1.导言
在电力出产和电气测验作业中，常常需求丈量工频电压和频率。现在市面上工频电压表和频率表品种繁复，本规划与其比较具有电路简略、体积小、功耗低、性价比高级特色。运用低价位具有AVR高级单片机功用的ATmega8单片机，规划工频电压和频率两用丈量仪。ATmega8单片机除了有A/D转化和守时计数器功用外，其内部的模仿比较器在丈量频率电路中省了丈量过零电路;I/O端口20mA驱动才能直接驱动LED数码管，省了驱动电路。使整个硬件电路十分简略。
2.硬件规划
根据ATmega8单片机工频电压/频率仪规划硬件电路如图1所示。以单片机为中心，加上少数的外部元件构成。
图1中：T1是电源变压器和电压互感器两用器材(电压互感器有变比精度要求)，供给丈量仪运转电源，并兼做为被测输入源运用;AD1、C1是电源整流滤波电路元件;U1是三端稳压器材;C2、C6是+5V电源滤波电容;L1、C4、C5是丈量电压用基准电压和模仿端电源解耦电路元件;DS是大尺度低功耗LED数码管，与Rd1-Rd8构成丈量成果显现电路;D1、D2、R1是丈量频率输入波形整形电路元件;R2、R3、R4、C3是丈量电压取样输入电路元件;R6、R7、LED2、LED3是丈量频率或电压状况指示电路元件;R8、LED1是电源指示电路元件;E1(8MHz)晶体和两个20p的电容组成单片机运转所有必要的时钟(确保丈量频率的精度)。S1是丈量电压/频率选择开关。
ATmega8单片机：
ATmega8是ATMEL公司AVR系列单片机。
选用低功耗CMOS工艺出产的根据AVR RISC结构的8位单片机，大多数指令执行时间为单个周期。
1)内有10位精度的逐次迫临型ADC
ADC与一个8通道的模仿多路复用器衔接，能对来自端口C的8路单端输入电压进行采样。单端电压输入以0V(GND)为基准。ADC包含一个采样坚持电路，以确保在转化过程中输入到ADC的电压坚持安稳。ADC由AVCC引脚独自供给电源。AVCC与VCC之间的误差不能超过±0.3V.器材之内有标称值为2.56V和AVCC基准电压。基准电压能够经过在AREF引脚上加一个%&&&&&%进行解耦，以更好地按捺噪声。
2)16位守时器/计数器
16位的T/C能够完结准确的程序守时(事情办理)、波形发生和信号丈量。其主要特色如下：真实的16位规划;2个独立的输出比较单元;双缓冲的输出比较寄存器;一个输入捕捉单元;输入捕捉噪声按捺器;比较匹配发生时铲除寄存器(主动重载);无搅扰脉冲，相位正确的PWM;可变的PWM周期;频率发生器;外部事情计数器。
3)片内模仿比较器
模仿比较器对正极AIN0的值与负极AIN1的值进行比较。当AIN0上的电压比负极AIN1上的电压要高时，模仿比较器的输出ACO即置位。比较器的输出可用来触发守时器/计数器1的输入捕捉功用。此外，比较器还可触发自己专有的、独立的中止。
AVR单片机的体系内可编程特性，无需购买贵重的仿真器和编程器也可进行单片机嵌入式体系的规划和开发;一起也为单片机的初学者供给了十分便利和简捷的学习开发环境。并且在省电功用、安稳性、抗搅扰性以及灵活性方面考虑得愈加周全和完善。
ATmega8单片机与其它单片机比较而言，简洁易用、费用低，相对进入AVR系列单片机开发的门槛也低，软件资源丰富，程序简略开发。因为Atmega8单片机是常用芯片，本文对其特性、内部结构、引脚阐明等不做介绍。
3.ATmega8程序的规划
ATmega8芯片是ATMEL(爱特梅尔)公司的AVR系列单片机。ATMEL公司网站供给AVRStudio集成环境(IDE)开发软件免费下载。
本固件程序选用开发软件汇编编译并烧写。3.1 主程序
程序主要由初始化程序、数据处理程序(包含各种核算子程序)、LED位显现程序(包含LED显现改写和字形码查表)、中止处理程序等模块组成。
主程序流程如图2所示。程序首要对体系初始化。初始化程序流程为：设置仓库地址–初始化守时器(含显现和测频率计数器)–A/D转化初始化–存储器及寄存器初始化。接下来进入主程序闭合循环体，在循环体中不断查看电压/频率选择开关状况。如开关为合的状况，程序查看A/D转化是否完结。并对A/D转化做相应操作。如开关为断的状况，程序发动丈量频率计数器作业，并答应计数器中止发生。然后不管电压/频率选择开关状况，都进入显现数据更新查看，并对LED显现做相应操作。程序最终对LED显现(4位轮番)进行改写。完结后循环重新开始。
3.2 中止程序
本主程设置2个中止源。分别是LED显现扫描守时中止和频率丈量计数器中止。为了确保频率丈量精度，设置计数器中止优先级为最高。LED显现扫描由守时器0发生中止后做显现扫描标志。频率丈量计数器由模仿比较器发生中止后，读取16位守时器计数值并保存(数据由主程序处理)，并设置数据更新标志。程序处理流程如图3所示。
4.结束语
根据ATmega8单片机工频电压/频率仪硬件电路简略、功用安稳牢靠、经济适用，能满意一般的丈量精度要求。
