1.测量的背景意义及分类

测量技术在基础理论研究和工程应用中是十分重要的一环。经验证明,要把理论分析同实验技术以及测量技术结合起来,才能更好推动各学科研究的发展。测量对于日常生活和科学研究有重大作用，测量可以使人们客观和精确地把握各种自然现象和社会现象存在的状况；测量工具通常比人的感官更敏感，因此通过一定工具而进行的测量往往比仅靠人自身感觉的测量要精确得多；通过对自然和社会现象的测量，有时候还可以发现一些未知的物体和现象；靠一定标准化工具测量的结果不会随特定观察者而变化。 测量的主要步骤： 首先，要把测量对象以概念的形式表示出来，或形成概念化认识；其次，对概念进行操作化加工，将它们变为可测量的变量。然后，用测量工具对测量对象进行经验观察，这是"资料收集"的任务。 在当代，有各种各样的测量，如大地测量学，摄影测量与遥感，工程测量学等等。在这多种测量中，工程师们使用的测量仪器也是各不相同的，如全站仪、经纬仪、水准仪、gps、测距仪、吊坠、卷尺、卡尺、温湿度计等。

其中，电压测量器件也越来越多种多样，如基于PIC单片机的电压测量计；使用LEM新的紧凑型节电电压传感器DVL系列进行电压测量，它是工业和铁路用电压传感器-用于中小电压测量；还有利用深度反转层反馈晶体管直接测量场效应管阈值电压；还有一些信号测量芯片，如LTC2942 - 具温度、电压测量功能的电池电量测量芯片等。

2.本设计选用的单片机及与传统单片机的比较

本设计也是研究的测量电压的方案，用PSoC单片机来设计，它由基本的CPU内核和预设外围器件组成，就是在一个专有MCU内和周围集成了PSoC模块，利用芯片内部可编程互联阵列，可以有效地配置芯片的模拟和数字电路资源，达到可编程片上系统的目的。

它与传统单片机系统设计方案进行比较，有以下优点：①PSoC 的开发基于成熟而又丰富的用户模块，节省了模拟量处理电路调试及修改的精力和时间,提高了成功率、灵活性和可靠性。② PSoC 可以动态重构,即在应用中通过程序改变存储在片内闪存中设定的参数,动态地完成片上资源的重新分配,实现新的外围元器件的功能,这一点保证了系统资源的最大化、最合理化和最经济化应用。③ 与传统意义上的单片机系统相比, PSoC 最大程度地实现了系统单片化的目标,也减少了PCB 的面积。和当前其它架构的SOC 相比,PSoC 在保证以更简便方式实现更多更灵活功能和具备较高性能的前提下,达到了当今的最高性价比。

3.功能概述

本设计的总体实现功能如下：基于PSoC的电压测量电路,要求电路能够采集电压信号，通过量程转换，把电压值变换到A/D转换器所要求的电压值范围，然后利用PSoC处理芯片进行模数转换并进行相应的处理，最后能够显示出所测电压信号的数值的大小。其中包括量程转换模块、A/D模数转换模块、单片机控制模块、LCD显示模块和通信模块。

系统原理框图:

量程转换模块:设计是0-1000V电压，灵敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰减器，衰减输入电路可由开关来选择不同的衰减率，从而切换档。档位选择可以用一个4选1模拟开关完成。A/D转换模块：本实验采用12 位的A/D 转换器,它是PSOC单片机内置的模块，实现了12位的递增模、数转换。串口通信：内部已集成通信接口UART，只需扩展一片MAX232芯片将输出信号转换成RS-232协议规定的电平标准。

本设计中的关键技术问题是基于PSOC的调试，仿真问题。它的软件工具是PSOC Designer 是赛普拉斯微系统有限公司专为PSOC 推出的集成开发环境( IDE) ,目前最高版本为5.0。软件包最有特色的是,它提供了一个图形化的用户模块(User Module) 库,其中包含了超过50 种经过严格测试的用户模块；硬件工具是配合PSOC Designer 的在线仿真器( ICE) 包含一个可仿真所有PSOC 芯片的主机和一系列仿真头,主机通过并行电缆与PC 连接,同时具备芯片编程功能。