测量电压、电流、功率的数字表的设计制作【优秀毕业课程设计】

编号： 毕业设计说明书 题 目： 测量电压、电流、功率的 _数字表的设计制作 学 院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 张 永 发 学 号： 1200120333 指导教师： 郭 福 力 职 称： _工程师 _ 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2016 年 6 月 3 日桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 I 页 摘 要 在现代检测技术中，常需用高精度数字电压表进行现场检测，将检测到的数据送入微计算机系统，完成计算、存储、控制和显示等功能 片机的测量电量的数字表，以 片机和 核心器件 用的元件较少，成本低，调节工作可实现自动化： 数字电表抗干扰能力强、测 量 速度快、测量准确度高 要测出这两个 参数就可以计算出有功功率和无功功率。 整个系统的设计完成了硬件电路的设计及软件程序的编写，通过最终硬件电路的调试及软件程序的仿真，使该系统能够在要求的条件下达到正常的测量及显示功能 。 在整个系统的设计过程中，主要采用了模块化的设计方法。该系统 主要分为四大模块，即输入信号衰减模块、主控制模块、 A/D 转换模块和输出显示模块。由于实际电路中的电量参数太大， 接采集会使器件被损坏，因此先对电量信号进行衰减，在单片机的控制下完成对电压 、电流 信号采集 ，并对电压和电流的相位进行比较得到功率角 ，最后将 测量结果通过 晶 显示出来。该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强 。 关键字： 51 单片机 ； A/D 转换器 ；电压电流的采样；显示屏； 数字表 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 n it is to a be to An is It is a on in of it In at of of of of of is is of of of to of of it of of of be 602. is 51A/D 林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 目录 目 录 摘 要 . I . 引言 . 1 题背景和研究意义 . 1 字表的发展现状 . 1 字表的未来发展趋势 . 1 题研究目的和主要内容 . 2 2 系统方案 设计 . 3 统原理分析 . 3 压、电流测量原理 . 3 率测量原理 . 4 统功能要求 . 4 统框图 . 5 统设计方案及技术分析 . 5 压、电流采集模块 . 5 号处理模块 . 6 数转换模块 . 6 角测量模块 . 6 3 硬件系统分析 . 8 路测量系统的分析 . 8 片机简介 . 8 统前向通道 . 8 压、电流采样电路 . 8 号处理和分析 . 10 角测量的前置电路 . 11 数转换电路 . 12 介 . 12 作过程 . 12 件设计 . 13 盘电路 . 15 晶显示电路 . 15 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 目录 源电路 . 16 4 系统的软件设计 . 17 统的主程序设计 . 17 始化子程序的设计 . 18 量子程序 . 18 率因数的测量子程序 . 19 压、电流有效值的测量 . 20 率测量 . 21 晶显示子程序 . 21 盘扫描子程序 . 23 5 软件仿真与硬件调试调试部分 . 24 压、电流采集模块调试 . 24 位捕捉验证 . 25 件制作与调试 . 26 总结 . 27 谢 辞 . 28 参考文献 . 29 附 录 . 30 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 38 1 引言 题背景和研究意义 电能，作为生产和日常生活必要的一部分，在人类社会的发展过程中具有重要地位1。而在电能的生产、传输、分配、和使用的过程中只有通过对电能质量和负载运行情况的监测才能保证供电的可靠、灵活和经济性。因此，对于电能参数的测量具有重要意义。通过对电压、电流和功率的测量，便可以具体的描述出电信号能量的大小。