【正文】 eyword: Digital universal meter AT89S51 onechip puter AD changes and controls 河北工程大學畢業(yè)設計（論文） 目錄 3 目 錄 摘 要 ................................................................. i Abstract ........................................................ ii 1. 緒論 ................................................................ 4 數字萬用表的主要特點 ............................................ 4 數字萬用表設計背景 ............................................................................................ 6 數字萬用表的設計目的和意義 ................................................................. 6 數字萬用表的設計依據 ...................................... 6 數字萬用 表的設計目的和意義 ................................ 6 萬用表發(fā)展趨勢 .................................................. 7 2. 數字萬用表總體設計方案 .............................................. 8 數字萬用表的基本原理 ............................................ 8 數字萬用表的硬件系統設計總體框架圖 ............................. 15 3. 選用芯片介紹及硬件電路設計方案 ..................................... 16 芯片選擇及功能簡介 ............................................. 16 AT89c51 芯片功能特性描述 ................................. 16 ADC0809 介紹 ............................................. 19 TEC6122 簡述 ............................................. 21 設計方案及數字萬用表的硬件設計 ................................. 24 設計方案 ................................................. 24 數字萬用表的硬件設計 ..................................... 26 分模塊詳述 系統各部分的實現方法 .................... 26 數字萬用表控制硬件整體結構圖 ...................... 32 電路的工作過程描述 ................................. 32 4. 系統軟件與流程圖 ................................................... 33 電路功能模塊 ................................................... 33 系統總流程圖 ................................................... 33 物理量采集處理流程 ............................................. 35 電壓測量過程流程圖 ............................................. 36 電流的測量過程流程圖 ........................................... 37 電阻的測量過程流程圖 ........................................... 38 電容測量過程流程圖 ............................................. 39 結 論 ................................................................ 40 致 謝 ................................................................ 41 參考文獻 .............................................................. 42 附錄 .................................................................. 42 河北工程大學畢業(yè)設計（論文） 緒論 4 1 緒論 隨著微電子技術的高速發(fā)展，單片機的功能集成化，智能儀器 也發(fā)展到了一個新的階段。整個設計包括硬件電路設計及軟件設計。整個系統結構由 MAX134外加一些外圍元件構成，然后再與單片機 8051相連，驅動 LED 數碼顯示。 