萬用表的課程設計

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文檔簡介

1、　　數(shù)字萬用表的設計　　院（系）_____________　　專業(yè)______________ 　　班級______________　　姓名______________ &l

2、t;p>　　學號______________ 　　2012年6月21日　　目錄　　1、設計任務................................................................................

3、..........1　　1.1設計目的.......................................................................................1　　1.2設計指標及要求..........................................................

4、....................1　　2、設計思路與總體框圖...................................................................1　　3、系統(tǒng)硬件電路的設計…….........………….....…………..…………….2　　3.1多用表主

5、電路　…….......…………….....……………………..............2　　3.2電阻測量輸入電路………………….....……………………....///..........3　　3.3電壓測量輸入電路……........……………………………………....….4　　3.4電流輸入測量電路....

6、....................................................................5　　4、系統(tǒng)的軟件設計..............……………..............……………………...6　　5、系統(tǒng)的設計仿真............……………..............……………….……..

7、.14　　6、總結(jié)與體會…...........…………...............………………………….…..16　　7、參考文獻....................……….....…………….……………………..17　　1、設計任務<

8、p>　　1．1設計目的　　采用8位8路A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809和AT89S52單片機，設計一臺數(shù)字多用表，能進行電壓、電流和電阻的測量，測量結(jié)果通過LED數(shù)碼管顯示，通過按鍵進行測量功能轉(zhuǎn)換。　　1．2設計指標及要求　　電壓測量范圍0~5V，測量誤差約為0.02V，電

9、流測量范圍1~100mA，測量誤差約為0.5mA，電阻測量范圍0~1000Ω，測量誤差約為2Ω。　　2、設計思路與總體框圖　　1.方案選擇　　用單片機AT89S52與ADC0808設計一個數(shù)字萬用表，配合分流電阻、分壓電阻、基準電阻可以測量直流電壓值，直流電流、直流電阻，四位

10、數(shù)碼顯示。實現(xiàn)各級量程的直流電壓測量，其量程范圍為0—5（V）。實現(xiàn)不同量程的直流電流測量，其量程范圍為0—100（mA）。實現(xiàn)不同量程的電阻測量，其量程范圍為0—1000（Ω）。　　ADC0808是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。首先，利用P0 口數(shù)據(jù)地址復用，將地址通過P0口輸入到單片機中。然后，充

11、分利用單片機強大的運算轉(zhuǎn)化功能將其轉(zhuǎn)成適當?shù)亩M制信號控制數(shù)顯以確保正確的顯示被測量的讀數(shù)。　　2.總體框圖　　圖一：總體框圖　　3、系統(tǒng)硬件電路的設計　　3．1 數(shù)字多用表的主電路</p

12、>　　數(shù)字多表儀表主電路如圖1所示。89S52單片機通過線選方式擴展了A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809和4位LED數(shù)碼管，單片機的P2.7引腳作為ADC0809的片選信號，因此A/D轉(zhuǎn)換器的端口地址為7FFFH.片選信號和信號一起經(jīng)或非門產(chǎn)生ADC0809的啟動信號START和地址鎖存信號ALE。片選信號和信號一起經(jīng)或非門產(chǎn)生輸出允許信號OE，OE=1時選通三態(tài)門使輸出鎖存器中的轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)據(jù)總路線。ADC080

13、9的EOC信號經(jīng)反相后接到89S52的引腳，用于產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換完成中斷請求信號。ADC0809芯片的3位模擬量輸入通道地址輸入端A、B、C分別接到89S52的P0.0、P0.1和P0.2，故只要向端口地址0C000H分別寫入00H~07H，即可啟動模擬量輸入通道0~7進行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809參考正電壓為5V,參考負電壓為0V，時鐘輸入為2MHz。　　圖1 數(shù)字多用表的主電路圖</p&

14、gt;　　單片機的P1.0 ~P1.2引腳通過一個轉(zhuǎn)換開關(guān)接地，通過判斷P1.0 ~P1..2引腳電平的高低，決定是否進行電阻測量、電壓測量或電流測量。　　3.2數(shù)字多用表電阻輸入電路　　圖-2　　圖-2所示為數(shù)字多用表的電阻測量輸入電路。運算放大器的反