在电参数的测量过程中必然会使用到测量仪表。传统的电参数测量仪表多为功能单一的模拟式针仪表。这类仪表通过电流或电压线圈的电磁感应来驱动指针偏转，测量人员通过指针在刻度表盘上的位置即可进行读数。这类传统的模拟式仪表多数在使用前需要进行机 械调零，而且根据待测量数据的大小需要通过手动调节的方式来选择合适的档位。尤其是在精度要求不同的测量条件下，仍然需要根据测量所需精度的不同来选择不同准确度等级的电工测量仪表，因此操作较为复杂、通用性较差。而且由于刻度盘的读数并不直观，导致测量结果被引入了人工读数所带来的误差。因此这种传统的机械式电气测量仪表急需被一种新型的高性能测量仪表所取代。 字表的发展现状 随着电子技术的发展，一种新型数字式测量仪表渐渐出现在人们的视线中。这种数字式仪表不同于传统的模拟式指针仪表，它采用将模拟量转化为数字量的方式 将测量结果直接液晶或数码管上显示出来。这种数字表主要由输入变换部分、 A/D 变换部分和显示部分构成。由于数字表可以直接将测量结果通过显示部分显示出来，因此在测量过程中避免了以往因人工读数不直接而引入的测量误差。而且部分数字表还具有自动转换量程的功能，这也避免了人工切换量程时由于误操作所引发的安全事故，增加了测量过程的 安全和可靠性。 数字式仪 表在国外发展较早 ,早在二十世纪五十年代初期 美国的 司年就已经研发出了四位的数字电压表。后来逐渐发展成为显示位数更多的高精度 数字电 压表 2。而我国在 二十世纪六十年代初 才开始对数字表进行研制，随着国内电子技术的发展，我国研制的数字表的 稳定 显示位数和精度也在不断提高， 随之 出现了许多六 位和 七位 半显示 的数字电压表 。目前国内数字表已经实现八位半的稳定显示输出 。 字表的未来发展趋势 随着研发技术的不断进步，数字表的应用也越来越成熟，如今已被广泛的应用到工桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 38 业生产和电力行业中 3。尤其是在一些较为恶劣的环境中，数字表以其自身的优越性仍然占有主导地位。但也由于一些复杂环境中，存在各种形式的干扰，因此对数字表性能的要求也十分苛刻。比如在磁场变化较为剧烈的环境中，仪表中的电子元件很容易受到变化磁场的干扰从而导致测量结果出错。对于精密仪表，抗干扰能力尤为重要。并且随着计算机技术的发展，通讯和智能化也被运用到各个领域，这也将成为数字表的一个新的发展趋势。因此数字表 的未来发展应该有以下特点： （ 1） 更高的稳定性 供电的电源，现场的抗干扰能力，显示的数值的准确精度，这些性能都 会越来越好。 （ 2） 附加功能的智能化 通讯能力，控制保护功能，传输能力，历史记录功能，波形显示等。未来的电力仪表会更加智能化，更切合现场的需要。 题研究目的和主要内容 为了克服传统指针式仪表的缺点，实现量程自动切换、读数直观、操作更加方便的电参数测量。本文采用了新型的设计方式，以互感器及其外围电路组成采样电路实现交流的信号的采样，以运放组成的精密整流电路和滤波电路实现信号的交直流变换，以核心的 A/D 电路实现模拟量到数字量的转换，以过零比较电路实现相位的测量，以单片机为核心实现对电压 、电流和功率的运算并通过 1602 液晶模块实现测量 果的直观显示。相对与传统的指针式仪表，本设计具有功能多样、读数直接、可以自动切换量程、操作方便的特点。本设计包括以下几个内容：交流采样电路，整流滤波电路， A/D 转换电路，相位测量电路，液晶显示部分 ，按键控制部分，单片机及其外围路以及电源部分。以下是本设计需要研究的学习内容： 各章内容安排如下： 第一章前言部分简单介绍课题的发展背景、发展现状和研究意义等； 第二章是介绍设计本课题相关理论知识基础。 第三章主要对用到的单片机和各个功能电路的功能、原理、原件的选择 和参数计算 进详细分析； 第四章主是整个系统的软件部分进行设计并对各个功能模块电路的软件部分进行 详细说明； 第五章主要是对整个设计的软件仿真与硬件调试，并对过程中出现的问题进行分 析，找出合理的解决办法； 第六章是对本次课题设计的总结及未来的展望； 文章的最后是致谢以及所用到的参考文献和附录部分；桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 38 2 系统方案 设计 根据要求，本设计需要同时对电压、电流、功率等电能参数 信息 进行 实时采集。