng)合如電壓測(cè)量有廣泛的應(yīng)用。4.3max197的特點(diǎn)<1>.僅使用單5V電源供電；<2>12位分辨率，1/2LSB線性度；<3>

四種量程可選：0V～＋5V、0V～＋10V、－5V～＋5V、－10V～＋10V；<4>

8路模擬輸入通道，具有輸入電壓保護(hù)（－16.5V～＋16.5V）；<5>

最小6微秒轉(zhuǎn)換時(shí)間，最大100KBPS采樣率；<6>

內(nèi)部4.096V參考電壓；兩種掉電工作模式，兩種工作時(shí)鐘可選，兩種采集模式可選。MAX197 的電路設(shè)計(jì)如圖：5.無(wú)線傳輸電路設(shè)計(jì)5.1NRF905的基本原理nRF905可以自動(dòng)完成處理字頭和CRC（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)）的工作，可由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11mA，在接收模式時(shí)電流為12.5mA。nRF905單片無(wú)線收發(fā)器工作由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。ShockBurst工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC，可以很容易通過(guò)SPI接口進(jìn)行編程配置。5.2NRF905的工作模式nRF905采用Nordic公司的VLSIShockBurst技術(shù)。ShockBurst技術(shù)使nRF905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要昂貴的高速M(fèi)CU來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理/時(shí)鐘覆蓋。通過(guò)將與RF協(xié)議有關(guān)的高速信號(hào)處理放到芯片內(nèi)，nRF905提供給應(yīng)用的微控制器一個(gè)SPI接口，速率由微控制器自己設(shè)定的接口速度決定。nRF905通過(guò)ShockBurst工作模式在RF以最大速率進(jìn)行連接時(shí)降低數(shù)字應(yīng)用部分的速度來(lái)降低在應(yīng)用中的平均電流消耗。在ShockBurstRX模式中，地址匹配AM和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR信號(hào)通知MCU一個(gè)有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。在ShockBurstTX模式中，nRF905自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR信號(hào)通知MCU數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成?？傊?，這意味著降低MCU的存儲(chǔ)器需求也就是說(shuō)降低MCU成本，又同時(shí)縮短軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間。1）、典型ShockBurstTX模式：①、當(dāng)應(yīng)用MCU有遙控?cái)?shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，接收節(jié)點(diǎn)的地址TX-address和有效數(shù)據(jù)TX-payload通過(guò)SPI接口傳送給nRF905應(yīng)用協(xié)議或MCU設(shè)置接口速度；②、MCU設(shè)置TRX_CE、TX_EN為高來(lái)激活nRF905ShockBurst傳輸；③、nRF905ShockBurst：無(wú)線系統(tǒng)自動(dòng)上電數(shù)據(jù)包完成（加前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼）數(shù)據(jù)包發(fā)送（100kbps，GFSK，曼切斯特編碼）④、如果AUTO_RETRAN被設(shè)置為高nRF905將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包直到TRX_CE被設(shè)置為低；⑤、當(dāng)TRX_CE被設(shè)置為低時(shí)，nRF905結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸并自動(dòng)進(jìn)入standby模式。2）、典型ShockBurstRX模式①、通過(guò)設(shè)置TRX_CE高，TX_EN低來(lái)選擇ShockBurst模式；②、650us以后，nRF905監(jiān)測(cè)空中的信息； ③、當(dāng)nRF905發(fā)現(xiàn)和接收頻率相同的載波時(shí)，載波檢測(cè)CD被置高；④、當(dāng)nRF905接收到有效的地址時(shí)，地址匹配AM被置高；⑤、當(dāng)nRF905接收到有效的數(shù)據(jù)包（CRC校驗(yàn)正確）時(shí)，nRF905去掉前導(dǎo)碼、地址和CRC位，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（DR）被置高；⑥、MCU設(shè)置TRX_CE低，進(jìn)入standby模式低電流模式；⑦、MCU可以以合適的速率通過(guò)SPI接口讀出有效數(shù)據(jù)；⑧、當(dāng)所有的有效數(shù)據(jù)被讀出后，nRF905將AM和DR置低；⑨、nRF905將準(zhǔn)備進(jìn)入ShockBurstRX、ShockBurstTX或Powerdown模式。3）、掉電模式在掉電模式中，nRF905被禁止，電流消耗最小，典型值低于2.5uA。當(dāng)進(jìn)入這種模式時(shí)，nRF905是不活動(dòng)的狀態(tài)。這時(shí)候平均電流消耗最小，電池使用壽命最長(zhǎng)。在掉電模式中，配置字的內(nèi)容保持不變。5.3NRF905的原理圖26顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路128264液晶顯示和獨(dú)立按鍵組成。為了節(jié)省IO口我們采用兩個(gè)獨(dú)立按鍵，一個(gè)為主功能鍵，用于菜單的選擇，另一個(gè)為選擇鍵，進(jìn)行進(jìn)入返回操作。6.1液晶介紹12864M是一種圖形液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)/列驅(qū)動(dòng)和128*64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示，也可顯示8*4個(gè)（16*16點(diǎn)陣）漢字。

1、電源：VDD+5V，模塊內(nèi)自帶-10V負(fù)壓，用于LCD