【正文】 核心是模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換、譯碼顯示電路。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。IN+IN數(shù)字電壓表頭0～Ui0r1r2r0～U010M1M99K9K2000V200V20V2V數(shù)字電壓表頭200mA1KUi圖22 分壓電路原理 圖23 多量程分壓器原理由于rr2，所以分壓比為擴(kuò)展后的量程為 ，5 檔量程的分壓比分別為 ，對(duì)應(yīng)的量程分別為2000V 、200V 、20V 、2V 和200mV 。所以，實(shí)際數(shù)字萬(wàn)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。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)是根據(jù)各檔的分壓比和總電阻來(lái)確定各分壓電阻的。盡管上述最高量程檔的理論量程是2000V ，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 。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。多量程分流器原理電路見(jiàn)圖26。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 再計(jì)算下一檔的依次可計(jì)算出、。兩只反向連接且與分流電阻并聯(lián)的二極管DD2 為塑封硅整流二極管，它們起雙向限幅過(guò)壓保護(hù)作用。 ，二極管立即導(dǎo)通，兩端電壓被限制住( )，保護(hù)儀表不被損壞。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(lái)對(duì)交流電壓檔進(jìn)行校準(zhǔn)之用。同直流電壓檔類(lèi)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)。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))。所以，當(dāng)RX=R0時(shí)表頭將顯示“1000”，當(dāng)RX=“500”，這稱(chēng)為比例讀數(shù)特性。如對(duì)200Ω檔，取 R01=100，小數(shù)點(diǎn)定在十位上。當(dāng)RX變化時(shí)，顯示值相應(yīng)變化。當(dāng)RX變化時(shí)，顯示值相應(yīng)變化， KΩ。數(shù)字萬(wàn)用表多量程電阻檔電路見(jiàn)圖210。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。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。根據(jù)電壓和時(shí)間可以計(jì)算出電容的值。復(fù)位電路用來(lái)清零，進(jìn)行下一次的測(cè)量；震蕩電路用來(lái)消除一些外來(lái)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(hù)更改大量程；ADC 使能控制則用來(lái)對(duì)輸入量進(jìn)行控制，允許輸入或者不允許。 Vcc 393 38 37 6 7 8 RST/Vpd 9 EA/Vpp（內(nèi)1/外0 程序選擇） TXD 30 29 28 T014 27T1 15 WR 16 25 X218 X119 20 8031 CPU與MCS51 兼容 全靜態(tài)工作：0Hz24KHz 128*8位內(nèi)部RAM 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 可編程串行通道 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2 管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。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。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。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） /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)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。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。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。3 振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。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。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在閑置模式下，CPU停止工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。它是逐次逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。多路開(kāi)關(guān)可選通8 個(gè)模擬通道，允許8 路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。m0m1m0m2m3m4m5m6m7地址鎖存與譯碼器 CALE CLXOE8路模擬量開(kāi)關(guān) A B8路A/D轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存器STVREF+VREFEOCD0D1D2D3D4D5D6D7圖32 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 2 引腳結(jié)構(gòu)IN0－IN7：8 條模擬量輸入通道ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。當(dāng)ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通道選擇表如下表所示。當(dāng)ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。當(dāng)EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。