以下为本次设计中所需要的理论基础。 统原理分析 压、电流测量原理 在电路原理中，可以通过二端口模 型对电路中负荷的电参数进行求解。如图 示： 图 二端网络 本图中取电流与电压为关联参考方向， 在交流电路中可以 设电流和电压分别为2 s i n（ ）i I w t ， 2 s i w t 其中 为 电 流 超前电 压 的相位角。 对于交流信号幅值的相对大小可以分别用峰值、平均值和有效值来表示； 有 效值指的是信号的均方根值（ 对于电压信号，其有效值的数学表达式如公式（ 2示： 2) t d （ 2 而对于标准正弦信号而言， 其信号的有效值与峰值之间存在以下关系，如公式（ 2示： S （ 2 因此对于标准正弦信号而言，其有效值可以根据公式（ 2通过获取峰值的方式来间接求得。但严格意义上来说，由于高次谐波的存在，从电网输出到民用负荷的电压波形并不是完美的正弦波 。因此为保证更高的计算精度本次设计对电压有效值的计算是根据公 式（ 2行求解的。 对于电流有效值的测量，通常是由电流按照一定比率转换为电压信号后进行求解的。根据电路原理，流经纯电阻电路的电流与电流在该电路产生的电压信号在 同一时刻的波形上是可以完全重合。因此，通过电阻采样的方法既可以保证在时间上波形的同步，又可以保证数值上的对应关系。对与电流有效值的求解，从原理上讲还是对电压有效值的求解。综上，对于电流有效值的求解同样可以根据公式（ 2欧姆定律联合求得。桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 4 页 共 38 测量电压电流的最终目的是对设备功率进行求解，因此接下来将对功率的测量原理。 率测量原理 根据初 中物理对功率的定义，功率是在有效的单位时间 T 内，用电器所消耗的电能是 W（瓦特）。因此根据定义，功率可以由公式 P=W / T 求得，但实际上计算用电器在时间 T 内消耗的电能是非常困难的。因此，通常对功率的求解是根据如下公式进行求解的： 01 TP u id （ 2 其中 u 和 i 分别为电压和电流的 瞬时值，通过对公式（ 2行变换可以得出功率的最终表达式（ 2 I （ 2 其中 U 和 I 分别为电压和电流的有效值， 根据公式 （ 2以分别对电压和电流的有效值进行求解。 因此对于功率的求解还需要最后一个变量 便可以完成。 为以电压为相位参考时，电流的相位 。因此对于功率 的求解 实际转换为 对电压电流之间的相位差 进行求解 。 统功能要求 本设计以 片机作为核心控制元件，以 外围硬件组成信号的输入通道对交流信号进行实施信号采集的交流数字测量仪表。该仪表可以同时对负荷的电压，电流和功率进行测量，并且由于采用数字显示模块 1602 液晶完成被测量的输出显示，因此具有可以直观的将模拟量对应的数字量显示出来。对与数字式仪表，其工作原理是先将采集 到的模拟信号进行信号类型转换，完成模拟量到数字量的对应转变。因此信号的采集和转换过程对数字表功能的实现尤为重要。本文的重点也将放在信号的采集和转换部分。本文通过互感器电路对交流信号实施采样，并通过后续电路的处理将采样到的模拟信号输入到数据转换芯片已完成数据从模拟量到数字量的转换。对于功率的测量部分，本文采用将交流信号转换为方波信号并通过逻辑运算的方法实现电流与电压之间相位差的测量以达到最终获得功率的目的。整个电路对于软硬件的要求都比较高，因此需要大量的知识储备以应对设计中出现的各种问题，经过软硬件的整体设计 之后，本设计应达到以下要求： 表 2系统设计要求 需测参数 参数测量要求 电压 交流 0250V 误差 2 V 电流 交流 05A 误差 功率 有功功率 01250W 误差 1 W 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 5 页 共 38 统框图 在 本设计 中 ，需要同时对电压、电流和负荷的有功功率进行测量。 而电压和电流在数值上均用有效值来表示。根据公式（ 2在已知电压有效值和电流有效值的前提下只需要测量功率因数便可以得出功率的测量值 。 故，在 设计上对上述内容进行了分别处理，因此可以大体分为以下几个板块： 电压电流采集 模块、相位角测量模块、 按键 模块、液晶显示模块。各模块的具体实施方案将在第三章进行介绍。 