【正文】 //TEC6122 串行移位脈沖 sbit LCP=P2^6。 //允許 ADC0809 輸出數(shù)據(jù) sbit EOC=P3^2。使我明 確了以后的方向，樹立了良好的價值觀，在這里學(xué)到的一切都使我終身受益。同時感謝身邊的同學(xué)， 他們?yōu)槲姨峁┝撕芏?寶貴的 資料。 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 致謝 38 致 謝 經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計基本完成了。 （ 3）、單片機(jī)部分跟 AD 轉(zhuǎn)換部分是整個設(shè)計 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)過數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯示出電壓值。 數(shù)字式萬用表輸出電壓較低 (通常不超過 1 伏 ).對于一些電壓特性特殊的元件的測試不便 (如 ,可控硅 ,發(fā) 光二極管等 )，由于數(shù)字萬用表的測量范圍很大，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。 電路功能模塊 由總體設(shè)計框圖 ，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。 ADC0809 將測量的量轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能識別的量之后由所給程序控制輸出，再送到顯示芯片顯示。 十 二 、開關(guān)電路 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 29 圖 開關(guān)電路 如上圖，類似于常用的萬用表開關(guān)，可以根據(jù)需要手動轉(zhuǎn)換測量量的量程， 根據(jù)所需要測量的量選擇合適的量程 。同時 作為 8255 的信號輸入端，使單片機(jī)能檢測到所測量的物理量和量程。使得 LS1 對地導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出響聲。 六、交直流處理電路 圖 交直流處理電路 通過該電路達(dá)到控制交直流的目的，并且通過調(diào)節(jié)可變電阻又可以有效地減少電壓的損耗。 三、分流電阻 圖 分流電阻電路 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 25 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 際的電流值。 C 振蕩器。微處理器的任務(wù)是把要顯示的數(shù)據(jù)移入 8X8 bit 串行移位寄存器，然后打入 8X8 bit 數(shù)據(jù)鎖存器，后面就由― S1∽― S8 控制顯示。 A， B，??， DP：段輸出信號，開路輸出， LED 做負(fù)載。 OEN：輸出允許信號，高電平有效。 B、用一個單片機(jī)端口驅(qū)動。 LCP：把 8X8 bit 串行移位寄存 器中的數(shù)鎖存到 8X8 bit 段數(shù)據(jù)鎖存器打入脈沖，高電平有效。 SCP：串行移位脈沖。 段碼 A， B， C， D， E， F， G， DP 輸出受 OEN 控制， OEN=1，允許輸出。移入串行移位寄存器中的段碼數(shù)據(jù)最先進(jìn)入的是第一位（十進(jìn)制個位），??，最后東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 23 進(jìn)入的是第八位（十進(jìn)制千萬位），上述這種約定，是用戶編程時必須遵循的。 8X8bit 串行移位寄存器： 8X8bit 串行移位寄存器 SI 為數(shù)據(jù)輸入， SO 為數(shù)據(jù)輸出， SCP 為移位脈沖。 振蕩電路，位掃描驅(qū)動電路： 振蕩電 路是 RC 振蕩器 ,R 在電路內(nèi)部，只需外加電容 470PF 到 GND(地 )就構(gòu)成 RC 振蕩器，振蕩脈沖經(jīng)分頻組合成― S1∽― S8 位掃描驅(qū)動信號。― 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）。該電路由開機(jī)自清電路、振蕩電路、位掃描驅(qū)動電路、 8X8 bit 移位寄存器電路、8X8 bit 數(shù)據(jù)鎖存器電路、段多路選擇器驅(qū) 動電路組成。 （ 4）． 在 ST 端給出一個至少有 100ns 寬的正脈沖信號。因 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－）為參考電壓輸入。 OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 表 地址輸入線的通道選擇 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 20 數(shù)字量輸出及控制線： 11 條 ST 為轉(zhuǎn)換啟動信號。 地址輸入和控制線： 4 條 ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。 （ 1） ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 上圖可知， 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。字 節(jié)寫周期時自身定制的，典型值僅 50us。編程接口需要一個高電壓（ 12V）編程使能信號，并且兼容常規(guī)的第三方 Flash 或 EPROM 編程器。 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 18 在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。 當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。這一位置 “ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入 脈沖?？撮T狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能 （第二功能）使用，如下表所示。在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。