數(shù)字萬用表課程設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 報 告</p><p>　　題目名稱 </p><p>　　院（系） </p><p>　　課程名稱 </p><p>　　班

2、 級 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><

3、;p>　　起止日期 </p><p>　　成 績 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹的是數(shù)字萬用表的發(fā)展背景和利用單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法設(shè)計一個數(shù)字萬用表。它的具

4、體功能是：測量直流電壓5V擋和50V擋，測量電阻1k歐姆，10k歐姆，100k歐姆，1M歐姆，測量電流。單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)集成了具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種單片機(jī)蜂擁而至，單片機(jī)技術(shù)已成為一個國家現(xiàn)代化科技水平的重要標(biāo)志。本課程設(shè)計的課題是“數(shù)字萬用表的設(shè)計”。主要考核我們對單片機(jī)技術(shù)，編程能力等方面的情況。觀察獨(dú)立分析、設(shè)計單片

5、機(jī)的能力，以及實(shí)際編程技能。</p><p>　　本課程設(shè)計主要解決電阻、交直流電流、交直流電壓的測量，被測量最后都是以電壓的形式送入AD進(jìn)行測量的、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等六個模塊。控制系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0804,顯示部分用1602液晶。 </p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)字萬用表 A/D轉(zhuǎn)換與控制 ADC0804 單片機(jī)</p&g

6、t;<p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This article introduced a digital watch million in the development of the background and the use of a monolithic integrated circuits, the conversion of a w

7、ay d chip design a number of schedule. its function is a dc voltage 5v , to measure the gear and 50v, measured in ohm. resistance 1k 10k the ohm, the ohm, 100k 1m ohms, the current monolithic integrated circuits. a compu

8、ter chip, technical integration VLSI a data processing capability as (arithmetic, logic and data, network interrupt handling)</p><p>　　this course of the important issue of "digital design a million in

9、the design of the" monolithic integrated circuits. the main examination in our ability in technical and programmatic.Programming ability to observe the situation. an independent analysis, designing monolithic integr

10、ated circuits, and practical skills in programming. this course is designed mainly to solve the current, voltage, stc89c52 monolithic integrated circuits, the use of ADC0804 that was liquid crystal. </p><p>

11、　　keyword ： Digital universal meter AD changs and controls ADC0804</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 ……………………………………………………1</p><p>　　ABSTRACT …………………………………………………

12、…………………………2</p><p>　　第1章 緒論…………………………………………………………………………4</p><p>　　1.1萬用表的發(fā)展歷史…………………………………………………………4</p><p>　　第2章 萬用表的介紹，方案選擇……………………………………………5</p><p>　　2．1 萬用表的功能介紹…

13、………………………………………………………5</p><p>　　2.2 萬用表的方案選擇…………………………………………………………6</p><p>　　第3章 萬用表的功能原理與設(shè)計…………………………………………………8</p><p>　　3.1 萬用表的功能原理………………………………………………………8</p><p>　　3

14、.2 萬用表的軟件設(shè)計………………………………………………………12</p><p>　　第4章 萬用表的安裝與調(diào)試……………………………………………………13</p><p>　　4.1 安裝調(diào)試………………………………………………………………13</p><p>　　結(jié)論…………………………………………………………………………………16</p>

15、<p>　　致謝 ………………………………………………………………………………17</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………18</p><p><b>　　附錄 </b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>

16、;　　1.1 萬用表的發(fā)展歷史</p><p>　　數(shù)字萬用表是經(jīng)過歷史慢慢發(fā)展來的。早期的萬用表，使用磁石偏轉(zhuǎn)指針的表盤，與經(jīng)典的電流計相同；現(xiàn)代則采用LCD或VFD（真空螢光顯示器，Vacuum fluorescent display）提供的數(shù)字顯示。模擬萬用表在二手市場上不難找到，但它不太精確，這是因?yàn)檎{(diào)零和從儀表面板上準(zhǔn)確的讀數(shù)都容易產(chǎn)生偏差。有的模擬萬用表，使用真空管來放大輸入的信號，這種設(shè)計的萬用

17、表也被稱為真空管伏特計（VTVM，Vacuum Tube Volt Meters）或真空管萬用表（VTMM，Vacuum Tube Multimeters）。</p><p>　　第二章萬用表的功能介紹</p><p>　　2.1 數(shù)字萬用表簡介</p><p>　　數(shù)字萬用表采用的是數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)字量，加以數(shù)字處理然后再通

