【正文】 sbit SI=P2^4。希望各位老師給予指正。 （ 4）、在本次軟件設(shè)計過程中，采用的是匯編語言。 圖 功能模塊設(shè)計框圖 系統(tǒng)總流程圖 復(fù)位電路 震蕩電路 ADC 輸入 被測量顯示 超限報警 ADC 使能控制 89s52 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 系統(tǒng)軟件設(shè)計 31 圖 系統(tǒng)總流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 LED 初始化 =1？ 使能 A/D 轉(zhuǎn)換 單片機接收數(shù)據(jù) =1？ 轉(zhuǎn)換結(jié)果 送 LED 顯示 超限否？ 結(jié)束 報警 Y N Y N Y N 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 系統(tǒng)軟件設(shè)計 32 物理量采集處理流程： 圖 物理量采集處理流程 電壓測量過程流程圖： 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 系統(tǒng)軟件設(shè)計 33 圖 電壓測量 流程 圖 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 系統(tǒng)軟件設(shè)計 34 電流的測量過程流程圖： 圖 電流測量 流程 圖 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 系統(tǒng)軟件設(shè)計 35 電阻的測量過程流程圖： 圖 電阻測量 流程 圖 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 系統(tǒng)軟件設(shè)計 36 電容測量過程流程圖： 圖 電容測量 流程 圖 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 結(jié)論 37 結(jié) 論 數(shù)字式萬用表內(nèi)部采用了多種振蕩 ， 放大 ， 分頻 ， 保護等電路所以功能較多 ， 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 。 AT89s52 的 P0 口做為 ADC0809 的數(shù)據(jù)總線，、 、 作為顯示芯片的 SPI 總線輸出。 P0 口做為 ADC0809 的數(shù)據(jù)總線， 、 作為顯示芯片的 SPI 總線輸出。 五、基準(zhǔn)電阻 圖 基準(zhǔn)電阻電路 測量電阻與測量電流或者電壓一樣重要，俗稱 “三用表 ”，利用數(shù)字電壓表做成的多量程電阻表，采用的是 “比例法 ”測量，因此，它比起指針萬用表的電阻測量來具有非常準(zhǔn)確的精度，而且耗電很小， 上 圖示中所配置的一組電阻就叫 “基準(zhǔn)電阻 ”，就是通過切換各個接點得到不同的基準(zhǔn)電阻值，再由 AD0809 的參考 電壓 Vref 與被測電阻上得到的電壓 V 測 進行 “比例讀數(shù) ”，當(dāng) 兩者 電壓相等 時，顯示就是 V 測 /Vref*500=500 ，按照需要 再由 AD0809 控制轉(zhuǎn)換送 AT89C52 控制 點亮 LED 屏幕上的小數(shù)點，就可以直接讀出被測電阻的阻值來了。 C 振蕩器。 OEN=0，一 S1∽一 S8 為高阻狀態(tài)（三態(tài)）， A， B，??，DP 為高組狀態(tài)（三態(tài)）。同時也可防止數(shù)據(jù)移位過程中顯示數(shù)據(jù)的亂閃爍。 （ 5）引腳信號及功能說明： SI：串行數(shù)據(jù)輸入。每次送入 8bit 段碼數(shù)據(jù) A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP, DP 是最低位，最先送入。同樣地 S8 送出 A8， B8，??， DP8，顯千萬位，其它位不東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 21 顯示，這就是位掃描共陰極 LED 顯示原理。 （ 6）． 當(dāng) EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。 D7－ D0 為數(shù)字量輸出線。 A， B 和 C 為地址輸入 線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。 Data Polling AT89S52 用 Data Polling 作為一個字節(jié)寫周期結(jié)束的標(biāo)志特征 ADC0809 介紹 ADC0809 是帶有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8 路多路開關(guān)以及微處理機兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。這個 ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。對 P3 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 17 輸入口使用。 表 P1 口的第二功能 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 16 雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 數(shù)字萬用表的硬件系統(tǒng)設(shè)計 總體框架圖 如下圖 所示，本萬用表由以下幾部分功能組成，復(fù)位電路、震蕩電路、 ADC輸入、被測量顯示、超限報警、 ADC 使能控制。 其余各檔道理相同，同學(xué)們可自行推演。所以 A/D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓 RFEU 和輸入電壓 INU 有如下關(guān)系： xINREF RRUU 0? 即 0RUUR REFINx ? 根據(jù)所用 A/D 轉(zhuǎn)換器的特性可知，數(shù)字表顯示的是 INU 與 RFEU 的比值，當(dāng) INU = RFEU 時顯示“ 1000”， INU = RFEU 時顯示“ 500”，以此類推。正常測量時，輸入電壓小于硅二極管的正向?qū)▔航?，二極管截止，對測量毫無影響。 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。如圖 所示， 0U 為電壓表頭的量程 (如 200mV )， r 為其內(nèi)阻 (如 10M? )， 1r 、 2r 為分壓電阻， 10U 為擴展后的量程。