毕业设计-数字万用表设计

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1、陕西国防学院电子工程系毕业论文1第一章 设计总阐述1.1 方案阐述本设计是由 5 个模块组成：直流电源部分、A/D 转换电路、码制转换电路、秒定时电路、报警显示电路模块。直流电源部分采用 5V 电源。A/D 转换电路采用八路（八位八通道 A/D 转换器），将 8 路信号输入选择八位二进制码输出，进行码制转换。从而再用译码器和数码显示管完成数字显示。秒定时电路采用 555 时基电路构成单稳态触发器。报警电路采用多个三极管，555 多谐振荡器和发光二极管组成。1.2 产品概述：用途：适用于通信电缆施工、维修及设备安装过程中，对线排序及寻找特定线对的操作。性能：具有高性能、低功耗、小体积、重量轻和音

2、量可调，它将为你的对线操作带来方便、轻松和高效率。特点：该装置查线速度快、现实直观、可以单人校线，还可以复校、结构简单、成本低廉、不易发生故障、工作可靠。陕西国防学院电子工程系毕业论文2第二章 模块化设计设计原理：如图所示，给定各芯线与其相连电阻下标相同的号码1、2、3、X，m（1m）。Vs 在 Rx 上形成分压Vx=（Rx/Ro+Rx）*Vs并可在近端测量得到。由于 Vx 必定已知，从而可测定当前被测芯线的号码是第几。但 Vx 不必读出，可以将其进行 A/D 转换，译码，数字显示后直接读出数字 1m 中的一个，就是该芯线的预设号码。为了 A/D 便于转换，R1Rm 的取值原则应满足如下条件：

3、（Rx+1/Ro+Rx+1-Rx/Ro+Rx）*Vs=Vs式中：Vs 是常量即电源电压值。 Vs 是转换器的参考电压和转换阶梯；Vx 是第 x 级取样电压下限值。2.1 A/D 转换部分1）它具有八路模拟信号输入选择，八位二进制码输出的一个逐次比较 A/D 转换器。输入端受地址译码器输出的控制。本设计选择模拟通道 1N0 输入，则地址预置在ADDC、ADDB、ADDA=000。当地址锁存允许 ALE=1 时，输入 1N0 的模拟信号送入 A/D 转换器。2）ADC08091.主要特性1）8 路 8 位 AD 转换器，即分辨率 8 位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为 100sA/D转

4、换译码转换译码显示显示时间控制陕西国防学院电子工程系毕业论文34）单个5V 电源供电 5）模拟输入电压范围 05V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-4085 摄氏度 7）低功耗，约 15mW。 2.内部结构 ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式 AD 转换器，内部结构如图 2 所示，它由8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8 位开关树型 DA 转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。8 路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE 端为高电平时，才可以

5、从三态输出锁存器取走转换完的数据。 因此，ADC0809 可处理 8 路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与 TTL 兼容。图 23外部特性（引脚功能） ADC0809 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装，如图 3 所示。下面说明各引脚功能。陕西国防学院电子工程系毕业论文4图 3IN0IN7：8 路模拟量输入端。2-12-8：8 位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一路。ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： AD 转换启动信号，输入，高电平有效。 EOC： AD 转换结

6、束信号，输出，当 AD 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平） 。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当 AD 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于 640KHZ。 REF（+） 、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一5V。 GND：地。 4ADC0809 的工作过程是：首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 AD 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到A

7、D 转换完成，EOC 变为高电平，指示 AD 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可 用作中断申请。当 OE 输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。地址输入和控制线：4 条数字量输出及控制线：11 条陕西国防学院电子工程系毕业论文5ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当 ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将 A，B，C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B 和 C 为地址输入线，用于选通 IN0IN7 上的一路模拟量输入。ADDA、ADDB、ADDC 真值表 ST 为转换启动信号。当 ST 上跳沿时，所有内部

8、寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D 转换；在转换期间，ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当 EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。OE 为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0 为数字量输出线。 CLK 为时钟输入信号线。因 ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为 500KHZ，5.ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 05V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变

9、化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 6. ADC0809 应用说明 （1） ADC0809 内部带有输出锁存器，可以与 AT89S51 单片机直接相连。 （2） 初始化时，使 ST 和 OE 信号全为低电平。 （3） 送要转换的哪一通道的地址到 A，B，C 端口上。 （4） 在 ST 端给出一个至少有 100ns 宽的正脉冲信号。 （5） 是否转换完毕，我们根据 EOC 信号来判断。 （6） 当 EOC 变为高电平时，这时给 OE 为高电平，转换的数据就输出给单片机了。2.2 码制转换电路本设计要求将 5 位二进制码转换成 8421BCD 码，再用译码器和数码完成数字显示。示意图如下：陕西

