【導讀】如何快速準確的獲取電壓值在數據信息采集這一塊是一個非常重要的課題。產酮指針式電壓功能單一、精度低，在這個物欲橫流、信息化更替迅速的時代，已經無法滿足時代需求。因此，精度高、體積小、結構簡單、性價比高的智能交直流電壓數據采集系統的設計至關重要。
目前市場上廣泛使用的數字電壓表智能化程度低，測量電壓時需手動切換量程，當量程選擇不當時會出現測量精度 下降、乃至燒壞電壓表的極端情況； 而高精度的全量程無檔數字電壓表一般都采用了DSP、FPGA或CPLD等復雜電路系統， 硬件和軟件實現成本較高。為此，電路達人設計研制出了一種以單片機為控制主體的智能交流直流電壓數據采集系統。
1 系統總體方案
該電壓數據采集系統主要由電壓衰減器、量程轉換及放大電路、AC/DC轉換電路、A/D轉換電路、主控單片機STC89C52以 及LCD顯示電路等5個部分組成，其原理框圖如圖1所示。電壓衰減器和放大器將待測模擬信號電壓值轉換到AC/DC變換器的輸入電壓范圍內，直流電壓經衰 減放大后不需作AC/DC轉換；量程轉換電路根據輸入到A/D轉換器的模擬直流電壓大小，由單片機判斷后控制繼電器對衰減放大電路作相應的調整，確保選擇 出最佳量程；A/D轉換由單片機啟動，在軟件中對采集到的數據作數字濾波、標度變換和系統誤差校準等處理后，根據電壓類型標志位在LCD上顯示測量值和電壓類型。
電壓衰減、放大和量程轉換電路
電壓衰減放大和量程轉換電路如圖2所示。電阻R1～R5 構成衰減系數分別為1、10、100、1 000、10 000的分壓器，將被測輸入電壓Uin衰減至0～200 mV范圍內并送至后端電路放大、AC/DC轉換(直流電壓不需轉換)、A/D轉換以及由單片機進行采集、處理與顯示。為了降低測量誤差，分壓電阻 R1～R5均選用誤差為±0．5％ 的精密金屬膜電阻。量程的選擇由單片機的P1．0～P1．4口線經反相器74HC04反相后控制SPRAGUE公司的高耐壓、大電流達林頓晶體管集成電路ULN2003的輸入端1 B～5 B，從而驅動電磁繼電器K1～K5的觸點開關吸合或斷開來實現。交流電壓與直流電壓共用同一轉換量程，K1～K5被獨立吸合時對應的量程依次為200 mV、2V、20 V、200 V、1 000 V(AC 750 V)。若被測電壓高于單片機設定的量程，單片機控制相應的繼電器線圈接通對信號進行衰減，反之則放大，以保證輸入至AC/DC轉換器和A/D轉換器的信號不超過它們的工作電壓范圍。因被測電壓未知，為避免電路被燒壞，初始量程應設定為最高量程。
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