18、過顯示器件顯示。這種電子測量的儀表之所以出現(xiàn)，一方面是由于電子計算機(jī)的應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動控制信實(shí)驗(yàn)研究的領(lǐng)域，提出了將各種被觀察量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)碼的要求，即為了實(shí)時控制及數(shù)據(jù)處理的需要；另一方面，也是電子計算機(jī)的發(fā)展，帶動了脈沖數(shù)字電路技術(shù)的進(jìn)步，為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。所以，數(shù)字化測量儀表的產(chǎn)生與發(fā)展與電子計算機(jī)的發(fā)展是密切相關(guān)的；同時，為革新電子測量中的繁瑣和陳舊方式也催促了它的飛速發(fā)展，如今，它又成為向智能化儀表發(fā)

19、展的必要橋梁。</p><p>　　如今，數(shù)字萬用表已絕大部分已取代了傳統(tǒng)的模擬指針式萬用表。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬指針式萬用表功能單一，精度低，讀數(shù)的時候也非常不方便，很容易出錯。而采用單片機(jī)的數(shù)字萬用表由于測量精度高，速度快，讀數(shù)時也非常的方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測量，工業(yè)自動化儀表，自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。</p><p>　

20、　目前實(shí)現(xiàn)萬用數(shù)字化測量的方法仍然模-數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換的方法。而數(shù)字萬用表種類繁多，型號新異，目前國際仍未有統(tǒng)一的分類方法。而常用的分類方法有如下幾種：</p><p>　　按用途來分：有直流數(shù)字萬用表，交、直流數(shù)字萬用表，交直流萬用表等。</p><p>　　按顯示位數(shù)來分：有4位，5位，6位，7位，8位等。</p><p>　　按測量速度來分：有低準(zhǔn)確度，中準(zhǔn)確

21、度，高準(zhǔn)確度等。</p><p>　　按測量速度來分：有低速，中速，高速，超高速等。</p><p>　　在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個被測量。其中，電壓量的測量最為經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測量高精度的電壓，所以數(shù)字萬用表就成為一種必不可少的測量儀器。另外，由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點(diǎn)而倍受用戶青睞，

22、數(shù)字式萬用表就是基于這種需求而發(fā)展起來的，是一種必不可少的電子測量儀表。</p><p>　　2.2 數(shù)字萬用表設(shè)計的兩種方案介紹 選擇</p><p>　　設(shè)計數(shù)字萬用表有多種的設(shè)計方法，方案是多種多樣的，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片的高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導(dǎo)致對模擬數(shù)據(jù)的采集部分的不一致性，進(jìn)而又使對數(shù)據(jù)的處理及顯示的方式的多樣性。又由于在現(xiàn)實(shí)的工作生活中，萬用表的測量范圍

23、是比較大的，所以必須對輸入信號進(jìn)行衰減，而各個數(shù)據(jù)處理芯片的處理電壓范圍不同，則各種方案的分段也不同。下面介紹兩種數(shù)字萬用表的設(shè)計方案。</p><p>　　2.2.1 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)造</p><p>　　A/D這種設(shè)計方案是由模擬電路與數(shù)字電路兩大部分組成，模擬部分包括輸入放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和基準(zhǔn)電壓源；數(shù)字部分包括計數(shù)器、譯碼器、邏輯控制器、振蕩器和顯示器。其中，轉(zhuǎn)換器是它的核

24、心器件，它將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。模擬電路和數(shù)字電路是相互聯(lián)系的，由邏輯控制電路產(chǎn)生控制信號，按規(guī)定的時序?qū)/D轉(zhuǎn)換器中各組模擬開關(guān)接通或斷開，保證A/D轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過計數(shù)譯碼電路變換成段碼，最后驅(qū)動顯示器顯示出相應(yīng)的數(shù)值。此方案設(shè)計其優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)計成本低，能夠滿足一般的電壓測量。但設(shè)計不靈活，都是采用純硬件電路。很難將其在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。</p><p>　　2.2.1由單片機(jī)系統(tǒng)及

25、AD轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)造</p><p>　　這種方案是利用單片機(jī)系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、顯示模塊等的結(jié)合構(gòu)建數(shù)字電壓表。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出來。此方案的原理是模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓端，被測量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測電壓。模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，然后通過對單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時序

26、來采集這些數(shù)字信號，通過一定的算法計算出被測量電量的值。最后單片機(jī)系統(tǒng)將計算好了的被測電量值按一定的時序送入顯示電路模塊加以顯示。</p><p>　　此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點(diǎn)，還能改進(jìn)上一種設(shè)計方案設(shè)計不靈活，難與在原基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展等不足。</p><p>　　根據(jù)上述，我選擇單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)本設(shè)計。使用的基本元器件是：STC89C51單片機(jī)，TLC

