【導(dǎo)讀】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。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。本設(shè)計(jì)就是基于這個(gè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)用表。該設(shè)備具有直觀簡(jiǎn)單。并且能深入的說(shuō)明萬(wàn)用表的測(cè)量原理。數(shù)字萬(wàn)用表亦稱數(shù)字多用表,簡(jiǎn)稱DMM。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、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展尾強(qiáng)、集成方便，目前，由各種單片機(jī)芯片構(gòu)成的數(shù)字電萬(wàn)用表，出強(qiáng)大的生命力。在本章中主要介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和總體方案及系統(tǒng)概述等。隨著時(shí)代科技的進(jìn)步，數(shù)字萬(wàn)用表的

　　

【正文】 端經(jīng)過(guò)表筆流經(jīng)保險(xiǎn)絲，這樣做是為了起到保護(hù)作用 ,防止過(guò)壓過(guò)流而燒壞元器件后面接 2 個(gè)二極管 。 三、分流電阻 圖 分流電阻電路 如上圖，使用有一定規(guī)律的 R8~R12 電阻組合構(gòu)成精密的電阻分流器，能夠?qū)崿F(xiàn)分流大電流的目的，即 20A 的電流一律衰減到 電流值。 四、分壓電阻 圖 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。 五、基準(zhǔn)電阻 健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 基準(zhǔn)電阻電路 測(cè)量電阻與測(cè)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(cè)量，因此，它比起指針萬(wàn)用表的電阻測(cè)量來(lái)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(guò)切換各個(gè)接點(diǎn)得到不同的基準(zhǔn)電阻值，再由 AD0809 的參考 電壓 Vref 與被測(cè)電阻上得到的電壓 V測(cè) 進(jìn)行 “ 比例讀數(shù) ” ，當(dāng) 兩者電壓相等 時(shí)，顯示就是 V 測(cè) /Vref*500=500 ，按照需要 再由 AD0809 控制轉(zhuǎn)換送 AT89C52 控制 點(diǎn)亮 LED屏幕上的小數(shù)點(diǎn)，就可以直接讀出被測(cè)電阻的阻值來(lái)了。 在產(chǎn)品數(shù)字萬(wàn)用表中， 為了節(jié)省成本和簡(jiǎn)化電路，測(cè)量電流的分流電阻和測(cè)量電壓的分壓電阻以及測(cè)量電阻的基準(zhǔn)電阻往往就是同一組電阻。 六、交直流處理電路 圖 交直流處理電路 通過(guò)該電路達(dá)到控制交直流的目的，并且通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻又可以有效地減少電壓的損耗。 七、 ADC 部分 成林： 基 于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)用表 22 圖 ADC0809 轉(zhuǎn)換電路 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(guò)數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯示出電壓值。實(shí)際顯示的電壓值 (D/256*VREF) 八、報(bào)警部分 圖 報(bào)警電路 當(dāng)檢測(cè)到被測(cè)量超出預(yù)定的值 蜂鳴器發(fā)出“嘀”聲。具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是單片機(jī) 腳輸出高電平，使得 Q1 導(dǎo)通。使得 LS1 對(duì)地導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出響聲。 九、單片機(jī)最小系統(tǒng) 健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 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。 P0 口做為 ADC0809 的數(shù)據(jù)總線， 、 、 作為顯示芯片的 SPI 總線輸出。 、 、 、 作為 ADC0809 的控制線。同時(shí) 作為 8255 的信號(hào)輸入端， 使單片機(jī)能檢測(cè)到所測(cè)量的物理量和量程。 十、顯示電路 成林： 基 于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)用表 24 圖 顯示電路 采用 SPI 總線 LED 驅(qū)動(dòng)器 TEC6122 驅(qū)動(dòng) 8 位數(shù)碼管，使得整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間最快，顯示精度更高。采用 4 合 1 數(shù)碼管，減少 PCB 表面走線提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 十一、量程選擇控制電路 圖 物理量量程選擇電路 通過(guò) 8255 的控制與傳輸，使單片機(jī)就檢測(cè)到所測(cè)量的物理量及其量程。 十二、開(kāi)關(guān)電路 健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 開(kāi)關(guān)電路 如上圖，類似于常用的萬(wàn)用表開(kāi)關(guān)，可以根據(jù)需要手動(dòng)轉(zhuǎn)換測(cè)量量的量程，根據(jù)所需要測(cè)量的量選擇合適的量程。 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)。 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。 、 、 、 作為 ADC0809 的控制線。ADC0809 將測(cè)量的量轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能識(shí)別的量之后由所給程序控制輸出，再送到顯示芯片滿足芯片的 8 位驅(qū)動(dòng)。顯示。顯示芯片根據(jù)顯示程 序顯示內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的原來(lái)要求是 4 位數(shù)碼顯示，但考慮到芯片 TEC6122 是驅(qū)動(dòng) 8 位數(shù)碼顯示的，所以上面圖中數(shù)碼管 TYP2 不接上也是滿足設(shè)計(jì)要求的。 成林： 基 于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)用表 26 第三章 . 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(jì)等。 電路功能模塊 由總體設(shè)計(jì)框圖 ，本萬(wàn)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(cè)量顯示、超限報(bào)警、等電路組成。