15、饋電阻Rx作為待測電阻，通過1K電阻R19接到-5V電源上，假定運算放大器理想，那么放大器的輸出電壓Rv=5×Rx/R19，將Rv送給ADC0809，轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字量為Dv=Rv×255/5。單片機讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，再經(jīng)過逆向運算可得Rx=Dv×R19/255，注意此時得到的Rx是二進制數(shù)，需要轉(zhuǎn)化成十進制數(shù)后才能送給數(shù)碼管顯示，程序中采取用4字節(jié)無符號除法，連續(xù)進行4次除以10的除法，依次取得4位數(shù)值，

16、并且電阻測量范圍只保證在0～　1KΩ范圍內(nèi)誤差不超過2Ω，如果要測量其他電阻，則需該改R19的值。為滿足圖-2電路需要的-5V電源，利用LM324做一個反向電路，將+5V的電源轉(zhuǎn)換成了-5V，如圖-3：　　圖-3　　3.3數(shù)字多用表的電壓測量輸入電路　　圖-

17、4　　圖-4所示為數(shù)字多用表的電壓測量輸入電路，待測電壓經(jīng)過低通濾波器濾除高頻干擾，再經(jīng)過同向放大器送給ADC0809，電壓測量輸入范圍0～５Ｖ，ADC0809的分辨率為8位，測量誤差為5/255=0.02V。　　3.4數(shù)字萬用表的電流測量輸入電路　　圖-5

18、;　　圖-5是數(shù)字萬用表電流測量輸入電路。電流測量范圍為1-100mA，因為ADC0809是電壓轉(zhuǎn)化器，必須將電壓才能進行測量，這可以通過串接電阻RL來實現(xiàn)，注意RL必須很小(如0.1Ω)，否則營銷電流數(shù)值，由于待測電流和RL都很小，RL兩端的電壓也很小，必須將其放大到ADC0809能夠分辨的范圍之內(nèi)。　　4、系統(tǒng)的軟件設計</b

19、>　　數(shù)字多用表的軟件設計如下程序所示，完成堆棧指針初始化之后，通過單片機P1.0—P1.2引腳進行測量功能判斷，根據(jù)不同引腳電平分別進行電阻、電壓或電流測量。每種測量過程都基本相同，先讀取ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，然后進行相應的數(shù)據(jù)處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)送往LED數(shù)碼管進行顯示。　　數(shù)字多用儀表的軟件程序:<

20、p>　　org0000h;單片機復位地址　　ajmp main;轉(zhuǎn)移到主程序處　　org0100h;main被定位在0x0100處　　main: mov sp,#80h ;初始化堆棧指針　　jnbP1.0,cr&

21、lt;/p>　　jnbP1.1,cv　　jnbP1.2,ca　　cr:movR7,#00h　　lcall adc　　LCALL RDAT　　lcallDISPLAY

22、;　　sjmp main　　CV:MOVR7,#01H　　LCALLADC　　LCALL VDAT　　LCALLDISPLAY　　SJMP

23、MAIN　　CA:MOVR7,#02H　　LCALLADC　　LCALLADAT　　LCALLDISPLAY 　　SJMPMAIN</

24、b>　　ADC: MOV A,R7 ;0808 A/D轉(zhuǎn)換子程序　　MOV DPTR,#7FFFH　　MOVX @DPTR,A　　JB P3.3,$　　MOVX A,@DPTR