整个 设计的 系统的结构图如图 示： 统设计方案及技术分析 压、电流采集模块 方案一 ：电阻分压采样 通过测量电路中采样电阻的串并联接法 ， 使 电流流过电阻，从而采集到电压 和电流值。 方案二：电压 、 电流互感器 测量型互感器是一种被广泛应用在仪器仪表中的变压器，从原理上讲互感器与变压器类似，都可以将电信号按照一定的比例放大或缩小。不同于普通变压器的是互感器通常用于完成电参数 的变换以达到测量的目的。常用的电压 互感器二次测额定值均为100V，而电流互感器的二次侧额定电流为 5A 或 1A。而本此设计需要将采集到的电信号直接输入 换器，因此需要用到一种仪表用测量型互感器，其二次侧电压一般为5 因为其依然具有互感器 的特性因此可以很好的应用于电参数的测量电路当中，并完成强电到弱电 的转化。而且在强 电与 弱电的隔离方面，互感器也具有良好的效果。 通过分析比对，方案一适用于弱电信号的测量电路，因其接法简单，并且易于实现而被采用。而方案二则多应用于需要将强电信号进行衰减采样的电路中。根据本次设计被测 电压 被测 电流 互感器电路 相 角 测量 精密整流 信号处理 液晶显示 A/D 转化 单片机 图 系统 组成方框图 放大电路 信号处理 按键控制 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 6 页 共 38 的功能设计要求，电路 需要实现 0流信号的采集和测量，属于强电到弱电的转化。因此本次设计选取方案二作为本次设计的交流输入方式。 号处理 模块 由于电压电流互感器二次测输出电压比较小，且 A/D 转换器只 允许 0直流信号 通过自身并完成信号的类型转换。因此需要对经互感器采集转换后的弱 信号进行放大和整流处理。而且由于电网电压的波动可能导致转换后的电信号的幅值大于 换器的允许输入范围，因此需要 对整流电路的输出端也就是 A/D 转换器的输入端进行过流和过压保护处理。 综上，信号处理模块需要设计整流电路、过流保护和过 压保护电路。 数转换模块 本次设计需要对电信号进行实时测量， 且待测量为在时间上连续变化的交流模拟信号，因此首先需要对该信号进行类型的转换。由连续变化的模拟信号转化为时间上离散的数字信号的过程就需要用到 A/D 转换器。而就本次设计而言， 对于交流量的测量过程中，首先要将有效值为 0250V 的交流电压信号转换为单片机内部可以读取的电平信号。根据设计要求，电压的误差需要控制在 2V 以内，相对于本设中需要测量电压信号的最大量程而言 允许误差基本在满量程测量数值 右。但考虑到硬件电路的设计与制作过程意 外引入的干扰问题和模拟信号的采集和输入部分产生的误差，工程上通常选用精度为设计要求 10 倍以上的 A/D 芯片作为最佳选择。 根据信号输出方式的不同 A/D 又可以分为两种：串行输出式、并行输出式。并行传输方式的优点是传输速率快，但由于需要多通道数据同时传输，因此占用了较多的芯片资源，对于 I/O 有限而需要采集的信号较多时，这种方式基本不予采用，并且并行输出方式的 A/D 电路布线较为复杂。相比之下，串行输出方式的 A/D 所构成的电路具有布线简单的特点，因此本次选用位数较高的串行 A/D 芯片来同时满足电路对布线和传输速率的要求 ，而且在价格方面本次选用的 通道串行 A/D 与常用的 有极高的性价比。因此选用由美国 司生产的多通道、高性价比的 行 A/D 作为本次设计的模数转换芯片。 角 测量模块 功率因数是指正弦信号的电压超前于电流的相角的余弦值。对于相位角的测量可以有以下几种方案： 方案一：采用过零比较的方法来测量 相位角 对于标准正弦信号而言，其波形会周期性的通过零点，根据信号每次通过零点的桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 7 页 共 38 时间便可以求出信号的相位角。 方案二：通过 傅立叶变换的方式来求取输入信号的 相角。 此种方法在精度上的确优于第一种方案，但由于其算法实施较为复杂。此种方法主要应用于系统精度要求极高，且信号复杂的情况。 综上，本 次 设计采用方案一 的办法来实现系统的相位测量功能 。桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 8 页 共 38 3 硬件系统分析 路测量 系统的分析 单片机电路测量 系统主要由 统前向输入通道（电压和电流的采样电路）、按键电路和液晶显示电路组成。