单片机数字万用表设计

数字万用表进过几十年的发展，在电子和电气测量中应用广泛。它可以有很多特殊功能，但主要功能就是对电压、电阻和电流进行测量。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。通过大规模集成电路和液晶数字显示，相比于传统的指针式万用表功能单精度低，不能满足测量精度要求，数字万用表有显示清晰直观，计数准确、抗干扰能力强、分辨力高、测试功能强、可扩展尾强、集成方便的优点。 HM000090
   本课题要求设计实现设计一个基于单片机的数字万用表，该万用表以51 单片机作为控制核心，包括各种测量电路、键盘电路、显示电路等。通过按键控制可测量交直流电压、直流电流、电阻和电容元件的值。 工作任务要求能测量交直流电压，测量电压范围1mV-500V，满度相对误差小于1％；能测量直流电流，测量电压范围1mA-10A，满度相对误差小于1％；能测量电阻，测量电压范围1Ω-20MΩ，满度相对误差小于5％。
     根据数字万用表的原理，结合设计要求,由此设想出以下的解决方法，即数字万用表的系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、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。 查看完整请+Q:351916072获取
关键词：数字万用表；单片机；AD转换和控制
1.2 数字万用表的设计要求
课题要求：“（1）能测量交直流电压，测量电压范围1mV-500V，满度相对误差小于1％；（2）能测量直流电流，测量电压范围1mA-10A，满度相对误差小于1％；（3）能测量电阻，测量电压范围1Ω-20MΩ，满度相对误差小于5％。”通过硬件的构造，并编写出相应的程序。对于题目的了解，我是这么设计的，即把数字万用表的系统划分为各个模块，因为电压和电流的测流范围都比较大，所以采用电阻分流和电阻分压、采用基准电阻来测电阻，还有最基本的单片机最小系统、显示模块、报警模块以及AD转换和控制部分模块。
1.3 数字万用表的设计思想和期望成果
      我的设计思想是通过软件结合硬件的方法。先简单对各个芯片介绍，例如STC89S52,ADC0809等，对个芯片的参数和功能做出具体解释，针对每个芯片的用途，把芯片划分在不同的模块里。各个模块有自己的功能，完成每个模块后要进行调试，模块调试完成后再进行整机调试。在整个调试过程中遇到的具体问题和解决问题的方法会提出来。最后对本次设计做出总结。
第2章 数字万用表的设计
2.1 数字万用表的硬件系统设计总体框架图
如图2.1所示，由下面几个部分组成万用表，振荡电路，复位电路，ADC输入，显示被测示数字，测得ADC使能控制。复位电路是用来清零，测量下一个复位电路，为了消除一些外界的干扰，就需要振荡电路，该电路可以工作更稳定，ADC的输入端是用于AD转换的输入，显示测量值的测量表明，报警部件用于当超过该范围的测量，提醒用户改变量; ADC使能控制是用来控制输入量，输入允许。                     
图2.1  总体电路设计原理图
2.2数字万用表的基本原理
本课题要求设计的数字万用表能够测量交流电压，直流电压，直流电流和电阻。一般的数字万用表的组成都是比较简单的，都是采用一块万用表专用的A\D转换芯片和一些外部元件构成。其工作原理主要是把被测量的，电压，电流，交流电压，交流电流，电阻，统一转换为直流电压信号并且衰减至200mV以后送入A/D转换器处理显示，A/D转换器只能识别200mV以下的信号，也就是说不管输入的信号是什么信号，都首先要把它转换为直流电压信号，并且还要经过衰减器将信号衰减到200mV以下送入A/D转换器来处理显示，这就相当于指针万用表的工作原理，我们知道指针万用表的工作原理是利用一个磁电式微安级的直流电流表做表头表头满偏电流一般为几十微安至几百微安表头满偏电流越小则表头灵敏度越高，在表头基础上通过与表头串联电阻进行分压来扩大直流电压档测量量程，通过与表头并联电阻进行分流来扩大直流电流挡测量量程，通过与表头串联电阻分压在加装二极管整理器来扩大交流电压档测量量程把交流信号整流变为直流信号流过表头来测量，指针万用表测量电阻是采用伏安法测电阻也就是说根据流过被测电阻的电流大小来测量电阻的大小，如果被测电阻阻值越大则流过被测电阻的电流就越小则说明被测电阻阻值很大，反之如果被测电阻阻值很小则流过被测电阻的电流也就越大这时候指针偏转的角度也就越大说明被测电阻阻值越小，通过这个原理实现测量电阻的大小。数字万用表的基本原理图如下图
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ABSTRACT  II
第1章 绪论  1
1.1 数字万用表的研究意义..1
1.2 数字万用表的设计要求..2
1.3 数字万用表的设计思想和期望成果.2
第2章 数字万用表的设计3
2.1 数字万用表的硬件系统设计总体框架图3
2.2数字万用表的基本原理3
2.3 各个模块的设计介绍.3
2.3.1模数(A/D)转换电路 .4
2.3.2数字显示电路.6
2.3.3数字直流电压表原理7
2.3.4数字交流电压表原理8
2.3.5 数字电流表原理.9
2.3.6 数字电阻表原理11
第3章 系统软件与流程图.12
3.1 系统总流程图12
3.2物理量采集处理流程.14
3.3电压测量过程流程图.15
3.4电流的测量过程流程图.17
3.5电阻的测量过程流程图.19
参考文献.21
结  论.22
致  谢.23附  录.24 查看完整请+Q:351916072获取

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