本文全面、深入、系統地介紹了 4 3/4 位智能數字萬用表的系統設計與研究。為使系統更加穩(wěn)定，使系統整體精度得以保障，本電路使用了 AD0809 數據轉換芯片，單片機系統設計采用 AT89S51 單片機作為主控芯片，配以 RC 上電復位電路和 震蕩電路，顯示芯片用 TEC6122， 驅動 8 位數碼管顯示。河北工程大學畢業(yè)設計（論文） 摘要 i 基于單片機 AT89c51的數字萬用表設計 摘要 :本次設計用單片機芯片 AT89c51 設計一個數字萬用表，能夠測量交、直流電壓值、直流電流、直流電阻以及電容，四位數碼顯示。此系統由分流電阻、分壓電阻、基準電阻、電容測試芯片電路、 51 單片機最小系統、顯示部分、報警部分、 AD 轉換和控制部分組成。程序每執(zhí)行周期耗時縮到最短，這樣保證了系統的實時性。設計中采用了美國 MAXIM 公司生產的專配萬用表芯片 MAX134，以及 Intel 公司生產的MCS8051單片機。文章主要介紹了 MAX134 的性能特點、內部結構、數字接口、輸入輸出數據及一些功能和原理。硬件電路設計包括處理器、外部設備 元件的選擇及電路設計，而軟件設計則主要是實現儀表的各功能的控制?，F在，單片機外圍電路正朝著單片集成化、數字化、智能化、網絡化、多功能、微功耗、高可靠性的方向發(fā)展。計算機技術及微電子器件在測量技術中的廣泛應用，使智能儀器在測量的準確度、靈敏度、可靠性、自動化程度、運用功能方面或在解決測量技術問題的深度及廣度方面有了巨大的發(fā)展。 數字萬用表亦稱數字多用表（ DMM），其主 要特點是顯示直觀、讀數準確、準確度高、分辨力強、功能完善、性能穩(wěn)定、過載能力強、耗電省、體積小、易于攜帶?，F在 3 3/4 位便攜式數字萬用表和 4 1/2 位便攜式數字萬用表已經成為主流；臺式萬用表的發(fā)展速度更快，已經有幾家公司推出單片集成方案，使臺式萬用表的性能更高、功能更強，價格更加合理。 本設計采用美國 MAXIM 公司生產的 MAX134 為核心芯片，配上 INTEL 公司推出的8 位微處理機 MCS8051，控制鍵盤的輸入和數碼管的輸出，實現電阻 /交流電壓 /直流電壓 /交－直流電流等的測量，測電壓或電阻時還可自動轉換量程。數字萬用表自從問世以來，顯示出了強大的生命力，現已成為在電子測量領域中應用最廣 泛的一種儀表。 數字萬用表的主要特點 數字電壓表簡稱 DVM，它是采用數字化測量技術，把連續(xù)的模擬量轉換成不連續(xù)的數字形式并加以顯示的儀表。 河北工程大學畢業(yè)設計（論文） 緒論 5 通過對 DVM 的擴展，即可形成數字多用表 DMM(Digital Multimeter)。數字萬用表主要有一下特點： 1 顯示清晰，直觀，讀數準確 傳統的模擬式萬用表必須借助于 指針和刻度來進行讀數，在讀數過程中不可避免地會引入認為的測量誤差 (例如視差 )，并且還容易造成視覺疲勞。不僅保證了讀數的客觀性與準確性，還符合人們的讀數習慣，能夠縮短讀數和記錄的時間。 2 顯示位數 顯示位數通常為 2 1/2 位 ~8 1/2 位 .具體講，有 2 1/2 位、 3 位、 3 1/2 位、 3 2/3位、 3 3/4 位、 4位、 4 1/2 位、 4 3/4 位、 5 位、 5 1/2 位、 6位、 6 1/2 位、 7 1/2位、 8 1/2 位共 14種。 定數字儀表的位數有兩條原則： ① 能顯示從 0~9 所有數字的位是整數位； ② 分數位的數值是以最大顯示值中最高位數字位分子，用滿量程時最高位數字為分母 .例如，某數字儀表的最大顯示值為 177。 3 準確度高 字電壓表的準確度是 測量中系統誤差與隨機誤差的綜合。一般講準確度愈高，測量誤差愈小，反之亦然。 （ a%RDG+b%FS） ① 準確度＝ 177。 （ a%RDG+b％ FS+n 個字） ③ 式 ① 中， RDG 為讀數值（即顯示值）， FS 表示滿度值。 ② 式中，n 是量化誤差，反映在末位數字上的變化量。 4 3/4 位萬用表將使用 ② 式來表示準確度。它反映出儀表靈敏度的高低。 河北工程大學畢業(yè)設計（論文） 緒論 6 5 測量范圍寬、擴展能力強 6 測量速度快、輸入阻抗高 數字萬用表在每秒鐘內對被測電壓的測量次數叫測量速率。 4 3/4 位 DVM 的測量速率一般在 10 次 /s。 7 集成度高，微功耗 8 抗干擾能力強 數字萬用表設計背景 在本節(jié)中主要介紹了系統的設計原則和總體方案及系統概述等。隨著時代科技的進步，數字萬用表的功能越來越強大，把電量及非電量的測量技術提高到嶄新水平。實現多級量程的直流電壓測量，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。由此設想 出以下的解決方法，即數字萬用表的系統由分流電阻、分壓電阻、基準電阻、電容測試芯片電路、 51 單片機最小系統、顯示部分、報警部分、 AD 轉換和控制部分組成。 數字萬用表設計重點解決的問題 本設計重點要解決的問題是對不同量程的各種測量內容的轉換，還有就是各部分電路組合成一個完整的數字萬用表，而難點解決的問題就是程序的設計，要保正其可行性從而保證設計的正確性 。 1 廣泛采用新技術，不斷開發(fā)新產品 電子技術的進步，往往預示著數字萬用表研制水平的新突破，近年來，各項新技術愈來愈普遍采用，并且迅速轉化為生產力。電子模塊又稱為電子功能組件，簡稱模塊?，F在，數字萬用表的單元電路已基本上被標準化，通用化，系統化的模塊取代。它們配上 4 位或 8 位或 16位微處理器 ,即可構成具有高性價比的 4 3/4 位或 3 3/4 位智能數字萬用表。 圖 21 數字萬用表的基本組成 下面我們分別介紹各個部分的