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1、基于单片机的数字多用表设计基于单片机的数字多用表设计摘摘 要要本次设计采用单片机芯片STC89C52 与 ADC0809 设计一个数字多用表，能 够测量交、直流电压值，直流电流，四位数码显示，但要求使用的元器件数目最少。 为使系统更加稳定，使系统的整体精度得以保障，本电路使用了 ADC0809 数据转换芯片，单片机系统设计采用STC89C52 作为主控芯片， 配以 RC 上电复位电路和震荡电路，程序每执行周期耗时缩到最短，这样保 证了系统的实时性。关关键键词词 : :数字多用表 STC89C52 单片机 AD 转换与控制目录第一章第一章 绪绪 论论 .1 1.1 数字多用表设计背景 .1 1.
2、1.1 数字多用表的设计目的和意义.1 1.2 数字多用表的设计依据.1 1.3 数字多用表设计任务及要求 .1 1.4 数字多用表简介 .2 第二章第二章 数字多用表硬件电路的总体设计数字多用表硬件电路的总体设计 .2 2.1 数字多用表的硬件系统设计框架图 .2 2.2 硬件电路设计方案及选用芯片介绍 .3 2.2.1 设计方案 .3 2.2.2 STC89C52 芯片功能特性描述.3 2.2.3 数码管显示器的结构及其工作原理.6 2.2.4 A/D 转换电路的设计.7 2.2.5 各模块直接引脚连接方法 .10 第三章第三章 数字多用表的软件设计数字多用表的软件设计 .11 3.1 系
3、统总流程图 .11 3.2 物理量采集处理流程 .12 3.3 电压测量过程流程图 .13 3.4 电流的测量过程流程图 .14 3.5 各模板仿真及源程序.15 3.5.1 仿真图 .16 3.5.2 源程序 .16 3.6 器件清单.25 第四章第四章 总结总结 .25 4.1 分析总结.25 4.2 心得体会.26 参考文献参考文献 .26基于单片机的数字多用表设计1第一章第一章 绪绪 论论数字多用表亦称数字万用表,简称 DMM(Digtial Multimeter)。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、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式多用表功能单精度低，不
4、能满足数字化时代的需求，采用单片的数字多用表，精度高、抗干扰能力强，可扩展尾强、集成方便，目前，由各种单片机芯片构成的数字电多用表，已被广泛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，显示出强大的生命力。1.1 数字多用表设计背景数字多用表设计背景1.1.1 数字多用表的设计目的和意义数字多用表的设计目的和意义数字多用表是当前电子、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，数字多用表的功能越来越强大，把电量及非电量的测量技术提高到崭新水平。在电子产品的
5、生产设计中，多用表是一种最常见的工具。多用表是采用电路实现对电压，电阻，电流的测量以及显示的测量装置，广泛用于电子产品设计生产过程中，已成为一种不可少的工具。随着数字技术的发展，多用表的数字化给人们生产学习带来了极大的便利，首先，由于采用集成式数字芯片，使得数字多用表的精度大为提高；其次，数字化显示可以给人更直观的信息，缩短了生产时间，提高了生产效率。因此，研究数字式多用表扩大其应用，有着非常现实的意义。1.2 数字多用表的设计依据数字多用表的设计依据根据数字多用表的原理，结合以下的设计要求：设计一个数字多用表，能够测量交、直流电压值，直流电流。实现多级量程的直流电压测量，实现多级量程的交流电
6、压测量，实现多级量程的直流电流测量实现多级量程的电阻测量。由此设想出以下的解决方法，即数字多用表的系统由分流电阻、分压电阻、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。1.3 数字多用表设计任务及要求数字多用表设计任务及要求基于单片机的数字多用表设计2本设计重点要解决的问题是对不同量程的各种测量内容的转换，还有就是各部分电路组合成一个完整的数字多用表，而难点解决的问题就是程序的设计，要保正其可行性从而保证设计的正确性。1.4 数字数字多用表简介多用表简介数字多用表是电子测试领域最基本的工具，也是一种使用广泛的测