这部分电路主要需要完成以下任务： 1) 完成对系统输入通道采集到 的信号的数据处理； 2) 通过调用显示函数将处理结束后的数据通过液晶显示出来 ; 片机简介 本次设计使用 深圳宏晶科技公司生产的增强型 片机， 内部带有 8K 的程序存储空间最高工作频率可达 1 单片机，该芯片在内部增加了可以 10 万次擦写的 且相对 于 51 单片机， 52 单片机在片内也增加了定时器此资源上更为丰富，且由于兼具价格低廉，性价比高的优点所以深受广大电子爱好者的喜爱。 正是基于众多优点，本次设计选用 为核心控制元件。 统 前向 通道 一个完整整的系统，应该同时具备信号的输入、输出和处理环节。为提高系统的优越性和完整性，本系统也同样对 信号设有输入通道。根据设计要求，本系统需要对电压0流 0强电信号进行测量，为实现设计的数字化，就必须将通道 内 的 模拟 信息进行转化，这一过程将用到 A/D 转换元件。 但由于 A/D 的允许输入信号变化范围有限，因此就需要将输入信号进行再一次转换，由 0交流电转化为 0直流电，这一过程就需要互感器电路和整流电路的参与。因此在硬件方面需要位系统设置电压电流的前向 处理 通道。 压、电流采样电路 将 0交流电压转换成较小的电压，此时采用 电压互感器来实现。图 林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 9 页 共 38 该器 件的原理是电流型电压互感器，即二次测输出的电流与输入的电压成正比，所以二次测不能开路， 通常互感器的接法有两种 ，如图 示： 图中的 C 和 r 是用来补偿相移的。通过软件补偿或不需要补偿相移的场合，电容 r 可以不接。图中运算放大器为 列，运算放大器的电源电压通常取 1512V。根据设计手册，图 阻 R 和限流电阻 R要求温度系数优于 50电阻选取时应注意工作电阻的工作电流合理选择适合功率值的电阻。在 A/D 转换器为低压输入时，互感器可以采用图 二次侧 并联一个电阻，但采样电压不得大于 效值 ,当采样电压 大于 角差会增大。因此在需要测量相位的电路设计中优先考虑第一种。由于本次设计使用的 用 05V 的直流输入，并且对有功功率的测量正是 通过测量电流与电压之间的相位角间接得到的，为了 尽可能使有功功率的测量达到要求，本次设计采用图 式。 图 输入端并联的两个二极管用来保护运放，当输入电压高于二极管的正向导通压降时，输入电压会被钳位在 右，达到保护运放的目的。根据理想运放的特性，反馈回路的电流与反向输入端的电流相等，此时运放的输出电压 。而互感器两侧的理想工作电流为 2输入电压的最大值可以计算出 R 的阻值。考虑到电阻的工作电流和发热状况，本设计中 R选择为 120K 额定功率为 2W、精度为 1%的金属膜电阻。 由于接入 A/D 的信号为 0化范围内，故接入 A/D 据理想运放的性质，此时反馈回路的电阻应为 姆，为保证输出电压精度，本次设计采用精密电位器串联定值电阻的方式来完成。具体电路如图 示： 图 电压采样电路 对于电流采样电路 而言，由于流过用电设备的交流 电流通常较大，为保证 A/D 转换器能够正常运行，因此必须将信号按照一定比例衰减，将其转换为 峰值为 0效值为 失真的弱电信号。对交流 0强电信号采样需要 量型电流互感器来完成。互感器在使用时 ，需 要将用电负荷的单根电源线传过互感器元件中央的孔洞。当电路通电时在互感器的 输出端 便会有电流流出。根据设计规 范，电流互感器的二次侧不允许开路，因此互感器的输出端需要 串接 采样 负载 。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 10 页 共 38 作为电流互感器时，额定电流为 5A 时，输出额定电流为 5时采样 为保证输出电压的峰值为 0同样选取图 接法，采样电阻经计算为 700 欧左右，为保证输出精度，本次采用精密电位器串联定值电阻的方式来完成。具体电路如 图 图 电流采样电路 该电路再接法上与电压互感器二次侧的电路类似， 原理也基本相同，这里不做赘述。 号处理和分析 由于本次用到的 A/D 转换器的允许输入 为 05V 的直 流电压信号，因此由交流采样电路得到的交流信号必须经过整流电路才可以接入 统的全波整流电路一般由二极管或整流桥构成。但由于二极管的正向导通过程存在死区，这对于信号幅值小于死区电压的弱电信号而言是非常不利的，因此这种传统的全波整流电路并不适合本文。