基于89C52的数字万用表设计毕业设计论文.docx
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基于89C52的数字万用表设计毕业设计论文
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
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
引言……………………………………………………………………………3
第1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2章核心元器件介绍………………………………………………………9
2.1STC89C52介绍……………………………………………………9
2.2ADC0809介绍………………………………………………………10
2.3LM324介绍…………………………………………………………12
2.4NE555介绍…………………………………………………………13
2.5LM7805介绍………………………………………………………15
2.61602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
5.1PCB电路布线………………………………………………………27
5.2PCB板制作…………………………………………………………27
5.3元器件焊接…………………………………………………………27
第6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1章电路方案的比较与论证
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
R0
Rx
GND
VCC
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
R2
R1
GND
VCC
Rx
R3
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1-3555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
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构成单稳态原理的方案
图1-4555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：
0.00~0.200、0.200~2.00、2.00~20.00，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0~5V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0~5V，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2章核心元件介绍
2.1STC89C52介绍
STC单片机的优点：
★加密性强,很难解密或破解
★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，-40℃~85℃
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<0.1μA
2、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：
2.2ADC0809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
IN0－IN7：
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0－5V，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IN0－IN7上的一路模拟量输入。
通道选择表如下表所示。
CBA选择的通道
000IN0
001IN1
010IN2
011IN3
100IN4
101IN5
110IN6
111IN7
数字量输出及控制线：
11条
ST为转换启动信号。
当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D 转换；在转换期间，ST应保持低电平。
EOC为转换结束信号。
当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。
OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。
OE=1，输出转换得到的数据；OE=0，输出数据线呈高阻状态。
D7－D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线。
因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，
VREF（+），VREF（－）为参考电压输入。
（3）、ADC08
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