一般情況下， N ≥ 1000 即可滿足測量精度要求 (量化誤差≤ 1/1000=%)。東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 7 圖 數(shù)字萬用表的基本組成 下面我們分別介紹各個部分的組成： 1） 、模數(shù) (A/D)轉(zhuǎn)換與數(shù)字顯示電路 常見的物理量都是幅值 (大小 )連續(xù)變化的所謂模擬量 (模擬信號 )。隨著時代科技的進步，數(shù)字萬用表的功能越來越強大，把電量及非電量的測量技術(shù)提高到嶄新水平。 9）．集成度高，微功耗 新型數(shù)字萬用表普遍采用 CMOS 大規(guī)模集成電路的 A/D 轉(zhuǎn)換器，整機功耗很低， 3位半， 4 位半手持式數(shù)字萬用表的整機功耗僅幾十毫瓦，可用 9V 疊層電池供電。 6）．測量范圍寬 數(shù)字萬用表可滿足常規(guī)電子測量的需要。 2）．顯示位數(shù) 數(shù)字萬用表的顯示位數(shù)通常為 3 位半到 8 位半。 此系統(tǒng)由分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻、電容測試芯片電路、 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。傳統(tǒng)的指針式萬用表功能單精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片的數(shù)字萬用表，精度高、抗干擾能力強，可擴展尾強、集成方便，目前，由各種單片機芯片構(gòu)成的數(shù)字電萬用表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，顯示出強大的生命力。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。有的能達到 20 次 /秒以上，另有的一些比這個還要高得多。能直觀的了解萬用表各個部分的結(jié)構(gòu)和測試原則。為使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，使系統(tǒng)整體精度得以保障。若最小量化單位 (量化臺階 )為 ? ，則數(shù)字信號的大小一定是 ? 的整數(shù)倍，該整數(shù)可以用二進制數(shù)碼表示。 由上可見，數(shù)字測量儀表的核心是模數(shù) (A/D)轉(zhuǎn)換、譯碼顯示電路。 實際設(shè)計時是根據(jù)各檔的分壓比和總電阻來確定各分壓電阻的。 圖 中各檔分流電阻的阻值是這樣計算的：先計算最大電流檔的分流電阻 5R )( ???? ms IUR 再計算下一檔的 4R )( ?????? RIUR m 依次可計算出 5R 、 2R 和 1R 。 同直流電壓檔類似，出于對耐壓、安全方面的考慮，交流電壓最高檔的量限通常限定圖 實用分流器電路 圖 ACDC 變換器 原理簡圖 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 11 為 700V (有效值 )。當(dāng) XR變化時，顯示值相應(yīng)變化，可以從 ? 測到? 。即 T 只是處于軟擊穿狀態(tài)，不會損壞，一旦解除誤操作， 1R 和 T 都能恢復(fù)正常。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。晶振工作時， RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1”， ALE 操作將無效。 為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。可采用下列步驟對 AT89S52 編程： 1．在地址線上輸入編程單元地址信號 2．在數(shù)據(jù)線上輸入正確的數(shù)據(jù) 3．激活相應(yīng)的控制信號 4．把 EA/Vpp 升至 12V 5．每給 Flash 寫入一個字節(jié)或程序加密位時，都要給 ALE/PROG 一次脈沖。 （ 2）． 引腳結(jié)構(gòu) 圖 ADC0809 引腳結(jié)構(gòu)圖 IN0－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號太小，必須進行放大；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。當(dāng) EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則 ，表明正在進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 （ 3）． 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 位掃描信號接― S1，― S2，??，― S8 順序依次出現(xiàn)，循環(huán)反復(fù)。― 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)）。依次地 ,S8 送第 8 位（千萬位） A8， B8，??， DP8，段碼顯示。 SO 接下一個 TEC6122 電路的 SI，可擴展 N個 TEC6122 電路。數(shù)據(jù)移位前， LCP=0, 數(shù)據(jù)移位完成，發(fā) LCP 脈沖，把串行移位寄存器中的數(shù)并行打入數(shù)據(jù)鎖存器顯示。微處理器產(chǎn)生的移位脈沖與顯示掃描信號― S1∽― S8 是異步工作的。 70pFC301000pFC29100pFC6200R407805U478059V~220V+5V 圖 電源電路 在圖 的電路里穩(wěn)壓器 7805 的壓降是 ，偏移電流是 6mA，我們需要的電壓是 5V，電路提供的電壓是 9V，則電阻承擔(dān)的電壓為 ，由此得 R=U/I=()V/6mA=200 歐姆 二、輸入端 圖 萬用表正表筆輸入端電路 被測量的量的輸入端經(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后面接 2 個二極管。具體的實現(xiàn)過程是單片機 腳輸出高電平，使得 Q1 導(dǎo)通。 十一、量程選擇控制電路 圖 物理量量程選擇電路 通過 8255 的控制與 傳輸，使單片機就檢測到所測量的物理量及其量程。 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 系統(tǒng)軟件設(shè)計 30 3. 系統(tǒng)軟件與 流程圖 在系統(tǒng)軟件與 流程圖 里主要論述了，軟件結(jié)構(gòu)，軟件設(shè)計等。 （ 2）、數(shù)字萬用表屬于一種測量工具，其本身的好壞直接影響到測量結(jié)果，因此上面的設(shè)計只是設(shè)計用來測量電壓電流電阻，其它量的