【正文】 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 摘 要本次設(shè)計(jì)用單片機(jī)芯片AT89C51 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字萬用表，能夠測(cè)量交、直流電壓值、直流電流、直流電阻以及電容，四位數(shù)碼顯示。此系統(tǒng)由分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻、電容測(cè)試芯片電路、51 單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示部分、報(bào)警部分、AD 轉(zhuǎn)換和控制部分組成。為使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，使系統(tǒng)整體精度得以保障，本電路使用了AD0809 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片，單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用AT89S51 單片機(jī)作為主控芯片， 震蕩電路，顯示芯片用TEC6122，驅(qū)動(dòng)8 位數(shù)碼管顯示。程序每執(zhí)行周期耗時(shí)縮到最短，這樣保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。本文全面、深入、系統(tǒng)地介紹了4 3/4位智能數(shù)字萬用表的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究。設(shè)計(jì)中采用了美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的專配萬用表芯片MAX134，以及Intel 公司生產(chǎn)的MCS8051單片機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由MAX134外加一些外圍元件構(gòu)成，然后再與單片機(jī)8051相連，驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼顯示。文章主要介紹了MAX134的性能特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、數(shù)字接口、輸入輸出數(shù)據(jù)及一些功能和原理。整個(gè)設(shè)計(jì)包括硬件電路設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)包括處理器、外部設(shè)備元件的選擇及電路設(shè)計(jì)，而軟件設(shè)計(jì)則主要是實(shí)現(xiàn)儀表的各功能的控制。關(guān)鍵詞 數(shù)字萬用表 AT89S51 單片機(jī) AD轉(zhuǎn)換與控制 34 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract AbstractThis design is design a digital universal meter with chip AT89s51 of onechip puter, can measure and hand in , direct current pressing value , direct current flow , the direct current is hindered, four numbers show. This system is shunted resistance, resistance of partial pressure, basic resistance, minimum system of 51 onechip puters, shown that some , warning part , AD change and control making up partly. In order to make the system more steady, make the whole precision of the system be ensured, this circuit has used AD0809 data to change the chip, the onechip puter system is designed to adopt AT89S51 onechip puter as the top management chip, the electricity is restored to the throne the circuit and and shaken the circuit to match on RC, show that the chip uses TEC6122, urge 8 numbers to be in charge of showing. The every execution cycle consuming time of procedure contracts to get shortest, in this way the realtime character of the security system.In order to make the system more steady, make the whole precision of the system be ensured, this circuit has used AD0809 data to change the chip, the onechip puter system is designed to adopt AT89S51 onechip puter as the top management chip, the electricity is restored to the throne the circuit and and shaken the circuit to match on RC, show that the chip uses TEC6122, urge 8 numbers to be in charge of showing.Keyword: Digital universal meter AT89S51 onechip puter AD changes and controls 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄目 錄摘 要 iAbstract ii1. 緒論 4 數(shù)字萬用表的主要特點(diǎn) 4 數(shù)字萬用表設(shè)計(jì)背景 6 數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)目的和意義 6 數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)依據(jù) 6 數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)目的和意義 6 72. 