10、国防学院电子工程系毕业论文6D20 D10 D8 D4 D2 D1 8421 码码制转换电路（2 -1 2-2 2-3 2-4 2-5 ）2码制转换示意图此时必须要加修正电路。变换原理图如下：B4 B3 B2 B1 B0修正电路（）D20 D10 D8 D4 D2 D1交换原理图本设计中的修正电路包括大于（4） 10的判别电路和（3） 10 电路，判别电路可用四位二进制比较器 7485，加（3） 10 电路可用 74283 全加器实现。如下图所示：2.3 秒定时电路秒定时电路采用 555 时基电路构成单稳态触发器。555 定时器电路是一块介于模与数字电路的一种混合电路，由于这种特殊的地位，故5

11、55 定时电路在报警电路、控制电路得到了广泛的应用。下图为 555 的内部电路，从图上可以看出，其仅有两个比较器、一个触发器、一个倒相器、放电管和几个电阻构成，由于比较器电路是一个模拟器，而触发器电路为数字电路，故其为混合器件修正电路（）陕西国防学院电子工程系毕业论文7图 555 定时器内部电路图555 定时器组成及其引脚图555 为一 8 脚封装的器件，其各引脚的名称和作用如下：1 脚GND,接地脚2 脚TL, 低电平触发端3 脚Q,电路的输出端4 脚/R D,复位端，低电平有效5 脚V_C,电压控制端6 脚TH,阈值输入端7 脚DIS，放电端8 脚V CC,电源电压端，其电压范围为：318

12、V555 的功能描述其工作原理如下：比较器 C1 的反向输入端 U6(接引脚 6)称为阈值输入端，用 TH陕西国防学院电子工程系毕业论文8来表示，比较器 C2 的同向输入端 U2(接引脚 2)称触发输入端，用 TR 标注。C1 和 C2 的参考电压(电压比较的基准)UR1 和 UR2 由电源 UCC 经三个 5k 的电阻分压给出。当控制电压输入端 UCO 悬空时， ， ；若 UCO 外接固定电压，则 。RD 为异步置 0 端（对应管脚 4），只要在 RD 端加入低电平，无论 U6、U2 的输入电平如何，基本 RS 触发器就置 0，电路输出 UO 为零。平时 处于高电平； 管脚 6 称为高触发端

13、，该引脚的电平与 作比较；管脚 2 称为低触发端，该引脚与 作比较，所以在 RD=1 时，U6 和 U2 有三种状态组合。使 555 定时器电路的输出 UO 有低电平 0、保持和高电平 1 三种状态。定时器的主要功能取决于两个比较器输出对 RS 触发器和放电管 V1 状态的控制。555 定时器功能表如表 2-1 所示。当 时，比较器 C1 输出为 0，C2 输出为 1，基本 RS 触发器被置 0，V1 导通，UO 输出为低电平。当 时，C1 输出为 1，C2 输出为 0，基本 RS 触发器被置 1，V1 截止，UO 输出高电平。当 时，C 1和 C2输出均为 1，则基本 RS 触发器的状态保持

14、不变，因而 V1和 UO输出状态也维持不变，定时器输出处于高阻状态。 555 定时器功能表RD U6（TH）U2(TR) U0 V10 0 导通1 1 截止陕西国防学院电子工程系毕业论文91 0 导通1 不变 不变2.4 报警显示电路本设计采用多个三极管、555 多谐振荡器和发光二极管等组成报警电路。当集成运放不工作时，电路将进入报警系统，从而二极管发光。第三章 详细说明3.1 555 定时器单稳态触发器555 定时器构成单稳态触发器如图（a）所示，该电路的触发信号在 2 脚输入，R 和C 是外接定时电路。单稳态电路的工作波形如图（b）所示。 在未加入触发信号时，因 ui=H，所以 uo=L。

15、当加入触发信号时， ui=L，所以uo=H，7 脚内部的放电管关断，电源经电阻 R 向电容 C 充电， uC按指数规律上升。当 uC上升到 2VCC/3 时，相当输入是高电平，图（a） 图（b）陕西国防学院电子工程系毕业论文103.2 7448 七段显示译码器BCD -七段显示译码器（74LS48）”。 1）输入：8421BCD 码，用 A3 A2 A1 A0 表示（4 位）。 2）输出：七段显示，用 Ya Yg 表示（7 位） 3）逻辑符号： 7448 七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。 它有 3 个辅助控制端 LT、R

16、BI、BI/RBO,现简要说明如下： 灭灯输入 BI/RBO BI/RBO 是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。当 BI/RBO 作输入使用且BI0 时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入 ag 均为 0，所以字形熄灭。 试灯输入 LT 当 LT0 时，BI/RBO 是输出端，且 RBO1，此时无论其它输入端是什么状态，所有各段输出 ag 均为 1,显示字形 8。该输入端常用于检查 7488 本身及显示器的好坏。下图表示七段式数字显示器利用不同发光段组合方式，显示 015 等阿拉伯数字。在实际应用中，1015 并不采用，而是用 2 位数字显示器进行显示。 陕西国防学院电子工程系毕业论文113.3 报警器设计与制作由 5