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1、吉林建筑大学城建学院课程设计吉林建筑大学城建学院吉林建筑大学城建学院 课课 程程 设设 计计 报报 告告题目名称题目名称 院（系）院（系） 课程名称课程名称 班班 级级 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 吉林建筑大学城建学院课程设计起止日期起止日期 成成 绩绩 吉林建筑大学城建学院课程设计第 1 页 共 27 页摘摘 要要本文介绍的是数字万用表的发展背景和利用单片机，A/D 转换芯片结合的方法设计一个数字万用表。它的具体功能是：测量直流电压 5V 挡和 50V 挡，测量电阻 1k 欧姆，10k 欧姆，100k 欧姆，1M 欧姆，测量电流。单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术
2、集成了具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)。随着单片机技术的飞速发展，各种单片机蜂拥而至，单片机技术已成为一个国家现代化科技水平的重要标志。本课程设计的课题是“数字万用表的设计”。主要考核我们对单片机技术，编程能力等方面的情况。观察独立分析、设计单片机的能力，以及实际编程技能。本课程设计主要解决电阻、交直流电流、交直流电压的测量，被测量最后都是以电压的形式送入 AD 进行测量的、A/D 转换、数据处理及显示控制等六个模块。控制系统采用 STC89C52 单片机，A/D 转换采用 ADC0804,显示部分用1602 液晶。 关键字关键字：数字万用表 A
3、/D 转换与控制 ADC0804 单片机吉林建筑大学城建学院课程设计第 2 页 共 27 页ABSTRACTThis article introduced a digital watch million in the development of the background and the use of a monolithic integrated circuits, the conversion of a way d chip design a number of schedule. its function is a dc voltage 5v , to measure the gea
4、r and 50v, measured in ohm. resistance 1k 10k the ohm, the ohm, 100k 1m ohms, the current monolithic integrated circuits. a computer chip, technical integration VLSI a data processing capability as (arithmetic, logic and data, network interrupt handling) microprocessor (cpu) monolithic integrated ci
5、rcuits. as technology evolved. monolithic integrated circuits to monolithic integrated circuits technology has become a modern country level of technology. this course of the important issue of “digital design a million in the design of the“ monolithic integrated circuits. the main examination in ou
6、r ability in technical and programmatic.Programming ability to observe the situation. an independent analysis, designing monolithic integrated circuits, and practical skills in programming. this course is designed mainly to solve the current, voltage, stc89c52 monolithic integrated circuits, the use
7、 of ADC0804 that was liquid crystal. keyword ： Digital universal meter AD changs and controls ADC0804吉林建筑大学城建学院课程设计第 3 页 共 27 页目 录摘要 1ABSTRACT 2第 1 章 绪论41.1 万用表的发展历史4第 2 章 万用表的介绍，方案选择521 万用表的功能介绍52.2 万用表的方案选择6第 3 章 万用表的功能原理与设计83.1 万用表的功能原理83.2 万用表的软件设计12第 4 章 万用表的安装与调试134.1 安装调试13结论16致谢 17参考文献 18附录
8、吉林建筑大学城建学院课程设计第 4 页 共 27 页第 1 章 绪论1.11.1 万用表的发展历史万用表的发展历史数字万用表是经过历史慢慢发展来的。早期的万用表，使用磁石偏转指针的表盘，与经典的电流计相同；现代则采用 LCD 或 VFD（真空萤光显示器，Vacuum fluorescent display）提供的数字显示。模拟万用表在二手市场上不难找到，但它不太精确，这是因为调零和从仪表面板上准确的读数都容易产生偏差。有的模拟万用表，使用真空管来放大输入的信号，这种设计的万用表也被称为真空管伏特计（VTVM，Vacuum Tube Volt Meters）或真空管万用表（VTMM，Vacuum
