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!
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