【正文】 選用芯片介紹及硬 件電路設(shè)計(jì)方案 18 128*8位內(nèi)部 RAM 全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz 8031 CPU與 MCS51 兼容 復(fù)位電路用來清零，進(jìn)行下一次的測(cè)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(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換；測(cè)量顯示就是顯示測(cè)量的數(shù)值；超限報(bào)警部分則是用作當(dāng)測(cè)量量超出量程范圍時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便提醒用戶更改大量程； ADC 使能控制則用來對(duì)輸入量進(jìn)行控制，允許輸入或者不允許。根據(jù)電壓和時(shí)間可以計(jì)算出電容的值。即 T 只是處于軟擊穿狀態(tài)，不會(huì)損壞，一旦解除誤操作， R1和 T都能恢復(fù)正常 。當(dāng)誤測(cè)高電壓時(shí)，晶體管 T 發(fā)射極將擊穿從而限制了 輸入電壓的升高。數(shù)字萬用表多量程電阻檔電路見圖 210。當(dāng) RX變化時(shí)，顯示值相應(yīng)變化，可以從 KΩ測(cè)到 KΩ。當(dāng) RX變化時(shí)，顯示值相應(yīng)變化，可以從 。如對(duì)200Ω檔，取 R01=100，小數(shù)點(diǎn)定在十位上。所以，當(dāng) RX=R0時(shí)表頭將顯示“ 1000”， 當(dāng) RX=“ 500”，這稱為比例讀數(shù)特性。由穩(wěn)壓管 ZD 提供測(cè)量基準(zhǔn)電壓，流過標(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) )。同直流電壓檔類似，出于對(duì)耐壓、安全方面的考慮，交 流電壓最高檔的量限通常限定為 700V (有效值 )。該ACDC 變換器主要由集成運(yùn)算放大器、整流二極管、 RC 濾波器等組成，還包含一個(gè)能調(diào)整輸出電壓高低的電位器，用來對(duì)交流電壓檔進(jìn)行校準(zhǔn)之用。一旦輸入電壓大于 ，二極管立即導(dǎo)通，兩端電壓被限制住 (小于 )，保護(hù)儀表不被損壞。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，它們起雙向限幅過壓保護(hù)作用。圖 27 中各檔分流電阻的阻值是這樣計(jì)算的：先計(jì)算最大電流檔的分流電阻 5R Ω)(50 ???ms IUR 再計(jì)算下一檔的 4R ）（ 54m04 ????? 依次可計(jì)算出 5R 、 2R 、 1R 。 多量程分流器原理電路見圖 26。 3 多量程數(shù)字電流表原理 測(cè)量電流的原理是：根據(jù)歐姆定律，用合適 的取樣電阻把待測(cè)電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓，再進(jìn)行測(cè)量。 盡管上述最高量程檔的理論量程是 2021V ，但通常的數(shù)字萬用表出于耐壓和安全考慮，規(guī)定最高電壓量限為 1000V 。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)是根據(jù)各檔的分壓比和總電阻來確定各分壓電阻的。所以，實(shí)際數(shù)字萬用表的直流電壓檔電路為圖 24 所示，它能在不降低輸入阻抗的情況下，達(dá)到同樣的分壓效果。 圖 22 分壓電路原理 圖 23 多量程分壓器原理 由于 rr2，所以分壓比為 21200 rr rUiU ?? 擴(kuò)展后的量程為 02 210 Ur rrUi ?? 多量程分壓器原理電路見圖 ， 5 檔量程的分壓比分別為 、 、 和 ，對(duì)應(yīng)的量程分別為 2021V 、 200V 、 20V 、 2V 和 200mV 。 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。由上可見，數(shù)字測(cè)量?jī)x表的核心是模數(shù) (A/D)轉(zhuǎn)換、譯碼顯示電路。如： U 是Δ ( )的 1234 倍，即 N =1234，顯示結(jié)果為(mV )。最常見的數(shù)字表頭的最大示數(shù)為 1999，被稱為三位半 ( 213 )數(shù)字表。 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)果過壓 過流保護(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) 過壓 過流保護(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 )。若最小量化單位 (量化臺(tái)階 )為Δ，則數(shù)字信號(hào)的大小一定是Δ的整數(shù)倍，該整數(shù)可以用二進(jìn)制數(shù)碼表示。數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)不同，其幅值 (大小 )是不連續(xù)的。指針式儀表可以直接對(duì)模擬電壓、電流進(jìn)行顯示。 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)字萬用表總體設(shè)計(jì)方案 8 2 數(shù)字萬用表總體設(shè)計(jì)方案 數(shù)字萬用表的基本原理 數(shù)字萬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)字萬用表的基本組成見圖 21。 3 單片大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的采用 1） 帶微處理器的單片 5 1/2 位 A/D轉(zhuǎn)換器 2） 專配微處理器的 4 3/4 位 DMM 集成電路 3） ASIC產(chǎn)品的應(yīng)用 AX133/134 是美國(guó)最大集成電路公司最新研制的 專配微處理器的 DMM 芯片。它是采用微電子技術(shù)和微型電子元器件，按插件組裝成一體，能完成某一種特定的功能的商品化部件。 2 廣泛采用新工藝 新一代的數(shù)字萬用表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 7 萬用表發(fā)展趨勢(shì) 90年代以來，數(shù)字萬用表正處于蓬勃發(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。為使系 統(tǒng)更加穩(wěn)定，使系統(tǒng)整體精度得以保障?！币约半娙轀y(cè)量電路。 數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)依據(jù) 根據(jù)數(shù)字萬用表的原理，結(jié)合以下的設(shè)計(jì)要求：“設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字萬用表，能夠測(cè)量交、直流電壓值，直流電流、直流電阻，四位數(shù)碼顯示。 