7、试仪器。多用表又叫多用表、三用表(A,V, 也即电流，电压，电阻三用）、复用表、万能表，一般多用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等量，有的还可以测交流电流、电容量、电感量，温度及半导体的一些参数。数字多用表，作为现代化的多用途电子测量仪器，主要用于物理、电气、电子等测量领域。数字式多用表的特点：数字式多用表显示直观，测量速度比指针表快，误差也比指针表小，保护电路设计也比指针表要更好，但无法测量快速变化的信号，工作时必须要使用电池。数字式多用表的构成也分为三部分：（1）表头数字式多用表的表头由 A/D 转换器，译码设备，以及显示器组成，其性能指标主要取决于 A/D 转换器的位数，A/D
8、 转换器的位数越高，测量的精度就越高。（2）测量线路测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的电压信号的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成。它能将各种不同的被测量（如电流、电压、电阻等）、不同的量程，经过一系列的处理（如整流、分流、分压等）统一变成一定量限的微小电压信号送入表头进行测量。（3）转换开关转换开关的作用是用来选择各种不同的测量线路，以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关一般有多个，分别标有不同的档位和量程。第二章第二章 数字多用表硬件电路的总体设计数字多用表硬件电路的总体设计2.1 数字多用表的硬件系统设计框架图数字多用表的硬件系统设计框架图如下图 2.1 所示，本多用
9、表由以下几部分功能组成，复位电路、震荡电路、ADC基于单片机的数字多用表设计3输入、被测量显示、超限报警、ADC 使能控制。复位电路用来清零，进行下一次的测量；震荡电路用来消除一些外来干扰，使电路工作更加稳定；ADC 输入则是将输入量进行 AD 转换；测量显示就是显示测量的数值；超限报警部分则是用作当测量量超出量程范围时发出警报，以便提醒用户更改大量程；ADC 使能控制则用来对输入量进行控制，允许输入或者不允许。图 2.1 复位电路复位电路震荡电路震荡电路ADC 输入输入被测量显示被测量显示超限报警超限报警ADC 使能控制使能控制89C52总体电路设计原理图2.2 硬件电路设计方案及选用芯片介
10、绍硬件电路设计方案及选用芯片介绍2.2.1 设计方案设计方案用单片机 STC89C52 与 ADC0809 设计一个数字多用表，配合分流电阻、分压电阻可以测量交、直流电压值，直流电流，四位数码显示。并且有超出量程的情况发生时，蜂鸣器发声报警。2.2.2 STC89C52 芯片功能特性描述芯片功能特性描述STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。 它具有以下标准功能： 8k 字节 Flash
11、，512 字节 RAM， 32 位 I/O 接口，看门狗定时器，内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口。基于单片机的数字多用表设计4图 2-2-2 STC89C52RS 引脚图STC89C52RS 各引脚功能:VCC（40 引脚）：电源电压 VSS（20 引脚）：接地P0 端口（P0.0P0.7，3932 引脚）：P0 口是一个漏极开路的 8 位双向 I/O 口。作为输出端口，每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载，对端口 P0 写入“1”时，可以作为高阻抗输入。P1 端口（P1.0P1.7，18 引脚）：
12、P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O口。在对 Flash ROM 编程和程序校验时，P1 接收低 8 位地址。此外，P1.0 和 P1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX） ，具体参见表 2-2-2：表 2-2-2引脚号功能特性P1.0T2（定时器/计数器 2 外部计数输入），时钟输出基于单片机的数字多用表设计5P1.1T2EX（定时器/计数器 2 捕获/重装触发和方向控制）P2 端口（P2.0P2.7，2128 引脚）：P2 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向I/O 端口。在对 Flash ROM 编程和程序校验期间，P2 也接收高位地址和一些控制信号。P3 端口（P3.0P3.7，1017 引脚）：P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O端口。在对 F
