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1、摘要本次设计用单片机芯片AT89c51 设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、电容测试芯片电路、51 单片机最小系统、显示部分、报警部分、AD 转换和控制部分组成。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了AD0809 数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89S51 单片机作为主控芯片，配以RC上电复位电路和11.0592MHZ 震荡电路，显示芯片用TEC6122，驱动8 位数码管显示。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。本文全面、深入、系统地介绍了4 3/4位智能数字万用表的系统
2、设计与研究。设计中采用了美国MAXIM公司生产的专配万用表芯片MAX134，以及Intel 公司生产的MCS8051单片机。整个系统结构由MAX134外加一些外围元件构成，然后再与单片机8051相连，驱动LED数码显示。文章主要介绍了MAX134的性能特点、内部结构、数字接口、输入输出数据及一些功能和原理。整个设计包括硬件电路设计及软件设计。硬件电路设计包括处理器、外部设备元件的选择及电路设计，而软件设计则主要是实现仪表的各功能的控制。关键词 数字万用表 AT89S51 单片机 AD转换与控制AbstractThis design is design a digital universal m
3、eter with chip AT89s51 of one-chipcomputer, can measure and hand in , direct current pressing value , direct current flow , thedirect current is hindered, four numbers show. This system is shunted resistance, resistanceof partial pressure, basic resistance, minimum system of 51 one-chip computers, s
4、hownthat some , warning part , AD change and control making up partly. In order to make thesystem more steady, make the whole precision of the system be ensured, this circuit hasused AD0809 data to change the chip, the one-chip computer system is designed to adoptAT89S51 one-chip computer as the top
5、 management chip, the electricity is restored to thethrone the circuit and 11.0592MHZ and shaken the circuit to match on RC, show that thechip uses TEC6122, urge 8 numbers to be in charge of showing. The every execution cycleconsuming time of procedure contracts to get shortest, in this way the real
6、-time character ofthe security system.In order to make thesystem more steady, make the whole precision of the system be ensured, this circuit hasused AD0809 data to change the chip, the one-chip computer system is designed to adoptAT89S51 one-chip computer as the top management chip, the electricity
7、 is restored to thethrone the circuit and 11.0592MHZ and shaken the circuit to match on RC, show that thechip uses TEC6122, urge 8 numbers to be in charge of showing.Keyword: Digital universal meter AT89S51 one-chip computer AD changes andcontrols 目 录摘要iAbstractii1. 绪论41.1 数字万用表的主要特点41.2 数字万用表设计背景61
8、.2.1 数字万用表的设计目的和意义61.2.2 数字万用表的设计依据61.2.3 数字万用表的设计目的和意义61.3万用表发展趋势72.数字万用表总体设计方案82.1数字万用表的基本原理82.2数字万用表的硬件系统设计总体框架图153.选用芯片介绍及硬件电路设计方案163.1芯片选择及功能简介163.1.1 AT89c51 芯片功能特性描述163.1.2 ADC0809 介绍193.1.2 TEC6122 简述213.2设计方案及数字万用表的硬件设计243.2.1 设计方案243.2.2 数字万用表的硬件设计263.2.2.1 分模块详述系统各部分的实现方法263.2.2.2 数字万用表控制