25、 ;輸入轉(zhuǎn)換結(jié)果　　RET 　　vdat:　　movR2,#00h　　movR3,A　　movR6,#01h

26、　　movR7,#0F4h　　callMULD2;乘以500　　clrC　　movA,r5　　addA,#60h;加96修正&l

27、t;/p>　　movr5,A　　movA,r4　　addcA,#00h　　movr4,A　　movA,

28、r3　　addcA,#00h　　movr3,A　　movA,r2　　addcA,#00h　　movr2,A

29、　　movr0,#30h　　movr1,#34h　　movA,R2　　mov@r1,A　　incr1<

30、;/b>　　movA,R3　　mov@r1,A　　incr1　　movA,R4&l

31、t;p>　　mov@r1,A　　incr1　　movA,R5　　mov@r1,A　　in

32、cr1　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#00h</

33、p>　　incr1　　mov@r1,#0FFh　　callDIVD4;除以255　　movr1,#38h　　mov@r1,#00h

34、;　　incr1　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#0Ah

35、　　callDIVD4　　mov43h,33h　　callDIVD4　　mov42h,33h　　callDIVD4　　mov41h,33h<p&g

36、t;　　movr0,#40h　　mov@r0,#00h　　incr0　　movA,41h　　movDPTR,#SEGMENT7　　movcA,

37、@A+DPTR　　orlA,#80h　　mov@r0,A　　incr0　　movA,42h　　movDPT

38、R,#SEGMENT7　　movcA,@A+DPTR　　mov@r0,A　　incr0　　movA,43h

39、　movDPTR,#SEGMENT7　　movcA,@A+DPTR　　mov@r0,A　　ret　　ADAT:

40、　　movB,A　　movA,#0B6h　　clrC;以下根據(jù)范圍設置數(shù)值以防溢出　　subbA,B　　jcLARGERA<b&g

41、t;　　movA,B　　subbA,#16h　　jcLESSA　　ajmpMIDDLEA　　LARGERA:movA,#0B6h　　ajmpCALCULATE

42、A　　LESSA:movA,#16h　　ajmpCALCULATEA　　MIDDLEA:movA,B　　CALCULATEA:movr2,#0C3h　　movr3,#50h

43、;　　movr6,#00h　　movr7,A　　callMULD2;乘以50000　　clrC　　movA,r5<

44、;p>　　subbA,#70h;以下減去102000　　movr5,A　　mov37h,A　　movA,r4　　subbA,#8Eh&l

45、t;/p>　　movr4,A　　mov36h,A　　movA,r3　　subbA,#01h　　movr

46、3,A　　mov35h,A　　movA,r2　　subbA,#00h　　movr2,A&

47、lt;b>　　mov34h,A　　movr0,#30h　　movr1,#38h　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#01h</

48、p>　　incr1　　mov@r1,#5Eh　　incr1　　mov@r1,#0A0h　　callDIVD4;除以89760&

49、lt;p>　　movr1,#38h　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#0

50、0h　　incr1　　mov@r1,#0Ah　　movDPTR,#SEGMENT7　　callDIVD4　　movA,33h

51、;　　movcA,@A+DPTR　　mov43h,A　　callDIVD4　　movA,33h　　movcA,@A+DPTR

52、;　　mov42h,A　　callDIVD4　　movA,33h　　movcA,@A+DPTR　　cjneA,#3Fh,NOTEQU　　mov

53、A,#00h　　NOTEQU:mov41h,A　　mov40h,#00h　　RET　　rdat:　　movR2,#00h

54、　　movR3,A　　movR6,#03h　　movR7,#0E8h　　callMULD2;乘以1000　　movr0,#30h　　movr1,#34h<

55、;/p>　　movA,R2　　mov@r1,A　　incr1　　movA,R3<

56、;b>　　mov@r1,A　　incr1　　movA,R4　　mov@r1,A　　incr1</b

57、>　　movA,R5　　mov@r1,A　　incr1　　mov@r1,#00h

58、incr1　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#0FFh&l

59、t;/p>　　callDIVD4;除以255　　movr1,#38h　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#00h<b&

60、gt;　　incr1　　mov@r1,#00h　　incr1　　mov@r1,#0Ah　　movDPTR,#SEGMENT7　　callDIVD4;連續(xù)

61、進行4次除以10的操作　　movA,33h;取得10進制值　　movcA,@A+DPTR　　mov43h,A　　callDIVD4　　movA,33h<

62、;/b>　　movcA,@A+DPTR　　mov42h,A　　callDIVD4　　movA,33h　　movcA,@A+DPTR<

63、/p>　　mov41h,A　　callDIVD4　　movA,33h　　movcA,@A+DPTR　　cjneA,#3Fh,NONZERO

64、　　movA,#00h　　NONZERO:mov40h,A　　ret　　DELAY_5ms:movR5,#01h;設置R5初始計數(shù)值　　DELAY_5ms1:movR6,#16h;設

