一种新型数字式电工仪表的设计.doc

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1、钢铁职业技术学院毕业实践任务书题目：一种新型数字式电工仪表的设计班级：　　　　　　　　　　姓名：　　　　　　　　　　指导老师：　　　　　　　　　　完成日期：　　　　　　　　　　钢铁职业技术学院制2011年3月钢铁职业技术学院毕业实践任务书成绩及评语表姓名性别学号院（系）专业班级评语总评成绩：指导教师（签名）：年月日系（教研室）主任审查意见签字：年月日院领导审定意见签字：年月日备注①论文（设计、报告）成绩按五级记分制（优秀、良好、中等、及格、不及格）；②未安排答辩的学生，答辩成绩注明“未安排答辩”。摘要数字仪表是把连续的被测模拟量自

2、动的变成连续的、用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。数字仪表是将电子技术、算机技术、自动化技术与精密电测量技术密切地结合在一起的一种新型仪表。数字万用表（DMM）是指可以直接测量电流、电压、电阻或其他电参量数的仪表，其功能可以任意组合并以十进制数字显示被测量结果，应用十分广泛。本论文以MCS-51系列单片机为核心，通过ADC0809模数转换器实现对模拟电路中的电流，电压测量结果转换成数字信号并用十进制数值显示。本设计采用程序判断方法,选取不同的电阻组合自动选择模拟量通道。实现再测量过程中自动选择仪表量程，并

3、可以实现对功率。功率因数的测量。关键词单片机；A/D转换器；数字仪表目录1数字万用表原理12系统硬件设计22.1单片机介绍22.1.1AT89C51单片机的特性22.1.2AT89C51单片机的封装22.1.374LS273简介32.1.4ADC0809简介32.2AT89C51单片机最小电路应用42.3单片机与A/D转换器的接口连接电路62.4单片机与LED显示器接口电路82.58255与单片机接口电路及工作方式92.6程序存储器扩展103软件设计113.1主程序设计113.2中断子程序设计123.3显示子程序设计134总结16

4、致谢17参考文献181数字万用表原理在电气、电子、微电子生产和调试过程中经常需要电压、电流、电阻等的数据以确定该产品的性能。在工厂的生产和维修中，测量电压、电流是非常普遍的，所以测量电压、电流的相关仪表也是必不可少的。本文就电工常用仪表万用表加以叙述。功能量程选择R/V转换I/V转换V/V转换A/D转换LED驱动输入被测量LED显示图1-1数字万用表原理框图（1）被测量是要测量单元的对象，通过万用表的两个表笔输入到万用表。（2）功能量程选择是用户更具测量对象的最大值进行估计，通过万用表的旋钮开关选择万用表的相应的量程进行测量。（3

5、）R/V转换是将测量的电阻值通过一些转换电路转换成可以被A/D转换器对应的电压值，以达到转换成数据的目的，I/V转换和V/V转换和其类同。（4）A/D转换是A/D转换器将测量到的电阻、电流、电压的模拟电压信号转换成数字信号。（5）LED驱动是可以使LED显示器进行工作显示的驱动器件，其特点的较大电压电流输出。（6）LED显示是将测量的电阻、电压、电流进行数据显示，使其直观的反映器数值的大小，方便用户读取。设计要求设计制作一个数字式电工仪表，可以测量工频电源的电压、电流、功率和功率因数。基本要求：1.测量交流电压，围为100mV～1

6、00V，误差<1%；2.测量交流电流，围为100mA～2A,误差<1%；3.测量功率，围为0～200W，误差<1%；4.测量功率因数，围为0.5～1,误差<1%。2系统硬件设计2.1单片机介绍单片机的全称是单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）。为了使用方便，它把组成计算机的主要功能部件：中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPROM、E2PROM或FLASH）、定时/计数器和各种输入/输出接口电路等都集成在一块半导体芯片上，构成了一个完整的计算机系统。与通用的计算机不同，单片

7、机的指令功能是按照工业控制的要求设计，因此它又被称为微控制器。MCS51系列单片机是美国Intel公司于1980年推出的一种8位单片机系列。该系列的基本型产品是8051、8031和8751。这3种产品之间的区别只是在片程序存储器方面。8051的片程序存储器（ROM）是掩膜型的，即在制造芯片时已将应用程序固化进去；8031片没有程序存储器；8751部包含有用作程序存储器的4KB的EPROM。由于8051的编程需要制造商的支持，8751的价格昂贵，因此8031获得了更为广泛的使用。MCS51系列单片机优异的性能/价格比使得它从面世以来

8、就获得用户的认可。Intel公司把这种单片机的核，即8051核，以出售或互换专利的方式授权给一些公司，如Atmel、Philips、ADI等。这些公司的这类产品也被称为8051兼容芯片，这些8051兼容芯片在原来的基础上增加了许多特性。本文采用了A