【正文】 I0，則該檔的取樣電阻 (也稱(chēng)分流電阻 )為 00 IUR? 如 0U =200mV ，則 0I =200mA 檔的分流電阻為 R=1Ω 。采用圖 23 的分壓電路雖然可以擴(kuò)展電壓表的量程，但在小量程檔明顯降低了電壓表的輸入阻抗，這數(shù)字電壓表頭 0～ Ui0 r1 r2 r 0～ U0 10M 1M 99K 9K 2021V 200V 20V 2V 數(shù)字電壓表頭 200mA 1K Ui IN+ IN 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文） 數(shù)字萬(wàn)用表總體設(shè)計(jì)方案 10 在實(shí)際使 用中是所不希望的。對(duì)上述情況，我們把小數(shù)點(diǎn)定在最末位之前，顯示出來(lái)的就是以 mV 為單位的被測(cè)電壓 U 的大小。而對(duì)數(shù)字式儀表，需要把模擬電信號(hào) (通常是電壓信號(hào) )轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)行顯示和處理 (如存儲(chǔ)、傳輸、打印、運(yùn)算等 )。電子模塊又稱(chēng)為電子功能組件，簡(jiǎn)稱(chēng)模塊。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 和 ，其量程范圍是 200mv、 2v ,20v,200v 和 ，其量程范圍是 2mA ， 20mA， 200mA、 2A 和 ，其量程范圍是 200、2k ,20k,200k 和 2M。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 6 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(wàn)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。 （ a%RDG+b％ FS+n 個(gè)字） ③ 式 ① 中， RDG 為讀數(shù)值（即顯示值）， FS表示滿(mǎn)度值。 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，用滿(mǎn)量程時(shí)最高位數(shù)字為分母 .例如，某數(shù)字儀表的最大顯示值為 177。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 5 通過(guò)對(duì) DVM 的擴(kuò)展，即可形成數(shù)字多用表 DMM(Digital Multimeter)?，F(xiàn)在 3 3/4 位便攜式數(shù)字萬(wàn)用表和 4 1/2 位便攜式數(shù)字萬(wàn)用表已經(jīng)成為主流；臺(tái)式萬(wàn)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(wàn)用表的性能更高、功能更強(qiáng)，價(jià)格更加合理。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 。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。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。本設(shè)計(jì)是基于MAXIM 公司生產(chǎn)的數(shù)字萬(wàn)用表專(zhuān)控芯片 MAX134 設(shè)計(jì)的智能 4 3/4 位數(shù)字萬(wàn)用表?，F(xiàn)在讓我們來(lái)探討一下新型智能 4 3/4 位數(shù)字萬(wàn)用表。 新型數(shù)字萬(wàn)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。 準(zhǔn)確度的公式有三種表述方式： 準(zhǔn)確度＝ 177。 4 分辨力高 數(shù)字萬(wàn)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(chēng)作儀表的分辨力。 數(shù)字萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)目的和意義 數(shù)字萬(wàn)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。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 7 萬(wàn)用表發(fā)展趨勢(shì) 90年代以來(lái)，數(shù)字萬(wàn)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。 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(wàn)用表總體設(shè)計(jì)方案 8 2 數(shù)字萬(wàn)用表總體設(shè)計(jì)方案 數(shù)字萬(wàn)用表的基本原理 數(shù)字萬(wàn)用表的最基本功能是能夠測(cè)量交直流電壓，交直流電流，還有能夠測(cè)量電阻，數(shù)字萬(wàn)用表的基本組成見(jiàn)圖 21。 例如，設(shè)Δ = ，我們把被測(cè)電壓 U 與Δ比較，看 U 是Δ的多少倍，并把結(jié)果過(guò)壓 過(guò)流保護(hù) 小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)（配合被測(cè)量與量程） 基準(zhǔn)電壓 模數(shù)轉(zhuǎn)換，譯碼驅(qū)動(dòng) 過(guò)壓 過(guò)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(cè)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(wàn)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 )。 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(cè)量的量程。 盡管上述最高量程檔的理論量程是 2021V ，但通常的數(shù)字萬(wàn)用表出于耐壓和安全考慮，規(guī)定最高電壓量限為 1000V 。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(guò)壓保護(hù)作用。由穩(wěn)壓管 ZD 提供測(cè)量基準(zhǔn)電壓，流過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電 R0和被測(cè)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) )。當(dāng) RX變化時(shí)，顯示值相應(yīng)變化，可以從 KΩ測(cè)到 KΩ。根據(jù)電壓和時(shí)間可以計(jì)算出電容的值。 128*8位內(nèi)部 RAM P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門(mén)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。 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(xiě)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)。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。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。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)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(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。通道選擇表如下表所示。 CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。 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(jiǎn)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(zhuān)用集成電路。 字型 A B C D E F G DP 16 進(jìn)制代碼 （無(wú)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(jiǎn)要說(shuō)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(kāi)機(jī)自清后 LED 顯示“ 0”。 A 是位，最后送入。輸入數(shù)據(jù)由微處理器（計(jì)算機(jī)）程序給出。實(shí)際使用過(guò)程中 LCP連接有二種方法： A、通常的辦法是把 LCP 直接連到 TEC6122 的電源 VDD 上﹙因 LCP=1,總選通，數(shù)據(jù)移位太慢，數(shù)據(jù)移位過(guò)程被顯示了出來(lái)， 數(shù)據(jù)可能會(huì)亂閃爍﹚。 OEN 的二種使 用方法同 LCP。 R 做在電路內(nèi)部， OSC 外接電容約 470PF 到 GND（地）構(gòu)成 R 四 分壓電阻 圖 37 分壓電阻電路 如上圖，使用有一定規(guī)律的 R2~R6 電阻組合構(gòu)成精密的電阻分壓器，能夠?qū)崿F(xiàn)分流大電壓的目的，即 0~500V 的電壓一律衰減到 200mV 以下，通過(guò)測(cè)量參考電壓經(jīng)過(guò)計(jì)算得到實(shí)際的電壓值。 圖 311 報(bào)警電路 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 30 九 單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖 312 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 本次設(shè)計(jì)采用 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機(jī)作為主控芯片，配以 RC 上電復(fù)位電路和 震蕩電路，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 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 32 數(shù)字萬(wàn)用表控制硬件整體結(jié)構(gòu)圖 電路原理圖（見(jiàn)附錄一） 電路的工作過(guò)程描述 此工作當(dāng)然是要求在正確的程序都寫(xiě)入了各個(gè)芯片中才能完成工作，如上圖 所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)要測(cè)量電壓、電流或者電阻時(shí)，則根據(jù)不同的量程需要分別選擇不同的量程開(kāi)關(guān)，于便得到最準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。程序中的子程序功能模塊主要分成 3 個(gè)，延時(shí)、 ADC 轉(zhuǎn)換、和顯示，延時(shí)子程序在整個(gè)程序中多次被調(diào)用， ADC 轉(zhuǎn)換則是每次測(cè)量都會(huì)需要用到的，當(dāng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)， A