【正文】 ... 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 電路的工作過程描述 ................................. 32 4. 系統(tǒng)軟件與流程圖 ................................................... 33 電路功能模塊 ................................................... 33 系統(tǒng)總流程圖 ................................................... 33 物理量采集處理流程 ............................................. 35 電壓測量過程流程圖 ............................................. 36 電流的測量過程流程圖 ........................................... 37 電阻的測量過程流程圖 ........................................... 38 電容測量過程流程圖 ............................................. 39 結(jié) 論 ................................................................ 40 致 謝 ................................................................ 41 參考文獻(xiàn) .............................................................. 42 附錄 .................................................................. 42 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 4 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。本設(shè)計(jì)是基于MAXIM 公司生產(chǎn)的數(shù)字萬用表?？匦酒?MAX134 設(shè)計(jì)的智能 4 3/4 位數(shù)字萬用表。 近年來，我國對(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，但是由于我國發(fā)展起步晚，我國現(xiàn)在所用的測量工具都基本上是 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?，F(xiàn)在讓我們來探討一下新型智能 4 3/4位數(shù)字萬用表。因此，數(shù)字萬用表的功能是電壓表上的擴(kuò)展。 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。19999 ，滿量程計(jì)數(shù)值為 20200,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。 準(zhǔn)確度的公式有三種表述方式： 準(zhǔn)確度＝ 177。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。 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。單位為 “ 次 /s” ，主要取決于 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。 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、儀表和測量領(lǐng)域大量使用的一種基本測量，已被廣泛應(yīng)用于電子及電工測量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，示出強(qiáng)大的生命力。”以及電容測量電路。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 7 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。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。 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 8 2 數(shù)字萬用表總體設(shè)計(jì)方案 數(shù)字萬用表的基本原理 數(shù)字萬用表的最基本功能是能夠測量交直流電壓，交直流電流，還有能夠測量電阻，數(shù)字萬用表的基本 組成見圖 21。數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)不同，其幅值 (大小 )是不連續(xù)的。 例如，設(shè)Δ = ，我們把被測電壓 U 與Δ比較，看 U 是Δ的多少倍，并把結(jié)果過壓過流保護(hù) 小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)（配合被測量與量程） 基準(zhǔn)電壓 模數(shù)轉(zhuǎn)換，譯碼驅(qū)動(dòng) 過壓過流保護(hù) 分檔電阻（量程轉(zhuǎn)換） 分壓器（量程轉(zhuǎn)換） 分流器（量程轉(zhuǎn)換） 交流直流變換器（放大，整流，濾波） 被測 量輸入 電壓 電阻 電流 直流 交流 VIN VREF 數(shù)字顯示屏（ LED 或液晶） 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 9 四舍五入取為整數(shù) N (二進(jìn)制 )。如： U 是Δ ( )的 1234 倍，即 N =1234，顯示結(jié)果為(mV )。 2 多量程數(shù)字電壓表原理 在基準(zhǔn)數(shù)字電壓表頭前面加一級(jí)分壓電路 (分壓器 )，可以擴(kuò)展直流電壓測量的量程。所以，實(shí)際數(shù)字萬用表的直流電壓檔電路為圖 24 所示，它能在不降低輸入阻抗的情況下，達(dá)到同樣的分壓效果。 盡管上述最高量程檔的理論量程是 2020V ，但通常的數(shù)字萬用表出于耐壓和安全考慮，規(guī)定最高電壓量限為 1000V 。 多量程分流器原理電路見圖 26。兩只反向連接且與分流電阻并聯(lián)的二極管 D D2 為塑封硅整流二極管，它們起雙向限幅過壓保護(hù)作用。該ACDC 變換器主要由集成運(yùn)算放大器、整流二極管、 RC 濾波器等組成，還包含一個(gè)能調(diào)整輸出電 壓高低的電位器，用來對(duì)交流電壓檔進(jìn)行校準(zhǔn)之用。由穩(wěn)壓管 ZD 提供測量基準(zhǔn)電壓，流過標(biāo)準(zhǔn)電 R0和被測電阻 RX的電流基本相等 (數(shù)字表頭的輸入阻抗很高，其取用的電流可忽略不計(jì) )。如對(duì)200Ω檔，取 R01=100，小數(shù)點(diǎn)定在十位上。當(dāng) RX變化時(shí)，顯示值相應(yīng)變化，可以從 KΩ測到 KΩ。當(dāng)誤測高電壓時(shí)，晶體管 T 發(fā)射極將擊穿從而限制了輸入電壓的升高。根據(jù)電壓和時(shí)間可以計(jì)算出電容的值。 8031 CPU與 MCS51 兼容 128*8位內(nèi)部 RAM 可編程串行通道 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。 P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計(jì)方案 19 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程 校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。注意加密方式 1時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 3 振蕩器特性： XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在閑置模式下， CPU停止工作。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 圖 32 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 2 引腳結(jié)構(gòu) IN0－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。通道選擇表 如下表所示。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。 （ 3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通 道的地址到 A， B， C 端口上。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計(jì)方案 22 TEC6122 簡述 1 概述 TEC6122 共陰極 8X8 段 LED 數(shù)碼管（ 8X8 點(diǎn)陣）顯示驅(qū)動(dòng)電路是全定制專用集成電路。位掃描信號(hào)接― S1，―S2，??，― S8 順序依次出現(xiàn)，循環(huán)反復(fù)。 字型 A B C D E F G DP 16 進(jìn)制代碼 （無小數(shù)點(diǎn)） 16 進(jìn)制代碼 （有小數(shù)點(diǎn)） 0 1111 1100 FCH FDH 1 0110 0000 60H 61H 2 1101 1010 DAH DBH 3 1111 0010 F2H F3H 4 0110 0110 66H 67H 5 1011 0110 B6H B7H 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計(jì)方案 23 6 1011 1110 BEH BFH 7 1110 0000 E0H E1H 8 1111 1110 FEH FFH 9 1111 0110 F6H F7H A 1110 1110 EEH EFH B 0011 1110 3EH 3FH C 1001 1100 9CH 9CH D 0111 1010 7AH 7BH E 1001 1110 9EH 9FH F 1000 1110 8EH 8FH P 1100 1110 CEH CFH H 0110 1110 6EH 6FH 不顯示 0000 0000 00H 01H 表 32字符段碼表 4 邏輯簡要說明 加電自清電路：片內(nèi)加電自清電路使 8X8bit 段移位寄存器 , 8X8Bit 段數(shù)據(jù)鎖存器，振蕩時(shí)鐘分頻電路清“ 0”，清“ 0”期間 LED 不顯示，開機(jī)自清后 LED 顯示“ 0”。― S1∽― S8 輸出受 OEN 控制， OEN=1，允許輸出， OEN=0，― S1∽― S8 輸出 為高阻狀態(tài)（三態(tài)）。 A 是位，最后送入。依次地 ,S8 送第 8 位（千萬位） A8， B8，??， DP8，段碼顯示。輸入數(shù)據(jù)由微處理器（計(jì)算機(jī)）程序給出。 SO 接下一個(gè) TEC6122 電路的 SI，可擴(kuò)展N個(gè) TEC6122 電路。實(shí)際使用過程中 LCP連接有二種方法： A、通常的辦法是把 L