传统的电压表在丈量电压时需求手动切换量程，不只不便利，并且要求不能超过该量程。如果在丈量时忘掉改动量程，则会呈现很大的丈量差错，甚至有将电压表烧坏的或许。
本文中选用运算扩大器和集成多路模仿开关电路规划了电压表量程主动切换技能，经过单片机检测可完结电压表量程的主动转化。它具有体积小，驱动电流小，动作快，结构简略，操作便利的长处，可用于实验教学中。
1 技能要求
电压丈量规模：0～500 V；丈量精度：0．5％；量程主动切换；选用LED显现；可用现场供给的220 V沟通电源。
2 基本原理
基本原理如图1所示，信号经过衰减处理后经过采样坚持器采样坚持，由A／D转化成数字信号，再由单片机操控和核算后将成果送LED显现。量程的主动切换由单片机经进程序操控多路模仿开关来完结。因为要求选用现场的220 V沟通电源，所以本文规划了电源电路，将220 V沟通电转化成电路可用的低压直流电。
3 硬件体系规划
在硬件电路规划中屡次选用了电容滤波来消除搅扰信号，一起选用了跟从器，跟从器的输入阻抗很大，能够处理信号传输中的衰减问题。又考虑到单片机的驱动才能很小，在规划中加入了7407用来驱动LED显现。整个硬件体系主要由以下几部分组成：
(1)电压信号衰减电路：将输人的0～500 V被测电压信号衰减成0～5 V。
(2)量程主动切换电路：完结信号量程挑选及其小数点方位挑选。
(3)采样坚持器：对模仿信号进行采样并坚持。
(4)模数转化及操控电路：完结对收集的数据处理和对体系的操控。
(5)显现器：由74LS164和数码管组成，将丈量的电压信号显现出来。
(6)整流电路：将沟通电整流成直流电，作为电源给数字电压表供电。
3．1 电压信号衰减电路
电压信号衰减电路如图2所示。为了在输入大电压时不损坏电压表内部器材先对电压进行衰减，该规划顶用阻抗进行1：100衰减，为防止衰减后信号电压过小又经过运算扩大电路以及多路开关CD4052进行信号扩大，其间的5．1 V稳压管起过压维护效果。
3．2 量程主动切换电路
量程的主动切换由初设量程开端，直至选出最佳的量程停止。量程主动切换电路如图3所示，操控开关的闭合和断开都有一个时刻短的进程，为处理这个问题体系中选用软件延时，然后再进行丈量与判别。为了防止相邻两量程交叉点上或许呈现的跳动，在程序中把低量程的上限比较值和高量程的下限比较值之间规划了必定的堆叠规模。该单元中运算扩大器与多路模仿开关CD4052的其间一组开关履行相应量程的挑选，另一组开关接LED的小数点，挑选不同量程时别离点亮相应LED的小数点位。CD4052的A、B以及INH别离接单片机P21，P20，P22。
3．3 采样坚持器
在丈量沟通电压时，A／D转化器的转化差错与信号的频率成正比。为了进步模仿量输入的频率规模，故选用采样坚持器。在此规划中选用LF398作采样坚持器，采样坚持器的原理结构图如图4所示，坚持电容Cn取值和采样频率以及精度有关，常选510～1 000 pF。一般选用聚苯乙烯，聚四氟乙烯等高质量的%&&&&&%器。
3．4 A／D转化电路
A／D转化器是将模仿信号转化成数字信号的器材或设备，是一种模仿体系和核算机之间的接口，在数据收集和操控体系中得到了广泛的使用。常用的A／D转化方法有逐次迫临式和双斜积分式，考虑到前者转化时刻短，因而选用逐次迫临式A／D转化器。AD574为12位逐次迫临式A／D转化器，分辨率为1／212，转化时刻25μs。在本体系中的量程选用双极性-5～+5 V，与AT89C51的接口电路如图5所示。AD574的12／8引脚接+5 V，一次输出12位转化成果，3，5脚别离接至单片机操控总线的P3．1，P3．2，CE接单片机P3．0，状况引脚(STATUS)接单片机的P1．7。AD574的12引脚和10引脚接两个0．1 kΩ的电位器，别离用于零点调整和满刻度调整。AD574的数据输出线与单片机数据总线的衔接时，12位别离接单片机的P0．0～P0．7和P1．0～P1．3。