數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)目的和意義 數(shù)字萬用表是當(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。字 電壓表具有很高的阻抗，通常為 10MΩ ～ 10000MΩ 。單位為 “ 次 /s” ，主要取決于 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。 4 3/4 位的 DVM 的最高分辨力為 10μV 。 4 分辨力高 數(shù)字萬用表在最低電壓量程末位 1個(gè)字所對(duì)應(yīng)的電壓值，稱作儀表的分辨力。若把 n 個(gè)字的誤差折合成滿量程的百分?jǐn)?shù)，即變成式 ① ， ③ 式比較特殊，應(yīng)用面較窄。括號(hào)中前一項(xiàng)代表 A/D轉(zhuǎn)換器和功能轉(zhuǎn)換器的綜合誤差，后一項(xiàng)是由于數(shù)字化處理而帶來的誤差。 （ a％ RDG+n 個(gè)字） ② 準(zhǔn)確度＝ 177。 準(zhǔn)確度的公式有三種表述方式： 準(zhǔn)確度＝ 177。它表示測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度，也反映測(cè)量誤差的大小。19999 ，滿量程計(jì)數(shù)值為 20210,這表明該儀表有 4 個(gè)整數(shù)位，而分?jǐn)?shù)位的分子為 1，分母為 2，故為 4 1/2 位，讀作四位半，其最高位只能顯示 0或 1。國(guó)外最近還推出了 8 3/4 位和 10 1/2 位數(shù)字儀表。 新型數(shù)字萬用表在數(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。數(shù)字電壓表則采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，使顯示結(jié)果一目了然，只要儀 表不發(fā)生跳數(shù)現(xiàn)象，測(cè)量結(jié)果就是唯一的。因此，數(shù)字萬用表的功能是電壓表上的擴(kuò)展。智能化數(shù)字萬用表則是大規(guī)模集成電路 (LSI)、數(shù)顯技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)測(cè)試技術(shù) (ATE)的結(jié)晶?，F(xiàn)在讓我們來探討一下新型智能 4 3/4 位數(shù)字萬用表。 傳統(tǒng)的模擬式萬用表已有很久的發(fā)展歷史，雖然不斷改進(jìn)與完善，仍無法滿足現(xiàn)代電子測(cè)量的需要。 近年來，我國(guó)對(duì)智能儀器的研究，無論在生產(chǎn)、科研等方面都取得了很大的進(jìn)展，但是由于我國(guó)發(fā)展起步晚，我國(guó)現(xiàn)在所用的測(cè)量工具都基本上是 3 1/2 位的數(shù)字表，它的準(zhǔn)確度都不是很高，而我們這次設(shè)計(jì)的 4 3/4 位數(shù)字萬用表在精確度上提高了一個(gè)檔次，性能更優(yōu)越。近年來，數(shù)字萬用表迅速發(fā)展，無論是便攜式，還是臺(tái)式萬用 表在精度、功能和性能上都有較大的提高。本設(shè)計(jì)是基于MAXIM 公司生產(chǎn)的數(shù)字萬用表?？匦酒?MAX134 設(shè)計(jì)的智能 4 3/4 位數(shù)字萬用表。單片機(jī)與單片系統(tǒng)、智能傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信 等高新技術(shù)的融合，必將成為 21 世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 數(shù)字萬用表 AT89S51 單片機(jī) AD轉(zhuǎn)換與控制 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract ii Abstract This design is design a digital universal meter with chip AT89s51 of onechip puter, can measure and hand in , direct current pressing value , direct current flow , the direct current is hindered, four numbers show. This system is shunted resistance, resistance of partial pressure, basic resistance, minimum system of 51 onechip puters, shown that some , warning part , AD change and control making up partly. In order to make the system more steady, make the whole precision of the system be ensured, this circuit has used AD0809 data to change the chip, the onechip puter system is designed to adopt AT89S51 onechip puter as the top management chip, the electricity is restored to the throne the circuit and and shaken the circuit to match on RC, show that the chip uses TEC6122, urge 8 numbers to be in charge of showing. The every execution cycle consuming time of procedure contracts to get shortest, in this way the realtime character of the security system. In order to make the system more steady, make the whole precision of the system be ensured, this circuit has used AD0809 data to change the chip, the onechip puter system is designed to adopt AT89S51 onechip puter as the top management chip, the electricity is restored to the throne the circuit and and shaken the circuit to match on RC, show that the chip uses TEC6122, urge 8 numbers to be in charge of showing.