【正文】 設(shè)計 主要針對萬用表硬件以及軟件部分的實現(xiàn)來展開。 此系統(tǒng)由分流電阻、分壓電阻、基準電阻、 51單片機最小系統(tǒng)、顯示部分、報警部分、 A/D轉(zhuǎn)換和控制部分組成 。程序每執(zhí)行周期耗時縮到最短，這樣保證了系統(tǒng)的實時性。與指針式萬用表相比，新一代數(shù)字萬用表具有精度高、輸入快、輸入阻抗大、數(shù)字顯示、讀數(shù)準確、可擴展性強、集成方便、抗干擾能力強、測量自動化程度高等優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用，得到工程師的青睞。它可以取代測量技術(shù)在傳統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的各類儀器，它在組成和改變儀器的功能和技術(shù)性能上具有很大靈活性和經(jīng)濟性，因而特別適應(yīng)于當(dāng)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)不斷深化所提出的更高更新的測量課題和測量需求 [1]。 (1) 整體方案的設(shè)計 ① 按照需求制定數(shù)字萬用表的功能，指標，以及軟硬件的整體框架。 ① 電流的量程有 50mA,500mA,5A。該模塊可分為模擬部分和數(shù)字部分。 (5)本設(shè)計重點要解決的問題是對不同量程的各種測量內(nèi)容的轉(zhuǎn)換，還有就是各部分電路組合成一個完整的數(shù)字萬用表，而難點解決的問題就是程序的設(shè)計，要保正其可行性從而保證設(shè)計的正確性。總體來說，我們此次用的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片是 ADC0809，它允許的模擬輸入電壓值直流 0— 5V，設(shè)想在測量電壓時，如果能把電壓都轉(zhuǎn)換成 0— 5V 的直流電壓，然后送 A/D 轉(zhuǎn)換器，在顯示時適當(dāng)擴大相應(yīng)的倍數(shù)，那么就可以測出電壓了，如果測電流時，若也能將電流轉(zhuǎn)換成 0— 5V的電壓，最后乘以相應(yīng)的比例系數(shù)，那么電流也測量出來，測量電阻的道理也是如此，可見重點研究方向是直流電壓表的設(shè)計和各個轉(zhuǎn)換電路，下面為我們具體分析一下各個原理。 4 換量程時，多刀量程轉(zhuǎn)換開關(guān)可以根據(jù)檔位自動調(diào)整小數(shù)點的顯示，使用者可方便地直讀出測量結(jié)果 [3]。間接式測量是根據(jù)霍爾效應(yīng)，實現(xiàn)磁場，電場的轉(zhuǎn)換，最終還是要根據(jù) I=U/R來計算。其一，將被測電流通過一個由電阻構(gòu)成的分流器，使之形成三個分流系數(shù)，即 1/10（ V/mA） ,1/100（ V/mA） ,1/1000（ V/mA） ,當(dāng)被測電流分別為 50 mA， 500mA， 5 A時，均被轉(zhuǎn)換成了 5V的輸入電壓 [5]。 RUIR1100R210R3150 m A 50 0m A 5AI U 6 電阻測量原理 （ 1） 恒流法測量電阻 恒流法測量電阻是讓恒流源流 I 過被測電阻 RX,測試流過 RX的電壓 UX,其測量原理圖如下： 圖 28恒流源法測電阻 上圖 28中 I是標準電流源，那么只需測得兩端的電壓 UX，就可以求出被測電阻 RX了： RX=UX/I， 而 Ux如 第二章開始 所講原理相同。所以，當(dāng) R0=RX 時，表頭將顯示“ 1000”，當(dāng) R0= 時顯示“ 500”，這稱為比例讀數(shù)特性。當(dāng) RX變化時，顯示值相應(yīng)變化，可以從 。當(dāng)誤測高電壓時，晶體管 T 發(fā)射極將擊穿從而限制了輸入電壓的升高。復(fù)位電路用來清零，進行下一次的測量；震蕩電路用來消除一些外來干擾，使電路工作更加穩(wěn)定； ADC 輸入則是將輸入量進行 AD轉(zhuǎn)換；測量顯示就是顯示測量的數(shù)值；超限報警部分則是用作當(dāng)測量量超出量程范圍時發(fā)出警報，以便提醒用戶更改大量程； ADC 使能控制則用來對輸入量進行控制，允許輸入或者不允許 輸入 。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。同時， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 GND：接地。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須接上拉電阻。 P2 口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行 讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 (1) 主要特性 ① 分辨率為 8位。 