论文数字万用表模版Word格式.docx

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绪论

数字万用表亦称数字多用表,简称DMM（DigtialMultimeter）。

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、离散的数字形式并加以显示的仪表。

传统的指针式万用表功能单精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片的数字万用表，精度高、抗干扰能力强，可扩展尾强、集成方便，目前，由各种单片机芯片构成的数字电万用表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。

数字万用表具有以下几点特点：

1．显示清晰直观，计数准确

为了提高观察的清晰度，新型的手持式数字用用表（HDMM）已普遍采用字高为26mm的大屏幕LCD（液晶显示器）。

有些数字万用表还增加了背光源，以便于夜间观察读数。

2．显示位数

数字万用表的显示位数通常为3位半到8位半。

3．准确度高

准确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合。

它表示测量结果与真值的一致程度，也反映了测量误差的大小，准确度愈高，测量误差愈小。

数字万用表的准确度远优于指针万用表。

4．分辨力高

数字万用表在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，称作仪表的分辨力，宏观世界反映了仪表灵敏度的高低。

分辨力随显示位数的增加而提高。

5．测试功能强

数字万用表不公可以测量直流电压（DCV）、交流电压（ACV）

一、数字万用表设计背景

在本章中主要介绍了系统的设计原则和总体方案及系统概述等。

（一）数字万用表的设计目的和意义

数字万用表是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量，已被广泛应用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。

随着时代科技的进步，数字万用表的功能越来越强大，把电量及非电量的测量技术提高到崭新水平。

（二）数字万用表的设计依据

根据数字万用表的原理，结合以下的设计要求：

“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，四位数码显示。

实现多级量程的直流电压测量，其量程X围是200mv、2v、20v、200v和500v。

实现多级量程的交流电压测量，其量程X围是200mv、2v、20v、200v和500v。

实现多级量程的直流电流测量，其量程X围是2mA 

、20mA、200mA、2A和20A。

实现多级量程的电阻测量，其量程X围是2k、20k、200k和2M。

”以及电容测量电路。

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、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。

二、数字万用表总体设计方案

（一）数字万用表的基本原理

数字万用表的基本功能是能够测量交直流电压，交直流电流，还有能够测量电阻，数字万用表的基本组成见图2.1。

图2.1数字万用表的基本组成

（二）数字万用表的硬件系统设计总体框架图

如下图2.2所示，本万用表由以下几部分功能组成，复位电路、震荡电路、ADC输入、被测量显示、超限报警、ADC使能控制。

复位电路用来清零，进行下一次的测量；

震荡电路用来消除一些外来干扰，使电路工作更加稳定ADC输入则是将输入量进行AD转换；

测量显示就是显示测量的数值；

超限报警部分则是用作当测量量超出量程X围时发出警报，以便提醒用户更改大量程；

ADC使能控制则用来对输入量进行控制，允许输入或者不允许。

图2.2总体电路设计原理图

（三）硬件电路设计方案及选用芯片介绍

1．设计方案

用单片机AT89S52与ADC0809设计一个数字万用表，配合分流电阻、分压电阻、基准电阻可以测量交、直流电压值，直流电流、直流电阻，四位数码显示。

实现四级量程的直流电压测量，其量程X围是2v、20v、200v和500v。

实现四级量程的交流电压测量，其量程X围是2v、20v、200v和500v。

实现四级量程的直流电流测量，其量程X围是2mA 

、20mA、200mA和2A。

实现四级量程的电阻测量，其量程X围是2k、20k、200k和2M，并且有超出量程的情况发生时，蜂鸣器发声报警。

2．芯片选择及功能简介

（1）AT89S52芯片功能特性描述

AT89S52引脚框图：

接收低8位地址字节。

表2.1P1口的第二功能

引脚号

第二功能

P1.0

T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVXRI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

结论

数字式万用表内部采用了多种振荡，放大，分频，保护等电路所以功能较多，比如可以测量温度，频率（在一个较低的X围），电容,电感.或做信号发生器等等。

由于内部结构多用集成电路所以过载能力较差.（不过现在有些已能自动换档.自动保护等.但使用较复杂）.损坏后一般也不易修复。

数字式万用表输出电压较低（通常不超过1伏）.对于一些电压特性特殊的元件的测试不便（如,可控硅,发光二极管等），由于数字万用表的测量X围很大，广泛应用于工业领域。

本电路的设计刚比较简单，不过也有它的优点：

高精度、低功耗、量程宽、可扩展性强等。

设计结果综述：

（1）数字万用表完成的功能主要是对电压、电流、电阻的测量，它主要由分流电阻、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。

（2）数字万用表属于一种测量工具，其本身的好坏直接影响到测量结果，因此上面的设计只是设计用来测量电压电流电阻，其它量的测量则要添加扩展功能。

（3）单片机部分跟AD转换部分是整个设计的核心，ADC0809的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。

实际显示的电压值（D/256*VREF）；

AT89S52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，使系统稳定运行。

（4）在本次软件设计过程中，采用的是汇编语言。

（5）对于硬件的制作，由于布线麻烦，零件买不到，还有成本太高等原因，做起来复杂，捍接也很难，以致未能做出实物。

谢辞

本论文是在我的导师战丽红老师的亲切关怀和悉心指导下完成的，老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风X，朴实无华、平易近人的人格魅力深深地感染和激励着我，不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。

本论文从课题的选择到论文的最终完成的每一个环节，都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。

在此，我谨向老师表达我最诚挚的祝福！

向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

同时，我还要感谢我同学和朋友，大学期间一起生活和工作学习的美好时光里，你们给予我的真诚的鼓励和无私的帮助令我终生难忘，与你们相处是我一生中最美好的回忆。

再次，我还要深深地感谢培养我长大、含辛茹苦的父母，谢谢你们！

最后，我向所有评阅论文的老师、专家、教授们一并致以最诚挚的谢意，感谢他们在百忙中为我审阅论文，谢谢！

参考文献

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[2]X伟，王力．protel2004入门与提高．人民邮电．2005

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[5]童诗白．模拟电子技术基础．高等教育．2001

[6]李伯成．微型计算机原理与接口技术．清华大学．2005