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DIY制作五位半电压表图文讲解和电路图
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方案概述:

本项目是一个DIY制作的五位半电压表,用于测试C8051F350的24bit ADC,并兼容了一个电压表功能。它具有多个档位选择、显示精度高、支持校正功能、速度选择、数据输出、自动关机等特点。电压表的模拟前端负责输入信号的衰减或放大、低通滤波、阻抗变换和防护等功能。ADC部分采用C8051F350内置的24bit ADC,具有较低的噪声和高精度。基准电压可以选择使用内置基准或外部基准。该解决方案详细描述了DIY制作五位半电压表的相关信息。

解决方案:
本项目旨在设计一个DIY制作的五位半电压表,主要用于测试C8051F350的24bit ADC,并兼容了一个电压表功能。该电压表具有以下参数特性:

1. 档位选择:支持100mV/1000mV/10V/100V四个档位,具备大约50%的超量程余量。
2. 显示精度:采用五位半显示,最大显示范围为150000 count。
3. 校正功能:支持任意值校正,用户可以通过面板按钮进行校正操作。精度保守估计为0.01% Reading+4 LSB。
4. 速度选择:提供Fast/Slow两档速度,Fast模式下每秒进行10次测量,Slow模式下每秒进行1次测量。
5. 数据输出:通过USB UART输出数据,波特率为115200。目前只支持数据输出,无法通过上位机进行控制。
6. 自动关机:默认设置为5分钟自动关机,用户可以选择关闭该功能。
7. 电源供应:采用一节锂电池供电,同时支持通过USB进行充电。
8. 背光控制:支持背光功能,用户可以选择关闭背光以节省电源。
9. 工作电流:背光关闭时为17mA,背光打开时为44mA。一节14500(5号)锂电池可以连续工作1.5~2天(背光关闭)。

该电压表的模拟前端主要负责输入信号的衰减或放大、低通滤波、阻抗变换和防护等功能。由于ADC只有一个量程,因此需要将输入信号放大或衰减到基本量程(1V)再进行测量。在本项目中,由于MCU内置了PGA,因此模拟前端只需考虑衰减功能。

ADC部分采用C8051F350内置的24bit ADC,该ADC在PGA=1、10Hz条件下,RMS noise为2.38uV,峰峰值noise为15.7uV,相当于1V档的1.5个LSB(五位半)。在Slow模式下,通过对10个读数进行平均,可以提升1.66bit的精度,即3.16LSB。因此,在Slow模式下,基本上不会出现数值跳动的情况(当然,由于舍入问题,最后一位可能会有跳动)。

基准电压可以选择使用C8051F350的内置基准(最大15ppm温度系数),或者外部基准如REF5025(工业级:2.5ppm(典型)/3ppm(最大)温度系数)或MAX6192(A级:2/5ppm;B级:4/10ppm;C级8/25ppm)。需要注意的是,使用内置和外置基准的固件是不同的,因此在选择时要确保正确使用。

以上是对DIY制作五位半电压表的解决方案的详细描述。更多图文讲解请参考附件。
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