基于单片机的数字万用表设计详解.doc

摘要 本次设计用单片机芯片AT89c51 设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、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，本电路使用了AD0809 数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89S51 单片机作为主控芯片，配以RC上电复位电路和11.0592MHZ 震荡电路，显示芯片用TEC6122，驱动8 位数码管显示。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。 本文全面、深入、系统地介绍了4 3/4位智能数字万用表的系统设计与研究。设计中采用了美国MAXIM公司生产的专配万用表芯片MAX134，以及Intel 公司生产的MCS8051单片机。整个系统结构由MAX134外加一些外围元件构成，然后再与单片机8051相连，驱动LED数码显示。文章主要介绍了MAX134的性能特点、内部结构、数字接口、输入输出数据及一些功能和原理。整个设计包括硬件电路设计及软件设计。硬件电路设计包括处理器、外部设备元件的选择及电路设计，而软件设计则主要是实现仪表的各功能摘 要 i Abstract ii 1. 绪论 4 1.1 数字万用表的主要特点 4 1.2 数字万用表设计背景 6 1.2.1 数字万用表的设计目的和意义 6 1.2.2 数字万用表的设计依据 6 1.2.3 数字万用表的设计目的和意义 6 1.3万用表发展趋势 7 2. 数字万用表总体设计方案 8 2.1数字万用表的基本原理 8 2.2数字万用表的硬件系统设计总体框架图 15 3. 选用芯片介绍及硬件电路设计方案 16 3.1 芯片选择及功能简介 16 3.1.1 AT89c51 芯片功能特性描述 16 3.1.2 ADC0809 介绍 19 3.1.2 TEC6122 简述 21 3.2设计方案及数字万用表的硬件设计 24 3.2.1 设计方案 24 3.2.2 数字万用表的硬件设计 26 3.2.2.1 分模块详述系统各部分的实现方法 26 3.2.2.2 数字万用表控制硬件整体结构图 32 3.2.2.1电路的工作过程描述 32 4. 系统软件与流程图 33 4.1 电路功能模块 33 4.2系统总流程图 33 4.3物理量采集处理流程 35 4.4电压测量过程流程图 36 4.5电流的测量过程流程图 37 4.6电阻的测量过程流程图 38 4.7电容测量过程流程图 39 结 论 40 致 谢 41 参考文献 42 附录 43 1 绪论 随着微电子技术的高速发展，单片机的功能集成化，智能仪器也发展到了一个新的阶段。现在，单片机外围电路正朝着单片集成化、数字化、智能化、网络化、多功能、微功耗、高可靠性的方向发展。单片机与单片系统、智能传感器、网络通信等高新技术的融合，必将成为21世纪新的经济增长点。计算机技术及微电子器件在测量技术中的广泛应用，使智能仪器在测量的准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、运用功能方面或在解决测量技术问题的深度及广度方面有了巨大的发展。本设计是基于MAXIM公司生产的数字万用表专控芯片MAX134设计的智能4 3/4位数字万用表。 数字万用表亦称数字多用表（DMM），其主要特点是显示直观、读数准确、准确度高、分辨力强、功能完善、性能稳定、过载能力强、耗电省、体积小、易于携带。近年来，数字万用表迅速发展，无论是便携式，还是台式万用表在精度、功能和性能上都有较大的提高。现在3 3/4位便携式数字万用表和4 1/2位便携式数字万用表已经成为主流；台式万用表的发展速度更快，已经有几家公司推出单片集成方案，使台式万用表的性能更高、功能更强，价格更加合理。 近年来，我国对智能仪器的研究，无论在生产、科研等方面都取得了很大的进展，但是由于我国发展起步晚，我国现在所用的测量工具都基本上是3 1/2位的数字表，它的准确度都不是很高，而我们这次设计的4 3/4位数字万用表在精确度上提高了一个档次，性能更优越。 本设计采用美国MAXIM公司生产的MAX134为核心芯片，配上INTEL公司推出的8位微处理机MCS8051，控制键盘的输入和数码管的输出，实现电阻/交流电压/直流电压/交－直流电流等的测量，测电压或电阻时还可自动转换量程。数字电压表简称DVM，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数字形式并加以显示的仪表。智能化数字万用表则是大规模集成电路(LSI)、数显技术、计算机技术及自动测试技术(ATE)的结晶。 通过对DVM的扩展，即可形成数字多用表DMM(Digital Multimeter)。因此，数字万用表的功能是电压表上的扩展。数字万用表主要有一下特点： ?显示清晰，