【申请试用】 6位半数字表头

sky-Hawk where · 发表于 2013-3-13 23:33:00

本帖最后由 xinxincaijq 于 2013-3-14 08:44 编辑

方案说明：此方案系本人去年冬天即兴做的一个高精度表头，预期精度能够达到6位半表的水平，由于手上没有6位半到8位半的高精度万用表进行对比测试，所以实际精度暂时值得怀疑，有待进一步验证改进！整个电路板的设计制作均由本人独立完成，电路板采用手工单面板制作工艺，主控芯片ATmega16（本人比较擅长和喜欢使用AVR芯片）。废话不多说了，直接上系统实际测试运行图片。

这张是系统整体照，还没有上电的情形，手机拍的效果一般。系统总共设4个功能控制按键，分别是液晶显示/串口传输切换按键，该按键实现数据在液晶屏上显示和经过串口上传至PC上位机的切换；自校准按键，由于没有制作用于校准的电压源，所以该按键的功能暂时没有启用；液晶开关按键，顾名思义就是实现液晶屏显示的开与关；高速/低速切换按键，实现测量速度的切换，低速测量时，大约6次/s，高速测量时约2K次/s。使用的ADC芯片是凌特公司生产的高精度ADC芯片LTC2440，该表被广泛用于5位半的万用表中，但是该芯片的手册中明确指出可以用于6位半的万用表设计中，基准源使用的是maxim公司的max6175芯片，精度和噪声性能都比较优异。

这张是新旧表头对比照，之前曾经做过一板简单的，性能也很优异，但是只能液晶屏显示，实用性很低于是就有了重新设计第2版的想法。想到了就要做，说动手就动手，花了大约一星期把第二版做出来了，并用LabVIEW设计了一个上位机软件，可用性和可操作性大大提升。图中测试使用一节三洋爱乐普镍氢充电电池，实测发现只有最后一位数字在跳动，说明本表头的稳定性特别好，同时也说明小日本的充电电池放电性能特别稳定。

这张是液晶屏背光打开的测量工作照，手机拍照效果一般，凑合着看吧！

这张是板子背部照，纯手工打造感光法制作，焊接的松香残渣由于没有洗板水就没有洗了，不影响性能。至于为何有飞线后面会有说明的，稍安勿躁。
图片6.jpg

这张是将测量数据上传至计算机上的，软件界面一看就知道是LabVIEW开发的，不多解释。从LabVIEW上的值也可以看出测量结果很稳定、准确。

两版工作对比照，从测量显示的数值可以看出略有差异，可能是因为两片芯片之间有一点点工艺上的差异吧！程序和电路基本没变，排除硬件设计上的原因，当然有待进一步核查。

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附上测试程序代码（编译环境CVAVR，简单易用，原先使用的是IAR）

#include <mega16.h>

#include <delay.h>

// Alphanumeric LCD Module functions

#include <alcd.h>

// Specify that a new putchar function will be used instead of the one from stdio.h

#define _ALTERNATE_PUTCHAR_

#include <stdio.h>

// Declare your global variables here

#define LCD_ON_OFF PORTA.0

#define LTC2440_CS PORTC.0

#define LTC2440_SCK PORTC.6

#define LTC2440_SDO PINC.1

#define LTC2440_BUSY PINC.7

#define LTC2440_HI PORTD.7

#define DATA_REGISTER_EMPTY (1<<UDRE)

unsigned char int_flag; // 按键中断标志

unsigned char lcd_flag; // 液晶屏开关标志

unsigned char uart_flag; // 串口标志

// Define the new putchar function

void putchar(char c)

{

// the output will be directed to the LCD

lcd_putchar(c);

}

void main(void)

{

// Declare your local variables here

unsigned char i,key,sign_flag;

unsigned char adc0,adc1,adc2,adc3;

unsigned long adc_vltg = 0;

unsigned long adc_result = 0; // 32 bits

float adc_voltage = 0;

int_flag = 0;

lcd_flag = 0;

uart_flag = 0;

LTC2440_CS = 0; // 片选一直有效

LTC2440_SCK = 0;

PORTA=0x00;

DDRA=0xFF;

PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

PORTC=0x82;

DDRC=0x41;

PORTD=0xFD;

DDRD=0x82;

LTC2440_HI = 1;

// USART initialization

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity

// USART Receiver: Off

// USART Transmitter: On

// USART Mode: Asynchronous

// USART Baud Rate: 9600

UCSRA=0x00;

UCSRB=0x08;

UCSRC=0x86;

UBRRH=0x00;

UBRRL=0x33;

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: On

// INT0 Mode: Falling Edge

// INT1: Off

// INT2: Off

GICR|=0x40;

MCUCR=0x02;

MCUCSR=0x00;

GIFR=0x40;

LCD_ON_OFF = 1; // 开启液晶显示

// Alphanumeric LCD initialization

// Connections specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:

// RS - PORTA Bit 1

// RD - PORTA Bit 2

// EN - PORTA Bit 3

// D4 - PORTA Bit 4

// D5 - PORTA Bit 5

// D6 - PORTA Bit 6

// D7 - PORTA Bit 7

// Characters/line: 16

lcd_init(16);

printf("DVM 6 1/2");

lcd_gotoxy(10,1);

lcd_putchar('V');

// Global enable interrupts

#asm("sei")

while (1)

{

if(int_flag==1)

{

int_flag = 0;

key = (PIND & 0x78);

if (key == 0x38) // S4

{

lcd_flag = ~lcd_flag;

if(lcd_flag)

{

LCD_ON_OFF = 0; // 关闭液晶显示

DDRA &= 0x01;

}

else

{

LCD_ON_OFF = 1; // 开启液晶显示

DDRA |= 0xFE;

lcd_init(16);

printf("DVM 6 1/2");

lcd_gotoxy(10,1);

lcd_putchar('V');

}

else if (key == 0x58) // S3

{

LTC2440_HI = ~LTC2440_HI; // 切换测量速度

}

else if (key == 0x68) // S2

{

}

else if (key == 0x70) // S1

{

uart_flag = ~uart_flag; // 串口传输标志

}

if(LTC2440_BUSY == 0) // 转换完成

{

for(i=0; i<32; i++) //

{

LTC2440_SCK = 1;

adc_result <<= 1;

LTC2440_SCK = 0;

if(LTC2440_SDO)

adc_result += 1;

}

if(uart_flag) // 采样结果经串口发送

{

adc3 = (adc_result & 0xFF000000)>>24;

adc2 = (adc_result & 0x00FF0000)>>16;

adc1 = (adc_result & 0x0000FF00)>>8;

adc0 = (unsigned char)adc_result;