11 (2) ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖 33 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 上圖 33可知， ADC0809 由一個 8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個 A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。當(dāng) ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯8 位模擬開關(guān)地址鎖存與譯碼控制與時序SAR樹狀開關(guān)三態(tài)輸出鎖存緩沖器電阻網(wǎng)絡(luò)ADDAADDBADDCALEIN 7 － IN 0STAR T C LKEOCD 7 D 0V cc GND R EF (+) R EF ( ) OE 12 碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。當(dāng) ST 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù) 線呈高阻狀態(tài)。 (4) ADC0809 應(yīng)用說明 ： ① ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89c51單片機直接相連。 ⑤ 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC信號來判斷。它可與各種型號的微處理器串行口或并行口，專供驅(qū)動 8 位 X8 段共陰極 LED 數(shù)碼管（ 8X8LED 點陣） [11]。 ④ 可驅(qū)動高彩色 LED 管。― S1 顯示第一位（個位），― S2 顯示第二位（十位），依次地― S8 顯示第八位（千萬位）。 圖 38 電源電路圖 14 F1 AD1D 2O D ED IO D EJX 1C O N 1二、輸入端 圖 39萬用表正表筆輸入端電路 被測量的 輸入端經(jīng)過表筆流經(jīng)保險絲，這樣做是為了起到保護作用 ,防止過壓過流而燒壞元器件。 六 、 ADC 部分 圖 313 ADC0809轉(zhuǎn)換電路 [15] 由圖中可以看到， ADC0809 的啟動信號 START 由片選線 與寫信號 WR 的“或非”產(chǎn)生。 由于 ADC0809 的參考電壓 VREF＝ VCC，所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，在R59 0 0 KR490KR39KR2900R11005M 5 0 0 K 50K 5K 500 16 數(shù)碼管上顯示出電壓值。 八 、單片機最小系統(tǒng) 圖 315 單片機最小系統(tǒng)電路 單片機工作時，先以主震蕩頻率為基準發(fā)出 CPU時序，對指令進行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，完成一系列定時控制的操作，用來協(xié)調(diào)單片機內(nèi)部 各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)運算等操作。采用 4合 1數(shù)碼管，減少 PCB 表面走線 從而 提高系統(tǒng)穩(wěn) 定 [18]。 、 、 、 作為 ADC0809 的控制線。 19 4 系統(tǒng)軟件與流程圖 電路功能模塊 由總體設(shè)計框圖 41，本萬用表由以下幾部分功能模塊組成，復(fù)位電路、震蕩電路、ADC 輸入、 ADC 使能控制、被測量顯示、超限報警、等電路組成。 所以功能較多 ，比如可以測量 溫度， 頻率 (在一個較低的范圍 )， 電容 ,電感 .或做信號發(fā)生器等等 。 設(shè)計結(jié)果綜述： （ 1）數(shù)字萬用表完成的功能主要是對電壓、電流、電阻的測量，它主要由分流電阻、分壓電阻、基準電阻、 51 單片機最小系統(tǒng)、顯示部分、報警部分、 AD轉(zhuǎn)換和控制部分組成。 （ 4）對于硬件的制作，由于布線麻煩，零件買不到，還有成本太高等原因，做起來復(fù)雜，焊接也很難，以致未能做出實物。 畢業(yè)設(shè)計的順利完成離不開 張 老師的幫助。希望各位老師給予指正。 sbit EOC=P2^1。 sbit S1=P3^5。 for(i=100。 OE=0。 //OE=0。 int tem。 v0=tem/1000。 v2=(tem/10)%10。 27 } void Vol_dip() { while(1) { P3=v0。 P3=v1。 } } void main() { delay(10)。 TR0=1。 while(1) { ADC_0808()。 EA=0。 }