65、置R6初始計數(shù)值　　DELAY_5ms2:movR7,#70h;設置R7初始計數(shù)值　　DELAY_5ms3:djnzR7,DELAY_5ms3;延時時間為 Time=( ( (R7*2)+2+1 )*R6+2+1 )*R5+1　　djnzR6,DELAY_5ms2;

66、　　djnzR5,DELAY_5ms1;　　ret　　SEGMENT7:DB3Fh;7段數(shù)碼管字符0的abcdefg的值,a在最低位,最高位始終保留為0　　DB06h<p&

67、gt;　　DB5Bh　　DB4Fh　　DB66h　　DB6Dh　　DB7Dh　　DB07h</p

68、>　　DB7Fh　　DB6Fh　　DISPLAY:movDPTR,#0fEffh;寫第一位數(shù)碼管　　movr1,#40h　　movA,@r1

69、　　movx@DPTR,A　　setbC　　movP1.4,C　　clrC　　movP1.4,C　　callDELAY_5m

70、s　　setbC　　movP1.4,C　　incr1　　movA,@r1;寫第二位數(shù)碼管　　movx@DPTR,A

71、;　　setbC　　movP1.5,C　　clrC　　movP1.5,C　　callDELAY_5ms

72、　setbC　　movP1.5,C　　incr1　　movA,@r1;寫第三位數(shù)碼管　　movx@DPTR,A　　setbC<

73、/b>　　movP1.6,C　　clrC　　movP1.6,C　　callDELAY_5ms　　setbC<

74、p>　　movP1.6,C　　incr1　　movA,@r1;寫第四位數(shù)碼管　　movx@DPTR,A　　setbC　　mov

75、P1.7,C　　clrC　　movP1.7,C　　callDELAY_5ms　　setbC　　movP1.7,C<

76、;p>　　ret　　;雙字節(jié)二進制無符號數(shù)乘法　　;被乘數(shù)在R2(高位)、R3(低位)中，乘數(shù)在R6(高位)、R7(低位)中。　　;乘積在R2(高位)、R3、R4、R5(低位)中。　　;用到累加器A,B,PSW,R2~R

77、7。　　;永遠不會產(chǎn)生進位。　　;在出口時總是清除C。　　;若結(jié)果超出2個字節(jié)范圍則OV=1。　　MULD2: 　　MOV A,R3

78、;　　MOV B,R7　　MUL AB　　MOV R4,B　　MOV R5,A<b&

79、gt;　　MOV A,R3　　MOV B,R6　　MUL AB　　ADD A,R4　　MOV R4,A<

80、/b>　　CLR A　　ADDC A,B　　MOV R3,A　　MOV A,R2&

81、lt;p>　　MOV B,R7　　MUL AB　　ADD A,R4　　MOV R4,A

82、　MOV A,R3　　ADDCA,B　　MOV R3,A　　CLR A　　RLC A<

83、;/p>　　XCH A,R2　　MOVB,R6　　MULAB　　ADD A,R3&l

84、t;b>　　MOV R3,A　　MOV A,R2　　ADDCA,B　　MOV R2,A　　ORLA,R3

85、　　JZMULD21　　SETBOV　　RET　　MULD21:　　CL

86、ROV　　RET　　;四字節(jié)無符號數(shù)除法　　;R0存放被除數(shù),除數(shù),商數(shù)的地址。　　;從R0開始的連續(xù)四個字節(jié)為結(jié)果的余數(shù),入口時可以為任意，但在出口時發(fā)生變化。　　;其

87、后的連續(xù)4個字節(jié)在入口時是被除數(shù),出口時是商數(shù)。　　;再其后的連續(xù)四個字節(jié)在入口時是除數(shù),出口時保持不變。　　;用到累加器A,B,PSW,R0~R7。　　;如果除數(shù)為零，則置OV=1標志，否則清零。　　;在出口時總是清除C。<