基于以上考虑本此设计选取一种由双运放组成的绝对值电路来实现交流信号的精密整流。 具体电路如图 示： 图 信号处理电路 如图 示，运放 A 够成半波电路，当运放的反向输入端输入为正电压时，管子 通 至，此时运放 A 的输出为负电压 。当输入电压反向时，管子通 至，此时形成深度负反馈，电压输出为 0。运放 B 的作用是将运放 的输入和输出电压进行反向求和。要想整个电路能够实现全波整流的作用，关键就在于阻值的匹配，电阻之间必须满足以下关系： 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 11 页 共 38 3126 2R （ 为了使电路能够按照正常的精度稳定运行，本设计采用定值电阻与精密可调电位器串联的形式来保证整流电路的输出精度。另外考虑到运放输入电流的平衡问题，运放的同相输入端与地线之间 需要串接平衡电阻。 在处理信号时， 需要考虑测量元件的过压和过流问题，因此需要在模数转换通道之前对芯片进行保护。具体可以将 输入端 并联一个稳压二极管以对直流电压信号进行稳压，确保输出电压在 0内的范围 。 经过上面一系列的处理 便可以得出与实际电路近似相等的真实值。 为进一步优化电路的设计精度 ，本电路在原有的基础上增加了量程切换电路， 由八路模拟开关 由软件控制自动实现，具体内容在下一章节进行详细叙述这里 不再叙述 。量程切换的硬件电路如下图 示： 图 量程切换电 路 角测量的前置电路 本设计利用电压电流的过零点来 测量电压、电流的相位差。对于正弦信号 而言 ， 其信号 都会周期性的 通过 零点， 因此 只 需要 测出 信号通过零点的具体时间，便可以近乎准确的得出电压与电流之间的相位差。 如下图 示： 图 相位差测量电路 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 12 页 共 38 该电路主要由限幅电路和过零检测 电路组成 。 文章 在前面 的章节 中， 已经提到电压和电流的具体方法。本章将继续延续前文的做法，以互感器部分输出的输出作为相位检测电路信号的来源。 当电路电压或电流通过互感器变换后的采样电压或电流值大于 0时，则 过零比较器的输 出为高电平， 当电压（电流）的负半 周经过 零点时 过零比较器输出为低电平，通过对电压电流输出电平进行逻辑求和运算便可以得出一组新的方波脉冲信号，电路上将异或门的输出端同时引入单片机的 片机的 脚） ，和 片机的 脚）。 这样根据电压和电流过零的时间差，再通过软件编程我们可以计算出电压和电流之间相差的相位角，从而 达到 设计要求。 数转换电路 对于强电的数字化测量过程 ，必须现将强电信号进行衰减和转化，所以 A/D 转换电路在电路的测量过程中是 必不可少的一部分。在此 ，本设计选取 有 11 路模 拟量输入的为信号的数据转换单元，该芯片 转换时间很快、采样的精度高而且使用单片机 I/O 接口少， 因此 完全可以满足系统的测量要求。为了 换器能可靠的运行，需要对其各个控制端进行学习。 介 图 脚图 20 脚封装， 逐次逼近式模数转换芯片，其最快转换时间为 10 引脚图如图 示。 该芯片设有 3 个内部通道和 11 个外部通道。三个内部通道主要用于通道选择时通道地址的校验。当 芯片 内部 参考电压为 电源电压时 ， 三个 内部 通道 的输出数据 分别为 十六进制 的 3200、 0。因此在信号转换之前可以先进行内部地址校验。 该芯片 带有串行数据输出口，支持 信方式其工作 原理 与 似这里不做赘述。 作过程 作时序如图 示，其工作过程分为两个周期：访问周期和采样 周期。由时序图可以看出，当通道选择的地址数据进入到 A/D 内部需要花费 4 个时钟周期。在第四个时钟周期后需要花费 6 个时钟周期进行采样。虽然本次使用的 A/D 转换器完成桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 13 页 共 38 一次转换的最快时间为 10由于本次单片机使用的外部时钟为 12此单片机的I/O 口输出的模拟信号时钟周期最短为 2此在速度上受到一定限制，但对于 50正弦交流信号来说，在时间数量级上还是非常占有优势的。并且根据采样定理， 2时钟周期所对应的系统单次采样时间完全可以胜任对单周期内电压和电流