ADC0809 應(yīng)用說(shuō)明：（1） ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51 單片機(jī)直接相連。（3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C 端口上。（5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC 信號(hào)來(lái)判斷。 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。它可與各種型號(hào)的微處理器串行口或并行口interface,專(zhuān)供驅(qū)動(dòng)8 位X8 段共陰極LED 數(shù)碼管（8X8LED 點(diǎn)陣）。位掃描信號(hào)接―S1，―S2，……，―S8 順序依次出現(xiàn)，循環(huán)反復(fù)。要顯示的段碼A，B，……，DP 是由S1∽S8 依次分別選通送出，S1 送A1，B1，……，DP1，顯個(gè)位，其它位不顯示。字型A B C D E F G DP16 進(jìn)制代碼（無(wú)小數(shù)點(diǎn)）16 進(jìn)制代碼（有小數(shù)點(diǎn)）011111100FCHFDH10110000060H61H211011010DAHDBH311110010F2HF3H40110011066H67H510110110B6HB7H610111110BEHBFH711100000E0HE1H811111110FEHFFH911110110F6HF7HA11101110EEHEFHB001111103EH3FHC100111009CH9CHD011110107AH7BHE100111109EH9FHF100011108EH8FHP11001110CEHCFHH011011106EH6FH不顯示0000000000H01H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”。―S1 驅(qū)動(dòng)第一位(個(gè)位）,…… , ―S8 驅(qū)動(dòng)第八位（千萬(wàn)位）。―S1∽―S8 輸出受OEN 控制，OEN=1，允許輸出，OEN=0，―S1∽―S8 輸出為高阻狀態(tài)（三態(tài)）。送入串行移位寄存器中的數(shù)是A，B，……，DP 段數(shù)據(jù)，不是BCD 碼數(shù)據(jù)。A 是位，最后送入。段數(shù)據(jù)鎖存器，多路選擇器，段驅(qū)動(dòng)器：移入8X8 bit 串行移位寄存器中的段碼數(shù)據(jù)在LCP 打入鎖存器脈沖作用下，鎖存到8X8 bit 段數(shù)據(jù)鎖存器。依次地,S8 送第8 位（千萬(wàn)位）A8，B8，……，DP8，段碼顯示。OEN=0，禁止輸出，A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，DP 為高阻狀態(tài)（三態(tài)）。輸入數(shù)據(jù)由微處理器（計(jì)算機(jī)）程序給出。移位脈沖個(gè)數(shù)由微處理器（計(jì)算機(jī)）程序控制。SO 接下一個(gè)TEC6122 電路的SI，可擴(kuò)展N個(gè)TEC6122 電路。打入數(shù)據(jù)鎖存器的目的是上一個(gè)數(shù)據(jù)的顯示和下一個(gè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備（移位）可同時(shí)進(jìn)行。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﹚。數(shù)據(jù)移位前，LCP=0, 數(shù)據(jù)移位完成，發(fā)LCP 脈沖，把串行移位寄存器中的數(shù)并行打入數(shù)據(jù)鎖存器顯示。數(shù)據(jù)移位前，LCP=0, 數(shù)據(jù)移位完成，發(fā)LCP 脈沖，把串行移位寄存器中的數(shù)并行打入數(shù)據(jù)鎖存器顯示。OEN=1，允許位掃描信號(hào)一S1∽一S8 輸出，允許段A，B，……，DP 輸出。OEN 的二種使用方法同LCP。―S1―S8：位掃描驅(qū)動(dòng)信號(hào)，―S1 是第一位（十進(jìn)制個(gè)位），―S2 是第二位（十進(jìn)制十位），……， ―S8 是第8 位（十進(jìn)制千萬(wàn)位）。微處理器產(chǎn)生的移位脈沖與顯示掃描信號(hào)―S1∽―S8 是異步工作的。振蕩電路是一個(gè)RR 做在電路內(nèi)部，OSC 外接電容約470PF 到GND（地）構(gòu)成R振蕩器只供顯示掃描用，頻率大小要求不是太嚴(yán)格，只要LED 顯示不要出現(xiàn)閃爍即可，通常―S1∽―S8 頻率為1KHz~2KHz。實(shí)現(xiàn)四級(jí)量程的直流電壓測(cè)量，其量程范圍是2v ,20v,200v ，其量程范圍是2v ,20v,200v ，其量程范圍是2mA ,20mA,200mA ，其量程范圍是2k ,20k,200k和2M.，并且有超出量程的情況發(fā)生時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。圖34 電源電路在圖34 的電路里穩(wěn)壓器7805 ，偏移電流是6mA，我們需要的電壓是5V，電路提供的電壓是9V，由此得R=U/I=()V/6mA=200 歐姆二 輸入端圖35 萬(wàn)用表正表筆輸入端電路被測(cè)量的量的輸入端經(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。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。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。七 ADC 部分由于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。使得Q1 導(dǎo)通。圖311 報(bào)警電路九 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 震蕩電路，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。、 作為ADC0809 的控制線。十 顯示電路圖313 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。十一 量程選擇控制電路通過(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。 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， 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