智能数字电压表的结构优化分析

智能数字电压表是在数字电压表（DVM）的基础上嵌入单片机系统形成具有很强的数据处理能力的智能化的数字电压表，是目前电子、电工、仪器、仪表和测量领域中大量使用的一种基本测量工具。

智能数字电压表之所以智能，是因为它以微处理器为核心，以监控系统软件设计为基础。从系统结构来看，智能数字电压表主要由单片机、存储器、A／D转换器、输入电路、输出显示电路和标准仪器接口等组成。其典型电路结构如图8-13所示。

图8-13　智能DVM典型电路结构

从信号处理类型来看，智能数字电压表由模拟部分和数字部分组成。模拟部分主要包括输入电路和A／D转换电路，输入电路由阻抗变换、放大电路和量程控制组成，主要完成被测输入信号的整形放大；A／D转换电路由高性能A／D转换元器件组成，主要完成模拟量到数字量的转换。数字部分由单片机系统和显示电路组成，主要完成数据采集处理、逻辑控制、译码和数值显示等。

智能数字电压表的测量过程一般分为以下4个步骤。(www.zuozong.com)

（1）智能数字电压表开机后，首先进行自诊断校准，然后进入电压测量状态，这时将被测信号接入输入电路，经过整形放大处理后，送入A／D转换器。

（2）在单片机的控制下，A／D转换器将被测信号进行连续采样并转换为数字信息，保存到存储器中。

（3）单片机对转换的数字量进行滤波、计算、求平均值和消除零点漂移等处理。

（4）将结果通过输出电路处理，输出并显示测量值。

智能数字电压表在测量时，被测电压信号首先要经过输入电路处理后才能进入A／D转换器。A／D转换器在单片机的控制下工作，把输入的电压信号变换成数字量并存放到相应的数据存储单元。然后，单片机根据不同的量程校准参数和相应的数学模型，调用相应的数据处理程序计算出正确的测量结果，并输出显示。一次测量结束后，程序自动返回进行下一次测量，如此周而复始不断循环测量和显示。

单片机的出现大大改善了数字电压表的性能，测量直流电压的准确度优于2×10-5，使数字电压表不仅有测量功能，同时还具有很强的数据处理能力，可以实现自动校准等功能。这类仪器都具有友好的输入／输出功能。在校准时，不需要打开机箱，只要通过面板键盘输入相应的参数，调用相应的处理程序就可以完成校准工作。有的还可以在外部计算机的控制下实现自动校准，给人耳目一新的感觉。经过十多年的发展，智能化数字电压表已日臻完善，成为一种最典型的智能仪器之一。