數(shù)字萬用表總體設(shè)計(jì)方案 8 8 153. 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計(jì)方案 16 芯片選擇及功能簡(jiǎn)介 16 AT89c51 芯片功能特性描述 16 ADC0809 介紹 19 TEC6122 簡(jiǎn)述 21 24 設(shè)計(jì)方案 24 數(shù)字萬用表的硬件設(shè)計(jì) 26 分模塊詳述系統(tǒng)各部分的實(shí)現(xiàn)方法 26 數(shù)字萬用表控制硬件整體結(jié)構(gòu)圖 32 324. 系統(tǒng)軟件與流程圖 33 電路功能模塊 33 33 35 36 37 38 39結(jié) 論 40致 謝 41參考文獻(xiàn) 42附錄 43河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論1 緒論隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，單片機(jī)的功能集成化，智能儀器也發(fā)展到了一個(gè)新的階段?，F(xiàn)在，單片機(jī)外圍電路正朝著單片集成化、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能、微功耗、高可靠性的方向發(fā)展。單片機(jī)與單片系統(tǒng)、智能傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信等高新技術(shù)的融合，必將成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)及微電子器件在測(cè)量技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，使智能儀器在測(cè)量的準(zhǔn)確度、靈敏度、可靠性、自動(dòng)化程度、運(yùn)用功能方面或在解決測(cè)量技術(shù)問題的深度及廣度方面有了巨大的發(fā)展。本設(shè)計(jì)是基于MAXIM公司生產(chǎn)的數(shù)字萬用表專控芯片MAX134設(shè)計(jì)的智能4 3/4位數(shù)字萬用表。數(shù)字萬用表亦稱數(shù)字多用表（DMM），其主要特點(diǎn)是顯示直觀、讀數(shù)準(zhǔn)確、準(zhǔn)確度高、分辨力強(qiáng)、功能完善、性能穩(wěn)定、過載能力強(qiáng)、耗電省、體積小、易于攜帶。近年來，數(shù)字萬用表迅速發(fā)展，無論是便攜式，還是臺(tái)式萬用表在精度、功能和性能上都有較大的提高。現(xiàn)在3 3/4位便攜式數(shù)字萬用表和4 1/2位便攜式數(shù)字萬用表已經(jīng)成為主流；臺(tái)式萬用表的發(fā)展速度更快，已經(jīng)有幾家公司推出單片集成方案，使臺(tái)式萬用表的性能更高、功能更強(qiáng)，價(jià)格更加合理。近年來，我國(guó)對(duì)智能儀器的研究，無論在生產(chǎn)、科研等方面都取得了很大的進(jìn)展，但是由于我國(guó)發(fā)展起步晚，我國(guó)現(xiàn)在所用的測(cè)量工具都基本上是3 1/2位的數(shù)字表，它的準(zhǔn)確度都不是很高，而我們這次設(shè)計(jì)的4 3/4位數(shù)字萬用表在精確度上提高了一個(gè)檔次，性能更優(yōu)越。本設(shè)計(jì)采用美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的MAX134為核心芯片，配上INTEL公司推出的8位微處理機(jī)MCS8051，控制鍵盤的輸入和數(shù)碼管的輸出，實(shí)現(xiàn)電阻/交流電壓/直流電壓/交－直流電流等的測(cè)量，測(cè)電壓或電阻時(shí)還可自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程。傳統(tǒng)的模擬式萬用表已有很久的發(fā)展歷史，雖然不斷改進(jìn)與完善，仍無法滿足現(xiàn)代電子測(cè)量的需要。數(shù)字萬用表自從問世以來，顯示出了強(qiáng)大的生命力，現(xiàn)已成為在電子測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種儀表。現(xiàn)在讓我們來探討一下新型智能4 3/4位數(shù)字萬用表。 數(shù)字萬用表的主要特點(diǎn)數(shù)字電壓表簡(jiǎn)稱DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。智能化數(shù)字萬用表則是大規(guī)模集成電路(LSI)、數(shù)顯技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。通過對(duì)DVM的擴(kuò)展，即可形成數(shù)字多用表DMM(Digital Multimeter)。因此，數(shù)字萬用表的功能是電壓表上的擴(kuò)展。數(shù)字萬用表主要有一下特點(diǎn)：1顯示清晰，直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確傳統(tǒng)的模擬式萬用表必須借助于指針和刻度來進(jìn)行讀數(shù)，在讀數(shù)過程中不可避免地會(huì)引入認(rèn)為的測(cè)量誤差(例如視差)，并且還容易造成視覺疲勞。數(shù)字電壓表則采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，使顯示結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳數(shù)現(xiàn)象，測(cè)量結(jié)果就是唯一的。不僅保證了讀數(shù)的客觀性與準(zhǔn)確性，還符合人們的讀數(shù)習(xí)慣，能夠縮短讀數(shù)和記錄的時(shí)間。新型數(shù)字萬用表在數(shù)顯的基礎(chǔ)上增加了顯示各種標(biāo)志符的功能，便于讀數(shù)，又對(duì)操作人員給予明顯提示。2顯示位數(shù)顯示位數(shù)通常為2 1/2位~8 1/，有2 1/2位、3位、3 1/2位、3 2/3位、3 3/4位、4位、4 1/2位、4 3/4位、5位、5 1/2位、6位、6 1/2位、7 1/2位、8 1/2位共14種。國(guó)外最近還推出了8 3/4位和10 1/2位數(shù)字儀表。定數(shù)字儀表的位數(shù)有兩條原則：①能顯示從0~9所有數(shù)字的位是整數(shù)位；②分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以最大顯示值中最高位數(shù)字位分子，某數(shù)字儀表的最大顯示值為177。