Question

模数转换问题

数字电压表、数字电流表、数字温度表等是怎么把模拟信号转换成数字信号显示出来的，看了半天书就是不明白，举例说一下，讲得通俗些？

Answer 1

这些的核心原理，就是把电压信号，用AD转换器读取后送单片机处理和显示。但具体有所不同。
1、电压表，电压表基本上是一个串联采样电路，也就是2-3个精密电阻形成串联电路，然后从最下面电阻两端读取电压（该电阻的一端接地），电阻阻值根据AD和测量量程不同而不同，但起码要保证，读取到的最大电压不能超过AD的参考电压VREF值。
比如，现在量程是20V，用两个电阻组成采样网络，则上面一个电阻可能是30K，下面一个是10K，这样最下面一个电阻上的最大电压为5V（正常时）。当然它还有保护电路设计，不同的万用表差异就在这里。
2、电流表。电流表需要一个精密电阻（已知阻值，且大功率）作为采样电阻，当电流流过该电阻时，电阻两端会产生压降，读取这个电压，利用欧姆定理，I=U/R，就可以知道电流强度。
3、数字温度表。这个是利用温度传感器，温度传感器往往是一个热敏电阻，当温度变化时，阻值也不一样。利用电桥和仪表放大电路，把热敏电阻两端电压放大n倍后（n要计算过，也是确定值），送AD，当检测到电压U时，利用放大电路和电桥电路结构，反推算出该电阻的阻值。然后根据事先知道的温度与电阻的关系列表，查表获得当前温度。
原理基本上就是这些，不过你具体要做的话，还有很长的路要走，不同的指标下，电路可能有很大差异，如果模拟电路，电路基础，单片机的能力不够，做起来很困难。

追问

也就是说，是不是所有被测量值都必须先转换成直流电压？如果是，这些直流电压是怎么转换成数字信号并且显示出来的？

追答

1、不一定是直流电压，也可以是交流瞬时值。
2、直流电压转换成数字信号，简单的说就是经过采样，量化，编码三个环节，这部分说来话长，建议你看一下数字电路书最后的AD器件，就是里面说的原理。

追问

测量精度和什么有关，是不是AD转换器的位数和采样频率越高精度就越高？是不是只能把被测值转换成直流或交流电压，不能转换成其他信号才能测量？如果是，转换成直流电压和交流电压哪个测量精度高？

追答

测量精度跟电路有关，也跟AD性能有关，一般来说AD位数多一些，精度相对高。
AD只能检测电压，其他的参数都要转换成电压才行（例外的情况：有些传感器输出的是频率，通过检测频率来知道数值，不过这种东西很少见，平时最多的还是电压）。
检测的话，最好还是直流，稳定啊，而且你还可以加算法。

追问

不考虑成本的话，是不是采样频率和AD转换器的位数是不是越高越好？

追答

当然两者都高是最好的，不过往往位数高的，速度慢。两者都高的话，价格很贵，至少几十块。

Answer 2

数字电压表、数字电流表、数字温度表都是以单片机为核心器件，再加上显示电路组成。
以模电的思维从电路上是无法解释的。
数字电压表、数字电流表、数字温度表都有个共同点：
1、设定比较值（标准值）；在单片机的专用脚上给定一个比较电压，如1V、0.5V等，这个电压一定要稳定；在单片机的专用脚上
2、取样；在单片机的专用脚上输入所要测量的电压(含电流流过电阻产生的压降、温度传感器的输出电压等)。
3、比较；标准值与测量值的比较，就可得出所测量的电压、电流或温度的具体数值。
至于内部的运算就由软件去完成了。

追问

举例说明一下

追答

比如：电压表的设定比较值（标准值）为1V；取样值也为1V时，实质电压便是1V。
当然了，这设定比较值（标准值）与取样值(实测值)怎么个对比运算，那要取决于软件指令怎么编法了。