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1、数字多用表设计,课题研究的目的,采用MSC-51系列单片机中的AT89C51作为中心器件来设计数字多用表，并在Keil与Proteus搭建的仿真平台上，以汇编语言作为编程语言进行仿真,课题的说明,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。 本次设计用单片机芯片AT89S52设计一个数字万用表，能够对电流、电压、电阻进行测量。此系统由51单片机最小系统、显示部分、AD数模转换器、振荡电路
2、、控制部分组成。为了使系统整体精度得以保障，本电路使用了74LS347作为数码管锁存器，AD0809数据转换芯片，单片机系统则设计采用AT89S52作为主控芯片，配以11.0592MHZ的振荡电路，驱动4位数码管显示。,硬件设计,本设计需要用到AT89S52、ADC0809、LED数码管、74LS374以及一些运放电路所组成的电阻电压电流的采集电路。,AT89S51,AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）和128 bytes 随机存取数据存储器（RAM- Rando
3、m Access Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪存组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。,ADC0808,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
4、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。,LED数码显示管,本设计所采用的是8段共阴极led数码管。LED显示是用发光二极管显示字段的显示器件，其外形结构如图所示，由图可见它由8个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示09、AF及小数点。 当阳极上的电平为“1”时，该段被点亮，为“0”时就熄灭。它有静态与动态两种驱动方式，一般单片机系统采用动态方式，这是由于静态的是给其通恒定电流需要很多的逻辑电路而是成本增加，动态的只需提供脉
5、冲电流。 它具有价格低、寿命长且电压电流的要求低并容易实现而得到广泛应用,74LS374,74L374为具有三态输出的八 D 边沿触发器, 74LS374 的输出端 O0O7 可直接与总线相连。当三态允许控制端 OE 为低电平时， O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0O7 呈 高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。 当时钟端 CP 脉冲上升沿的作用下，O 随数据 D 而变。 由于 CP 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。 引出端符号： D0D7 数据输入端 OE 三态允许控制端（低电平
6、有效） CP 时钟输入端 O0O7 输出端,硬件设计总结构图,AT89S52,复位电路,振荡电路,测量转换电路,ADC输入,ADC使能控制,LED显示,数码管数据锁存器,数字多用表的电路图,电压与电流数据的测量输入,电压测量图由一个去除高频干扰的低通滤波器与一个同相放大器组成,电流测量是将电流转换为电压进行测量，即通过一个反相缓冲放大器、差分放大电路和同相放大电路,电阻测量图的说明,电阻测量输入电路由一个运算放大器构成反馈放大电路。 假定运算放大器理想，那么RV= 5Rx R19 ，将RV送给ADC0808，转换后得到的数字量为DV= RV255 5 。单片机读取A/D转换数据，在经过逆向运算
7、可得Rx= R19 255 ，注意此时得到的Rx为二进制数，需要转换为十进制数后才能送给数码管显示,电流测量电路的说明,因为ADC0808是电压转换器件，必须将电流转换为电压进行测量，这可以通过串接电阻RL来实现，注意RL必须很小（例如0.1），否则影响电流数值。由于待测电流和RL都很小，RL的两端的电压都很小，必须将其放大到ADC0808能够分辨的范围之内。 假设待测电流的大小为I，RL两端的节点电压分别为VA和VB，VA经过反相放大缓冲之后VC=-VA.VA和VB经过查分反相放大电路得：VD=-(VB-VA)* 29 27 =(VA-VB)* 29 27 =I*RL* 29 27 ，在经过
8、同相放大电路得：AV=VD*(1+ 32 30 )=I*RL* 29 27 *(1+ 32 30 )=I*0.1*352。 将AV送给ADC0808转换后得到数字量为：DAV= 255 5 = 0.1352255 5 = 0189760 5 单片机读取A/D转换数据，在经过逆向运算可得I= 5 0.189760 。,系统流程,org 0000h ； 单片机复位地址 ajmp main 转移到主程序 org 0100h 主程序入口地址 main: mov sp,#80h 初始化堆栈指针 jnb p1.0,cr 测量功能判断 jnb p1.1,cv jnb p1.2,ca cr: mov R7,#
9、00h电阻测量 lcall adc 读取A/D转换器 LCALL RDAT数据处理 lcall DISPLAY调用显示子程序 sjmp main 跳回主程序,cv: mov R7,#01h 电压测量 LCALL ADC LCALL VDA LCALL DIS SJMP MAIN CA: MOV R7,#02H 电流测量 LCALL ADC LCALL ADA LCALL DIS SJMP MAIN,仿真的环境,Proteus软件是英国Labcenter Electronics公司开发的EDA工具软件。和同类软件相比,Proteus更易操作,功能更强大。该软件的特点是集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真等。提供了大量的仿真元件和设备,包括各种单片机、常用逻辑电路和调试工具。,电阻档的仿真,致谢,我能较好的完成数字多用表的设计，离不开沈春林老师的细心帮助和指导，在论文的选题及其写作思路上张老师给予了多次指导，几次修改论文提纲，提出了宝贵意见，并给我们提供了设计所需的参考资料，给我们讲解了闭路电视系统及相关芯片的功能和应用，在此非常感谢沈老师的耐心指导,谢 谢,