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）。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸（ ）和時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。程序校驗時，需要外部上拉電阻。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)程器。 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 13 圖 . 總體電路設(shè)計原理圖 硬件電路設(shè)計方案 及選用芯片介紹 設(shè)計方案 用單片機(jī) AT89S52 與 ADC0809 設(shè)計一個數(shù)字萬用表，配合分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻可以測量 交、直流電壓值，直流電流、直流電阻， 四位數(shù)碼顯示。 6） 、 電容測量原理 電容測量是根據(jù)電容充電原理其充電電壓與時間成一定的指數(shù)關(guān)系。 由上分析可知， 1 0 12 0 2 0 13 0 3 0 21001 0 0 0 1 0 0 9 0 01 0 1 9RRR R RR R R k k k? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 圖 中由正溫度系數(shù) (PTC)熱敏電阻 1R 與晶體管 T 組成了過壓保護(hù)電路，以防誤用電阻檔去測高電壓時損壞集成電路。 又如對 2k? 檔，取 02 1Rk??，小數(shù)點定在千位圖 電阻測量原理 圖 電阻測量 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 12 上。因此，我們只要選取不同的標(biāo)準(zhǔn)電阻并適當(dāng)?shù)貙π?shù)點進(jìn)行定位，就能得到不同的電阻測量檔。 5） 、 電阻測量原理 數(shù)字萬用表中的電阻檔采用的是比例測量法，其原理電路見圖 。 4） 、 交流電壓電流測量處理原理 數(shù)字萬用表中交流電壓，電流測量電路是在直流電壓、電流測量電路的基礎(chǔ)上，在分壓器或分流器之后加入了一級交流 直流(ACDC)變換器，圖 為其原理簡圖。 圖中的 BX 是 2A 保險絲管，電流過大時會快速熔斷，超過流保護(hù)作 用。如圖 ，由于 rR，取樣電阻 R 上的電壓降為 iiU IR? 即被測電流 ii UI R? 圖 電流測量原理 圖 多量程分流器電路 若數(shù)字表頭的電壓量程為 0U ，欲使電流檔量程為 0I ，則該檔的取樣電阻 (也稱分流電阻 )為 0 0UR I? 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 10 如 0U =200mV ，則 0I =200mA 檔的分流電阻為 1R??。如先確定 MRRRRRR 1054321 ?????＝總 再計算 2022V 檔的電阻 KRR ＝總? 再逐檔計算 4R 、 5R 、 2R 、 1R 。 采用圖 3 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，這在實際使用中是所不希望的。 A/D 轉(zhuǎn)換一般又可分為量化、編碼兩個步驟。 對上述情況，我們把小數(shù)點定在最末位之前，顯示出來的就是以 mV 為單位的被測電壓 U 的大小。但為了能直觀地讀出信號大小的數(shù)值，需經(jīng)過數(shù)碼變換 (譯碼 )后由數(shù)碼管或液晶屏顯示出來。而對數(shù)字式儀表，需要把模擬電信號 (通常是電壓信號 )轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再進(jìn)行顯示和處理 (如存儲、傳輸、打印、運算等 )。 數(shù)字萬用表設(shè)計重點解決的問題 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。實現(xiàn) 多 級量程的直流電壓測量，其量程范圍是 200mv、 2v ,20v,200v 和 多 級量程的交流電壓測量，其量程范圍是 200mv、 2v ,20v,200v 和 多 級量程的直流電流測量，其量程范圍是 2mA ， 20mA， 200mA、 2A 和 多 級量程的電阻測量，其量程范圍是 200、2k ,20k,200k 和 2M。 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 總體設(shè)計方案 6 1. 數(shù)字萬用表 設(shè)計背景 在本章中主要介紹了系統(tǒng)的設(shè)計原則和總體方案及系統(tǒng)概述等。 本設(shè)計就是基于這個基礎(chǔ)設(shè) 計一個基于單片機(jī)的數(shù)字萬用表。數(shù)字萬用表可滿足不同用戶對測量速率的需要 。 7）．測量速率快 數(shù)字萬用表在每秒鐘內(nèi)對被測電壓的測量次數(shù)叫測量速率，單位是“次 /秒”。 5）．測試功能強(qiáng) 數(shù)字萬用表不公可以測量直流電壓（ DCV）、交流電壓（ ACV）、直流 電流（ DCA）、交流電流（ ACA）、電阻（Ω）、二極管正向壓降（ Uf）、等等。它表示測量結(jié)果與真值的一致程度，也反映了測量誤差的大小，準(zhǔn)確度愈高，測量誤差愈小。 數(shù)字萬用表具有以下幾點特點： 1）．顯示清晰直觀，計數(shù)準(zhǔn)確 為了提高觀察的清晰度，新型的手持式數(shù)字用用表（ HDMM）已普遍采用字高為 26mm的大屏幕 LCD（液晶顯示器）。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。東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 封面 i 題 目： 基于 AT89S52 單片機(jī)的數(shù)字萬用表 設(shè)計 英文題目： THE DESIGN OF DIGITAL MULTITESTER BASED ON MONOLITHIC INTEGRATED CIRCUIT 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 專 業(yè) 二 零 零 八 年 六 月 i 摘 要 本次設(shè)計 用單片機(jī)芯片 AT89S52 設(shè)計一個數(shù)字萬用表，能夠測量交、直流電壓值 、 直流電流、直流電阻 以及電容 ，四位數(shù)碼顯示。