19999，滿量程計(jì)數(shù)值為20000,這表明該儀表有4個(gè)整數(shù)位，而分?jǐn)?shù)位的分子為1，分母為2，故為4 1/2位，讀作四位半，其最高位只能顯示0或1。3 準(zhǔn)確度高字電壓表的準(zhǔn)確度是測(cè)量中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。它表示測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度，也反映測(cè)量誤差的大小。一般講準(zhǔn)確度愈高，測(cè)量誤差愈小，反之亦然。準(zhǔn)確度的公式有三種表述方式：準(zhǔn)確度＝177。（a%RDG+b%FS）①準(zhǔn)確度＝177。（a％RDG+n個(gè)字） ②準(zhǔn)確度＝177。（a%RDG+b％FS+n個(gè)字）③式①中，RDG為讀數(shù)值（即顯示值），F(xiàn)S表示滿度值。括號(hào)中前一項(xiàng)代表A/D轉(zhuǎn)換器和功能轉(zhuǎn)換器的綜合誤差，后一項(xiàng)是由于數(shù)字化處理而帶來的誤差。②式中，n是量化誤差，反映在末位數(shù)字上的變化量。若把n個(gè)字的誤差折合成滿量程的百分?jǐn)?shù)，即變成式①，③式比較特殊，應(yīng)用面較窄。4 3/4位萬用表將使用②式來表示準(zhǔn)確度。4 分辨力高數(shù)字萬用表在最低電壓量程末位1個(gè)字所對(duì)應(yīng)的電壓值，稱作儀表的分辨力。它反映出儀表靈敏度的高低。4 3/4位的DVM的最高分辨力為10μV。5 測(cè)量范圍寬、擴(kuò)展能力強(qiáng)6 測(cè)量速度快、輸入阻抗高數(shù)字萬用表在每秒鐘內(nèi)對(duì)被測(cè)電壓的測(cè)量次數(shù)叫測(cè)量速率。單位為“次/s”，主要取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。4 3/4位DVM的測(cè)量速率一般在10次/s。字電壓表具有很高的阻抗，通常為10MΩ～10000MΩ。7 集成度高，微功耗8 抗干擾能力強(qiáng) 數(shù)字萬用表設(shè)計(jì)背景在本節(jié)中主要介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和總體方案及系統(tǒng)概述等。 數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)目的和意義數(shù)字萬用表是當(dāng)前電子、電工、儀器、儀表和測(cè)量領(lǐng)域大量使用的一種基本測(cè)量，已被廣泛應(yīng)用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，示出強(qiáng)大的生命力。隨著時(shí)代科技的進(jìn)步，數(shù)字萬用表的功能越來越強(qiáng)大，把電量及非電量的測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。 數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)依據(jù)根據(jù)數(shù)字萬用表的原理，結(jié)合以下的設(shè)計(jì)要求：“設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字萬用表，能夠測(cè)量交、直流電壓值，直流電流、直流電阻，四位數(shù)碼顯示。實(shí)現(xiàn)多級(jí)量程的直流電壓測(cè)量，其量程范圍是200mv、2v ,20v,200v ，其量程范圍是200mv、2v ,20v,200v ，其量程范圍是2mA ，20mA，200mA、2A ，其量程范圍是200、2k ,20k,200k 和2M?！币约半娙轀y(cè)量電路。由此設(shè)想出以下的解決方法，即數(shù)字萬用表的系統(tǒng)由分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻、電容測(cè)試芯片電路、51 單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示部分、報(bào)警部分、AD 轉(zhuǎn)換和控制部分組成。為使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，使系統(tǒng)整體精度得以保障。 數(shù)字萬用表設(shè)計(jì)重點(diǎn)解決的問題本設(shè)計(jì)重點(diǎn)要解決的問題是對(duì)不同量程的各種測(cè)量?jī)?nèi)容的轉(zhuǎn)換，還有就是各部分電路組合成一個(gè)完整的數(shù)字萬用表，而難點(diǎn)解決的問題就是程序的設(shè)計(jì)，要保正其可行性從而保證設(shè)計(jì)的正確性。 萬用表發(fā)展趨勢(shì)90年代以來，數(shù)字萬用表正處于蓬勃發(fā)展的新時(shí)期,突出表現(xiàn)在新技術(shù)不斷涌現(xiàn),新工藝被廣泛采用,新產(chǎn)品層出不窮。1 廣泛采用新技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品電子技術(shù)的進(jìn)步，往往預(yù)示著數(shù)字萬用表研制水平的新突破，近年來，各項(xiàng)新技術(shù)愈來愈普遍采用，并且迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。2 廣泛采用新工藝新一代的數(shù)字萬用表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。電子模塊又稱為電子功能組件，簡(jiǎn)稱模塊。它是采用微電子技術(shù)和微型電子元器件，按插件組裝成一體，能完成某一種特定的功能的商品化部件?，F(xiàn)在，數(shù)字萬用表的單元電路已基本上被標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系統(tǒng)化的模塊取代。3 單片大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的采用1） 帶微處理器的單片5 1/2位A/D轉(zhuǎn)換器2） 專配微處理器的4 3/4位DMM集成電路3） ASIC產(chǎn)品的應(yīng)用AX133/134是美國(guó)最大集成電路公司最新研制的專配微處理器的DMM芯片。它們配上4位或8位或16位微處理器,即可構(gòu)成具有高性價(jià)比的4 3/4位或3 3/4位智能數(shù)字萬用表。4 計(jì)算機(jī)模塊化儀器與虛擬儀器的發(fā)展5 安全性能的提高河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文） 數(shù)字萬用表總體設(shè)計(jì)方案 2 數(shù)字萬用表總體設(shè)計(jì)方案數(shù)字