9、 Tube Multimeters）。吉林建筑大学城建学院课程设计第 5 页 共 27 页第二章万用表的功能介绍第二章万用表的功能介绍2.12.1 数字万用表简介数字万用表简介数字万用表采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。这种电子测量的仪表之所以出现，一方面是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制信实验研究的领域，提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求，即为了实时控制及数据处理的需要；另一方面，也是电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的进步，为数字化仪表的出现提供了条件。所以，数字化测量仪表的产生与发展与电子计算机的
10、发展是密切相关的；同时，为革新电子测量中的繁琐和陈旧方式也催促了它的飞速发展，如今，它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。吉林建筑大学城建学院课程设计第 6 页 共 27 页如今，数字万用表已绝大部分已取代了传统的模拟指针式万用表。因为传统的模拟指针式万用表功能单一，精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。而采用单片机的数字万用表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量，工业自动化仪表，自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。目前实现万用数字化测量的方法仍然模-数（A/D）转换的方法。而数字万用表种类繁多，型号新异，
11、目前国际仍未有统一的分类方法。而常用的分类方法有如下几种：按用途来分：有直流数字万用表，交、直流数字万用表，交直流万用表等。按显示位数来分：有 4 位，5 位，6 位，7 位，8 位等。按测量速度来分：有低准确度，中准确度，高准确度等。按测量速度来分：有低速，中速，高速，超高速等。在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量。其中，电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字万用表就成为一种必不可少的测量仪器。另外，由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式万用表就是基于这种需求而发
12、展起来的，是一种必不可少的电子测量仪表。2.22.2 数字万用表设计的两种方案介绍数字万用表设计的两种方案介绍 选择选择设计数字万用表有多种的设计方法，方案是多种多样的，由于大规模集成电路数字芯片的高速发展，各种数字芯片品种多样，导致对模拟数据的采集部分的不一致性，进而又使对数据的处理及显示的方式的多样性。又由于在现实的工作生活中，万用表的测量范围是比较大的，所以必须对输入信号进行衰减，而各个数据处理芯片的处理电压范围不同，则各种方案的分段也不同。下面介绍两种数字万用表的设计方案。2.2.12.2.1 由数字电路及芯片构造由数字电路及芯片构造吉林建筑大学城建学院课程设计第 7 页 共 27 页
13、A/D 这种设计方案是由模拟电路与数字电路两大部分组成，模拟部分包括输入放大器、A/D 转换器和基准电压源；数字部分包括计数器、译码器、逻辑控制器、振荡器和显示器。其中，转换器是它的核心器件，它将输入的模拟量转换成数字量。模拟电路和数字电路是相互联系的，由逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将 A/D 转换器中各组模拟开关接通或断开，保证 A/D 转换正常进行。A/D 转换结果通过计数译码电路变换成段码，最后驱动显示器显示出相应的数值。此方案设计其优点是，设计成本低，能够满足一般的电压测量。但设计不灵活，都是采用纯硬件电路。很难将其在原有的基础上进行扩展。2.2.12.2.1 由单片机系统及
14、由单片机系统及 ADAD 转换芯片构造转换芯片构造这种方案是利用单片机系统与模数转换芯片、显示模块等的结合构建数字电压表。由于单片机的发展已经成熟，利用单片机系统的软硬件结合，可以组装出来。此方案的原理是模数（A/D）转换芯片的基准电压端，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。模数（A/D）转换芯片将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号，然后通过对单片机系统进行软件编程，使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号，通过一定的算法计算出被测量电量的值。最后单片机系统将计算好了的被测电量值按一定的时序送入显示电路模块加以显示。此方案不仅能够继承上一种方案的各种优点，还能改进上一种设计方案设计不灵活，难与在原基础上进行功能扩展等不足。根据上述，我选择单片机与 A/D 转换芯片结合的方法实现本设计。使用的基本元器件是：STC89C51 单片机，TLC2543 模数转换芯片， LM339 电压比较器，CD4051 模拟