9、硬件整体结构图323.2.2.1电路的工作过程描述324. 系统软件与流程图334.1 电路功能模块334.2系统总流程图334.3物理量采集处理流程354.4电压测量过程流程图364.5电流的测量过程流程图374.6电阻的测量过程流程图384.7电容测量过程流程图39结论40致谢41参考文献42附录431绪论随着微电子技术的高速发展，单片机的功能集成化，智能仪器也发展到了一个新的阶段。现在，单片机外围电路正朝着单片集成化、数字化、智能化、网络化、多功能、微功耗、高可靠性的方向发展。单片机与单片系统、智能传感器、网络通信等高新技术的融合，必将成为21世纪新的经济增长点。计算机技术及微电子器件在
10、测量技术中的广泛应用，使智能仪器在测量的准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、运用功能方面或在解决测量技术问题的深度及广度方面有了巨大的发展。本设计是基于MAXIM公司生产的数字万用表专控芯片MAX134设计的智能4 3/4位数字万用表。数字万用表亦称数字多用表（DMM），其主要特点是显示直观、读数准确、准确度高、分辨力强、功能完善、性能稳定、过载能力强、耗电省、体积小、易于携带。近年来，数字万用表迅速发展，无论是便携式，还是台式万用表在精度、功能和性能上都有较大的提高。现在3 3/4位便携式数字万用表和4 1/2位便携式数字万用表已经成为主流；台式万用表的发展速度更快，已经有几家公司推出单片集
11、成方案，使台式万用表的性能更高、功能更强，价格更加合理。近年来，我国对智能仪器的研究，无论在生产、科研等方面都取得了很大的进展，但是由于我国发展起步晚，我国现在所用的测量工具都基本上是3 1/2位的数字表，它的准确度都不是很高，而我们这次设计的4 3/4位数字万用表在精确度上提高了一个档次，性能更优越。本设计采用美国MAXIM公司生产的MAX134为核心芯片，配上INTEL公司推出的8位微处理机MCS8051，控制键盘的输入和数码管的输出，实现电阻/交流电压/直流电压/交直流电流等的测量，测电压或电阻时还可自动转换量程。传统的模拟式万用表已有很久的发展历史，虽然不断改进与完善，仍无法满足现代电
12、子测量的需要。数字万用表自从问世以来，显示出了强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。现在让我们来探讨一下新型智能4 3/4位数字万用表。1.1 数字万用表的主要特点数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续的数字形式并加以显示的仪表。智能化数字万用表则是大规模集成电路(LSI)、数显技术、计算机技术及自动测试技术(ATE)的结晶。通过对DVM的扩展，即可形成数字多用表DMM(Digital Multimeter)。因此，数字万用表的功能是电压表上的扩展。数字万用表主要有一下特点：1显示清晰，直观，读数准确传统的模拟式万用表必须借助于指针和刻度
13、来进行读数，在读数过程中不可避免地会引入认为的测量误差(例如视差)，并且还容易造成视觉疲劳。数字电压表则采用先进的数显技术，使显示结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是唯一的。不仅保证了读数的客观性与准确性，还符合人们的读数习惯，能够缩短读数和记录的时间。新型数字万用表在数显的基础上增加了显示各种标志符的功能，便于读数，又对操作人员给予明显提示。2显示位数显示位数通常为2 1/2位8 1/2位.具体讲，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种。国外最近
14、还推出了8 3/4位和10 1/2位数字仪表。定数字仪表的位数有两条原则：能显示从09所有数字的位是整数位；分数位的数值是以最大显示值中最高位数字位分子，用满量程时最高位数字为分母.例如，某数字仪表的最大显示值为19999，满量程计数值为20000,这表明该仪表有4个整数位，而分数位的分子为1，分母为2，故为4 1/2位，读作四位半，其最高位只能显示0或1。3 准确度高字电压表的准确度是测量中系统误差与随机误差的综合。它表示测量结果与真值的一致程度，也反映测量误差的大小。一般讲准确度愈高，测量误差愈小，反之亦然。准确度的公式有三种表述方式：准确度（a%RDG+b%FS）准确度（aRDG+n个字
15、） 准确度（a%RDG+bFS+n个字）式中，RDG为读数值（即显示值），FS表示满度值。括号中前一项代表A/D转换器和功能转换器的综合误差，后一项是由于数字化处理而带来的误差。式中，n是量化误差，反映在末位数字上的变化量。若把n个字的误差折合成满量程的百分数，即变成式，式比较特殊，应用面较窄。4 3/4位万用表将使用式来表示准确度。4 分辨力高数字万用表在最低电压量程末位1个字所对应的电压值，称作仪表的分辨力。它反映出仪表灵敏度的高低。4 3/4位的DVM的最高分辨力为10V。5 测量范围宽、扩展能力强6测量速度快、输入阻抗高数字万用表在每秒钟内对被测电压的测量次数叫测量速率。单位为“次/s”，主要取决于A/D转换器的转换速率。4 3/4位DVM的测量速率一般在10次/s。字电压表具有很高的阻抗，通常为10M10000M。7集成度高，微功耗8抗干扰能力强1.2 数字万用表设计背景在本节中主要介绍了系统的设计原则和总体方案及系统概述等。1.2.1数字万用表的设计目的和意义数字万用表是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量，已被广泛应用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。随着时代科技的进步，数字万用
