北邮arduino实验报告.doc

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1、......电子电路综合实验设计实验名称：基于Arduino的电压有效值测量电路设计与实现学院：班级：学号：：班序号：.s.............实验基于Arduino的电压有效值测量电路设计与实现一.摘要Arduino是一个基于开放原始码的软硬件平台，可用来开发独立运作、并具互动性的电子产品，也可以开发与PC相连的周边装置，同时能在运行时与PC上的软件进行交互。为了测量正弦波电压有效值，首先我们设计了单电源供电的半波整流电路，并进行整流滤波输出，然后选择了通过Arduino设计了读取电压有效值的程序，并实现使用此最小系

2、统来测量和显示电压有效值。在频率和直流电压幅度限定在小围的情况下，最小系统的示数基本和毫伏表测量的值相同。根据交流电压有效值的定义，运用集成运放和设计的Arduino最小系统的结合，实现了运用少量元器件对交流电压有效值的测量。关键字:半波整流整流滤波Arduino最小系统读取电压有效值二.实验目的1、熟悉Arduino最小系统的构建和使用方法；2、掌握峰值半波整流电路的工作原理；3、根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数；4、画出电路原理图（元器件标准化，电路图规化）；5、熟悉计算机仿真方法；6、熟悉Arduin

3、o系统编程方法。三.实验任务及设计要求设计实现Arduino最小系统，并基于该系统实现对正弦波电压有效值的测量和显示。1、基本要求（1）实现Arduino最小系统，并能下载完成Blink测试程序，驱动Arduino数字13口LED闪烁；（2）电源部分稳定输出5V工作电压，用于系统供电；（3）设计峰值半波整流电路，技术指标要求如下：.s.............l输入信号电压围：0～1V；l频率围：500Hz～2KHz；l电源电压：5V；（4）采用Arduino最小系统读取峰值半波整流电路的输出结果，并计算正弦波电压有效值；

4、（5）测量出的有效值通过Arduino串口监视器进行读取。2、提高要求（1）用数码管显示正弦信号有效值的测量结果；（2）用Arduino最小系统直接读取正弦信号计算有效值，比较不同测试方法的测量误差；（3）自拟其他功能。3、提交材料（1）实验报告（含仿真结果、原理图）（2）峰值半波整流等相关电路的仿真文件；（3）Arduino程序；（4）电路原理图文件。一.设计思路及结构框图设计思路：系统组成框图Arduino电压有效值测量电路包括峰值半波整流电路、最小系统、显示、稳压电路四部分，其中最小系统包括微处理器、振荡电路、下载电

5、路和测试电路。显示部分Arduino最小系统峰值半波整流电路电源.s.............元器件资料本实验中用到了一个LM741CN芯片，通过查找资料了解LM741CN的主要参数，管脚设置等。一片ATMEGA8芯片来搭建一个最小系统，通过查找资料了解ATMEGA8的主要参数和管脚设置。.s..............分块电路和总体电路的设计（1）半波电路的设计本实验需要的是输入7~10V的直流稳压电源，输出5V。具体电源电路包括整流，滤波等部分，具体的设计如下。仿真波形如下图所示（2）半波电路加上整流滤波的设计。交流电

6、经过整流后得到的是脉动直流，采用滤波电路可以大大降低这种交流纹波成分，让整流后的波形变得比较平滑。通过整流滤波电路得到电压的峰峰值等于√2倍电压有效值。.s.............仿真波形如下图所示四、功能实现及扩展1基本要求：实际实验中的波形截图及相关分析:.s.............左图为滤波后实际实验图，从图中可以看到滤波效果很好，减去抬高的2.55V所得值为毫伏表测量值的√2倍，符合滤波要求。左图为半波整流实验图，从图中可以看到半波波形无失真，利用直流抬高2.5V左右，读数为2.55V，符合仿真结果。一.故障及

7、问题分析1.问题一：半波整流电路的问题1）选择了不合适的半波电路.s.............在使用LM741CN之前尝试用LM358做半波整流，由于滤波后峰值太低，采用全波整流完成，但仿真和实验均失真，故最终放弃使用LM358。失真波形图电路如下半波仿真波形图如下.s.............实际半波波形比仿真波形好，原因可能是仿真软件的元件库对元件的性能统计不完全，导致了与实际情况不符。但无论仿真还是实际操作中都存在明显失真，故舍弃此电路设计。滤波仿真波形图如下可能和电容值有关。2）电路没有共地（此时使用LM358）L

8、M358严重失真波形图.s.............此图也为LM358实际滤波图，原因是电路没有全部共地，共地后波形为上面的波形图。分析及解决方法：器件LM358仿真始终就没能找到合适的半波整流电路，所以更换为LM741最终得到了合适的半波波形。3）在使用LM741时波形失真，电路没有接错。分析及解决方