88、;b>　　DIVD4:　　MOVA,R0　　MOVB,A　　ADDA,#08h　　MOVR1,A&

89、lt;p>　　MOVA,#00h　　ORLA,@R1　　INCR1　　ORLA,@R1　　INCR1&l

90、t;/p>　　ORLA,@R1　　INCR1　　ORLA,@R1　　JZDIVD45

91、　　MOVR1,B　　MOVR2,#04h　　DIVD41:　　MOV@R1,#00h　　INCR1　　DJ

92、NZR2,DIVD41　　MOVR3,#20h　　DIVD42:　　MOVR2,#08h　　MOVA,B　　MOVR0,A&

93、lt;/b>　　ADDA,#07h　　MOVR1,A　　CLRC　　DIVD43:

94、MOVA,@R1　　RLCA　　MOV@R1,A　　DECR1　　DJNZR2,DIVD43<p&

95、gt;　　MOVA,R0　　ADDA,#03h　　MOVR1,A　　MOVA,R0　　ADDA,#0Bh&

96、lt;b>　　MOVR0,A　　MOVA,@R1　　SUBBA,@R0　　MOVR4,A　　DECR1

97、　　DECR0　　MOVA,@R1　　SUBBA,@R0　　MOVR5,A　　DECR1

98、　　DECR0　　MOVA,@R1　　SUBBA,@R0　　MOVR6,A　　DECR1

99、　　DECR0　　MOVA,@R1　　SUBBA,@R0　　MOVR7,A<b&g

100、t;　　JCDIVD44　　MOVA,B　　MOVR0,A　　ADDA,#03h　　MOVR1,A<

101、;p>　　MOVA,R4　　MOV@R1,A　　DECR1　　MOVA,R5　　MOV

102、@R1,A　　DECR1　　MOVA,R6　　MOV@R1,A　　DECR1</p&g

103、t;　　MOVA,R7　　MOV@R1,A　　MOVA,R0　　ADDA,#07h　　MOVR1,A<

104、/b>　　INC@R1　　DIVD44:　　DJNZR3,DIVD42　　MOVR0,B

105、;　　CLROV　　CLRC　　RET　　DIVD45:　　SETBOV

106、　　CLRC　　RET　　end　　5、系統(tǒng)的設計仿真　　電壓測量仿真</

107、b>　　電流測量仿真　　電阻測量仿真　　6.1 總結(jié)與體會　　數(shù)字多用表的課程設計，從確定方案、查找資料、仿真電路圖，到最后電路設計實踐，耗時2個星期。

108、數(shù)字多用表的設計方案采取AT89S52單片機結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換器，從而實現(xiàn)對電阻、電流和電壓的測量的方案，從而實現(xiàn)電阻、電流和電壓的數(shù)字化測量。　　本次課程設計，雖然方案基本出來了，但是在硬件制作方面出現(xiàn)了幾個問題，這也暴露出我們知識方面的一欠缺。不足主要體現(xiàn)在以下幾個方面：　　（1）ADC0809的第10腳的時鐘信號，我們是通過單片機編程實現(xiàn)的但是由于頻率

109、過低，只有500KHz，造成LED數(shù)碼管顯示不穩(wěn)定而出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。最終驗收時是通過從外部信號發(fā)生器輸入2MHz時鐘信號解決的。　?。?）萬用板焊接時，由于布線不太合理，使得背面線很零亂。并給后面的線路檢查帶來了不少麻煩。　　（3）對Proteus仿真軟件使用不熟練，使畫仿真圖時遇到不少問題。　?。?）51單片機基

110、礎知識不扎實，電路分析遇到比較多的問題歷經(jīng)兩個星期的課程設計后我深得做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。　　雖然最終的結(jié)果讓人失望，但在此期間我們也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復雜心情，

111、點點滴滴無不令我回味。　　7、參考文獻　　《單片機原理及應用》張毅剛主編高等教育出版社　　《單片機原理實用教程》徐愛鈞編著電子工業(yè)出版社　　《電子技術(shù)基礎》康華光主編高等教育

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