简易数字万用表的设计

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1、目录摘要1一．设计任务2二．系统方案3三．理论分析与计算43.1器件的选择与比较43.2测量电路的设计和分析43.2.1模数(A/D)转换与数字显示电路43.2.2多量程数字电压表原理43.2.3多量程数字电流表原理53.2.4电阻的测量原理63.2.5电容测量原理7四．电路设计与程序设计84.1直流电压测量电路84.2直流电流测量电路84.3电阻测量电路94.4测电容电路94.5测试切换指示电路104.6最小系统电路10五．测试方案及结果115.1硬件调试111.测试仪器112.测试方法115.2软件调试115.3硬件软

2、件联合调试11模块程序设计法的主要优点是：115.4测试流程125.4.1整体测试流程125.4.2电压测试流程125.4.3电阻测量流程135.4.4电流测试流程135.5测试结果135.5.1电流测试结果135.5.2电阻测试结果145.5.3电压测试结果14参考文献15附录一：16摘要本次设计用单片机芯片STC12C5A60S2设计一个数字万用表，能够测量直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容和电感，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、555振荡电路、51单片机最小系统、显示部分、AD转换和控制部分组

3、成。为使系统更加稳定，使系统整体硬件更简单，本电路使用了STC12C5A60S2自带的AD，它单片机系统设计采用STC12C5A60S2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，显示用四位数码管。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。关键字：数字万用表；单片机；AD转换16一．设计任务1.设计并制作一台支持直流电压、直流电流、电阻测量的数字万用表。2.测量范围：直流电压0.1V-100V；直流电流10mA-500mA；电阻100Ω-1MΩ。3．使用按键或者拨码开关进行测量类型选择

4、，并用数码管显示器显示测量数值，发光二极管指示测量类型与单位。4.测量精度：±5%。16二．系统方案选用STC12C5A60S2单片机来制作数字万用表。STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。1.增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼

5、容传统80512.工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.3V（5V单片机）STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V-2.2V（3V单片机）3.通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA。4.共4个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串

6、行通讯的波特率发生器再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。5.2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟。6.外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，PowerDown模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4,T1/P3.5,RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2),CCP1/P1.4(也可通过寄存器设置到P4.3)。7.A/D转换,10位精度ADC，

7、共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)18.通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口。16三．理论分析与计算3.1器件的选择与比较方案1.选用AT89S52和ADC0809芯片，通过ADC0809转换芯片来对电压的采集。方案2.选用STC12C5A60S2单片机，它有自带的AD，操作起来硬件电路更方便。通过分析选择方案2.3.2测量电路的设计和分析3.2.1模数(A/D)转换与数字显示电路常见的物理量都是幅值(大小)连续变化的所谓模拟量(模拟信号)

8、。指针式仪表可以直接对模拟电压、电流进行显示。而对数字式仪表，需要把模拟电信号(通常是电压信号)转换成数字信号，再进行显示和处理(如存储、传输、打印、运算等)。数字信号与模拟信号不同，其幅值(大小)是不连续的。这种情况被称为是“量化的”。若最小量化单位(量化台阶)为D，则数字信号的大小一定是D的整数倍，