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)， ADC0809 將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為 2 進(jìn)制數(shù)發(fā)給單片機(jī)然后單片機(jī)根據(jù)軟件協(xié)議送顯示，顯示子程序則包括一個(gè) 8 位字節(jié)的發(fā)送程序和一個(gè) TEC6122 的驅(qū)動(dòng)程序。 圖 功能模塊設(shè)計(jì)框圖 復(fù)位電路 震蕩電路 ADC 輸入 被測(cè)量顯示 超限報(bào)警 ADC 使能控制 89s52 健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 系統(tǒng)總體流程圖 圖 系統(tǒng)總流程圖 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 LED 初始化 =1？ 使能 A/D 轉(zhuǎn)換 單片機(jī)接收數(shù)據(jù) =1？ 轉(zhuǎn)換結(jié)果 送 LED 顯示 超限否？ 結(jié)束 報(bào)警 Y N Y N Y N 成林： 基 于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)用表 28 電壓測(cè)量流程圖 圖 電壓測(cè)量流程圖 健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 電流的測(cè)量過(guò)程流程圖 圖 電流測(cè)量流程圖 成林： 基 于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)用表 30 電阻測(cè)量流程圖 圖 電阻測(cè)量流程圖 健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 電容測(cè)量過(guò)程流程圖 圖 電容測(cè)量流程圖 成林： 基 于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)用表 32 結(jié) 論 數(shù)字式萬(wàn)用表內(nèi)部采用了多種振蕩 ， 放大 ， 分頻 ， 保護(hù)等電路所以功能較多 ， 比如可以測(cè)量 溫度， 頻率 (在一個(gè)較低的范圍 )， 電容 ,電感 .或做信號(hào)發(fā)生器等等 。 由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)多用集成電路所以過(guò)載能力較差 .(不過(guò)現(xiàn)在有些已能自動(dòng)換檔 .自動(dòng)保護(hù)等 .但使用較復(fù)雜 ).損壞后一般也不易修復(fù) 。 數(shù)字式萬(wàn)用表輸出電壓較低 (通常不超過(guò) 1 伏 ).對(duì)于一些電壓特性特殊的元件的測(cè)試不便 (如 ,可控硅 ,發(fā)光二極管等 )，由于數(shù)字萬(wàn)用表的測(cè)量范圍很大，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。本電路的設(shè)計(jì)剛比較簡(jiǎn)單，不過(guò)也有它的優(yōu)點(diǎn)：高精度、低功耗、量程寬、可擴(kuò)展性強(qiáng)等。 設(shè)計(jì)結(jié)果綜述： （ 1）、數(shù)字萬(wàn)用表完成的功能主要是對(duì)電壓、電流、電阻的測(cè)量，它主要由分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻、 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。 （ 2）、數(shù)字萬(wàn)用表屬于一種測(cè)量工具，其本 身的好壞直接影響到測(cè)量結(jié)果，因此上面的設(shè)計(jì)只是設(shè)計(jì)用來(lái)測(cè)量電壓電流電阻，其它量的測(cè)量則要添加擴(kuò)展功能。 （ 3）、單片機(jī)部分跟 AD轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心， ADC0809 的參考電壓 VREF＝ VCC，所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯示出電壓值。實(shí)際顯示的電壓值(D/256*VREF)； 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。 （ 4）、在本次軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用的是匯編語(yǔ)言。 （ 5）、對(duì)于硬件的制作，由于布線麻煩，零件買不到，還有成本高等 原因，做起來(lái)復(fù)雜，捍接也很難，以致未能做出實(shí)物。 健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 致 謝 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)基本完成了。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，學(xué)到很多有用的知識(shí)，也積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 在此要特別感謝指導(dǎo)老師，在做設(shè)計(jì)期間得到老師的精心指導(dǎo)，他對(duì)我們要求非常嚴(yán)格。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成離不開(kāi)老師的幫助。同時(shí)感謝身邊的同學(xué)，他們?yōu)槲姨峁┝撕芏鄬氋F的資料。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)自始至終是在他們的指導(dǎo)和幫助下完成的 ,在此再一次向他們致以深深的敬意和感謝 ! 同時(shí)由于自己本身對(duì)一些知識(shí)的掌握不是很深刻，設(shè)計(jì)難免會(huì)出現(xiàn)一些漏洞，雖然設(shè)計(jì)做的不是很 完美，但是畢竟這是自己認(rèn)認(rèn)真真做出來(lái)的。希望各位老師給予指正。同時(shí)感謝母校對(duì)我三年來(lái)的教育和關(guān)心，在這里我不僅學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，還學(xué)到了很多做人的道理。使我明確了以后的方向，樹立了良好的價(jià)值觀，在這里學(xué)到的一切都使我終身受益。 再次衷心感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，謝謝你們 ! 成林： 基 于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)用表 34 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 丁元杰 ： 單片微機(jī)原理及應(yīng)用 . 機(jī)械工業(yè)出版社 . 2020 年 7 月 ［ 2］ 張偉 ： 王力 protel2020 入門與提高 . 人民郵電出版社 . 2020 年 11 月 ［ 3］ 常健生 ： 檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù) . 機(jī)械工業(yè)出版社 . 2020 年 2 月 ［ 4］ 閻石 ： 數(shù) 字電子技術(shù)基礎(chǔ) . 高等教育出版社 . 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