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1、中国电子学会认证EDP-电子设计工程师基于89C52的数字万用表题 目： 基于89C52的数字万用表 姓 名： 考 号： 基于89c52的数字万用表李志鹏测控1601 摘 要：近几年来，电子行业的发展速度相当快，电子行业的公司企业数目也不断增多。这个现象带来的直接结果是电子行业方面的人才需求不断增多。所以，现在大多数高校都开设与电子类相关的专业及课程，为社会培养大量的电子行业的人才。做过电路设计的工作人员或者学生大多数使用万用表来测量一些元件参数或者电路中的电压电流。然而万用表有一定的局限性，它只能测量有限种类的元器件的参数，对于电容和电感等一些电抗元件就无能为力了。所以制作一种简便的电容电感
2、测量仪显得尤为重要，方便电路设计人员或者高校电子类专业的学生测量电路中需要用到的电容及电感的具体值。本次设计的思想是基于以上原因提出来的。该系统以STC89C52单片机为控制核心，搭配必要的外围电路对电阻、电容和电感参数进行测量。系统的基本原理是将电阻阻值、电容容值、电感感值的变化均转换成方波脉冲频率的变化，利用计数器测频后通过单片机做运算，最后计算出待测元件的各个参数并显示在1602液晶屏幕上。系统使用按键选择被测元件类型，使用1602液晶屏作为显示部分。测量时，只需将待测元件引脚放在测试仪的输入端，用按键操作需要测量的参数，便可以很快测出被测元器件的参数，简便易用。实验测试结果表明，本系统
3、性能稳定，测量精度高。关键词：STC89C52单片机、电阻测量、电压测量、电容测量目 录引 言 3第一章 电路方案的比较与论证 3 1.1 电阻测量电路方案的比较与论证 3 1.2 电容测量电路方案的比较与论证 6 1.3 电压测量电路方案的比较与论 8第二章 核心元器件介绍 9 2.1 STC89C52介绍 9 2.2 ADC0809介绍 10 2.3 LM324介绍 12 2.4 NE555介绍 13 2.5 LM7805介绍 15 2.6 1602液晶的介绍 16第三章 电路设计 18 3.1 电源电路设计 18 3.2 电阻测量电路设计 18 3.3 电容测量电路设计 19 3.4 电
4、压测量电路设计 19 3.5 显示电路设计 20 3.6 总体框图 21第四章 程序设计 22 4.1 主程序流程图 22 4.2 电阻测量流程图 23 4.3 电容测量流程图 24 4.4 电压测量流程图 25第五章 电路板制作 27 5.1 PCB电路布线 27 5.2 PCB板制作 27 5.3 元器件焊接 27第六章 电路仿真 27 6.1 电阻测量电路仿真27 6.2 电容测量电路仿真 28 6.3 实验数据记录 28 第七章 心得与体会 30参考文献 31附录一 程序 32附录二 原理图 17附录三 PCB板图 35附录四 元器件清单 36引 言在现代化生产、学习、实验当中，往往需
5、要对某个元器件的具体参数进行测量，在这之中万用表以其简单易用，功耗低等优点被大多数人所选择使用。然而万用表有一定的局限性，比如：不能够测量容，所以制作一个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。现在国内外有很多仪器设备公司都致力于低功耗手持式电抗元器件测量仪的研究与制作，而且精度越来越高，低功耗越来越低，体积小越来越小一直是他们不断努力的方向。该类仪器的基本工作原理是将电阻器阻值的变化量，电容器容值的变化量和电压值的变化量通过一定的调理电路统统转换为电压的变化量或者频率的变化量等等，再通过高精度AD采集或者频率检测计算等方法来得到确定的数字量的值，进而确定相应元器件的具体参数。第一章 电路方案
6、的比较与论证1.1 电阻测量电路方案的比较与论证方案一：利用串联分压原理的方案 R0RxGNDVCC 图1-1串联分压电路图根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。测量待测电阻Rx和已知电阻R0上的电压，记为Ux和U0.方案二：利用直流电桥平衡原理的方案 R2R1GNDVCCGRxR3图1-2 直流电桥平衡电路图根据电路平衡原理，不断调节电位器R3，使得电表指针指向正中间，再测量电位器电阻值。 方案三：利用555构成单稳态的方案 图1-3 555定时器构成单稳态电路图 根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电阻阻值。 由
7、得 上述三种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度极差，方案二需要测量的电阻值多，而且测量调节麻烦，不易操作与数字化，相比较而言，方案三还是比较符合要求的，由于是通过单片机读取转化，精确度会明显的提高。故本设计选择了方案三。1.2 电容测量电路方案的比较与论证方案一：利用串联分压原理的方案（原理图同图1-1）通过电容换算的容抗跟已知电阻分压，通过测量电压值，再经过公式换算得到电容的值。原理同电阻测量的方案一。方案二：利用交流电桥平衡原理的方案（原理图同图1-2） 通过调节Z1、Z2使电桥平衡。这时电表的读数为零。通过读取Z1、Z2、Zn的值，即可得到被测电容的值。方案三：利用555构成单稳
8、态原理的方案图1-4 555定时器构成单稳态电路图 根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电容值。由 若R1=R2,得 上述三种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度极差，方案二需要测量的电容值多，而且测量调节麻烦、电容不易测得准确值，不易操作与数字化，相比较而言，方案三还是比较符合要求的，由于是通过单片机读取转化，精确度会明显的提高。故本设计选择了方案三。1.3 电压测量电路方案的比较与论证方案一：直接将被测电压值输入给模数转换器ADC0809，转换成数字量，再通过单片机计算，可的出被测电压值的大小。方案二：将被测电压分为三个不同的级别
9、：0.000.200、0.2002.00、2.0020.00，分别将这三个档位的电压放大不同的倍数，使其输入模数转换器ADC0809的值在05V直接，便于模数转换器工作。这三个档位可以通过比较输入电压值的大小来自动选择用哪一级的放大倍数。其中输入电压调理电路如图：图1-5 电压输入信号调理电路上述俩种方案从对测量精度要求而言，方案一的测量精度极差，而且测量范围只有05V，范围太小。相比较而言，方案二还是比较符合要求的，由于是通过单片机读取转化，并且通过不同的放大倍数，精确度会明显的提高。故本设计选择了方案二。第二章 核心元件介绍2.1 STC89C52介绍STC单片机的优点：加密性强,很难解密
10、或破解超强抗干扰：1 、高抗静电(ESD保护) 2 、轻松过 2KV/4KV快速脉冲干扰(EFT 测试)3 、宽电压，不怕电源抖动4 、宽温度范围，-4085 5 、I/O 口经过特殊处理 6 、单片机内部的电源供电系统经过特殊处理7 、单片机内部的时钟电路经过特殊处理 8 、单片机内部的复位电路经过特殊处理 9 、单片机内部的看门狗电路经过特殊处理超低功耗：1 、掉电模式：典型功耗0.1 A2 、空闲模式：典型功耗2mA 3 、正常工作模式：典型功耗4mA-7mA 4 、掉电模式可由外部中断唤醒，适用于电池供电系统，如水表、气表、便携设备等.STC89C52单片机最小系统原理图：2.2 AD
11、C0809介绍 (1)AD0809 的逻辑结构ADC0809是8 位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通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。三态输出锁存器用于锁存A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。（2）AD0809 的工作原理IN0IN7：8 条模拟量输入通道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，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条ALE 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。通道选择表如
