本次設(shè)計(jì)硬件部分主要由信號放大、交直流轉(zhuǎn)換、AD轉(zhuǎn)換、量程轉(zhuǎn)換、用于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯纹瑱C(jī)、接口芯片、串口以及PC機(jī)等部分構(gòu)成。首先，在PC機(jī)生成一個用于控制量程轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)顯示的窗口；先根據(jù)輸入的周期性交流信號電壓幅度的大致范圍選定量程，根據(jù)所選擇的量程發(fā)送信息到單片機(jī)，然后通過單片機(jī)選通主要由CD4051所組成的量程調(diào)節(jié)部分中三個檔位中的一個（CD4051其實(shí)是一個8通道模擬開關(guān)，這次設(shè)計(jì)實(shí)際上只用到了其中3個通道，依據(jù)每個通道所連接的電阻大小而構(gòu)成了3個測量檔位），被選通的檔位所連接的不同大小的反饋電阻與運(yùn)放OP07構(gòu)成了一個正向負(fù)反饋放大電路，從而使得放大電路對輸入信號進(jìn)行不同倍數(shù)的放大；被放大的信號經(jīng)過交直流轉(zhuǎn)換電路，交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，其電壓等于交流信號的有效值，直流信號再通過AD芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，單片機(jī)讀AD芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集然后通過串口傳送到PC機(jī)進(jìn)行顯示。

　　硬件設(shè)計(jì)框圖：

　　

　　由示意圖可以看出，被測量的周期性交流信號首先經(jīng)過運(yùn)放OP07進(jìn)行放大，被放大的信號經(jīng)過交直流轉(zhuǎn)換器AD637轉(zhuǎn)換為直流信號，然后由ADC0831進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，單片機(jī)對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行采集，最后被采樣的數(shù)據(jù)通過串口輸出到PC機(jī)上進(jìn)行顯示。其中根據(jù)輸入信號的電壓范圍需分別進(jìn)行放大，該部分主要依靠對單片機(jī)編程控制多路開關(guān)CD4051來實(shí)現(xiàn)。

　　各主要電路部分說明

　　信號放大部分：（信號放大部分由運(yùn)放OP07和多路模擬開關(guān)CD4051組成）

　　

　　

　　調(diào)試結(jié)果以及誤差分析

　　根據(jù)上述方案對檢測電路進(jìn)行調(diào)試，要求輸入微弱信號可以是正弦波、三角波或方波，其電壓范圍為10μV～5V，頻率范圍為10Hz～1MHz，調(diào)試數(shù)據(jù)見下表5.1：

　　

　　調(diào)試結(jié)果分析：首先，造成誤差的主要原因是輸入信號源會產(chǎn)生少量的紋波，運(yùn)放OP07本身的精度也會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響；其次，輸入信號的電壓范圍不能超過4.16V，這是由所選用的AD轉(zhuǎn)換芯片本身決定的。