27、2543模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，LM339電壓比較器，CD4051模擬開關(guān)，1602液晶顯示器，開關(guān)，按鍵，電容，電阻，晶振，標(biāo)準(zhǔn)電源等等。</p><p>　　第三章 萬用表的功能原理</p><p>　　3.1 DT83B數(shù)字萬用表原理圖</p><p>　　3.2系統(tǒng)的軟件設(shè)計</p><p>　　第四章萬用表的安裝與調(diào)試</p>

28、<p><b>　　4.1制作要求</b></p><p>　　了解數(shù)字萬用表特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。</p><p>　　熟悉萬用表裝配技術(shù)的基本工藝過程。</p><p><b>　　認(rèn)識液晶顯示器件。</b></p><p>　　根據(jù)技術(shù)指標(biāo)測試數(shù)字萬用表的主要參數(shù)。</p>

29、<p>　　安裝制作一臺數(shù)字萬用表。</p><p>　　4.1.1 DT830B數(shù)字萬用表的特點(diǎn)和工作原理</p><p>　　DT830B型便攜式3位半數(shù)字萬用表是常用的數(shù)字式檢測儀表。</p><p><b>　　（1）主要特點(diǎn)</b></p><p>　　▲技術(shù)成熟 主電路采用典型數(shù)字表集成電路IC

30、L7106，久經(jīng)考驗(yàn)、性能穩(wěn)定可靠。</p><p>　　▲性價比高 由于技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛而產(chǎn)生的規(guī)模效益使產(chǎn)</p><p>　　品價格低到需要者皆可擁有。且具有精度高、輸入電阻大、讀數(shù)直觀、功能齊全、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　▲結(jié)構(gòu)合理 采用單板結(jié)構(gòu)，集成電路TCL7106采用COB封裝。只要有一般電子裝配技術(shù)即可成功組裝。</p>

31、<p><b>　?。?）工作原理</b></p><p>　　集成電路ICL7106的技術(shù)資料可查閱有關(guān)資料。有關(guān)3位半數(shù)字萬用表的工作原理，請參見童詩白教授所編《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第二版）（高等教育出版社，p716~737。）</p><p>　　4.2 DT830B數(shù)字萬用表的安裝工藝</p><p>　　DT830B數(shù)字萬用

32、表由機(jī)殼塑料件（包括上下蓋、旋紐）、印制板部件（包括插口）、液晶屏及表筆等組成，組裝能否成功的關(guān)鍵是裝配印制板部件。，整機(jī)安裝過程如下：</p><p>　?。?）印制板的裝配</p><p>　　印制板是雙面板，板的A面是焊接面，中間圓形印制銅導(dǎo)線是萬用表的功能、量程轉(zhuǎn)換開關(guān)電路，如果被劃傷或有污跡，對整機(jī)的性能會影響很大，必須小心加以保護(hù)。</p><p>&

33、lt;b>　　安裝步驟:</b></p><p>　　a.安裝電阻、電容、二極管等。安裝電阻、電容、二極管時，如果安裝孔距＞8mm（例如R8/R9/R*/R21等，絲印圖畫“一”或電阻符號），可進(jìn)行臥式安裝，如果孔距＜5mm、應(yīng)進(jìn)行立式安裝（板上其它電阻、絲印圖畫“O”）。</p><p>　　b.一般額定功率在1/4w以下的電阻可貼板安裝，立裝電阻和電容元件與PCB板的

34、距離一般為0~3mm。</p><p>　　c.安裝電位器、三極管插座。三極管插座裝在A面，而且應(yīng)使定位凸點(diǎn)與外殼對準(zhǔn)、在B面焊接。</p><p>　　d.安裝保險座、插座、R0、彈簧。焊接點(diǎn)時，注意焊接時間要足夠但不能太長。</p><p>　　e.安裝電池線。電池線由B面穿到A面再插入焊孔，在B面焊接。紅線接+，黑線接—。</p><p&g

35、t;　　(2)液晶屏組件安裝</p><p>　　液晶屏組件由液晶片、支架、導(dǎo)電膠條組成。 </p><p>　　液晶片鏡面為正面（顯示字符），白色面為背面，透明條上可見條狀引線為引出線，通過導(dǎo)電膠條與印制板上鍍金印制導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)電連接。由于這種連接靠表面接觸導(dǎo)電，因此導(dǎo)電面被污染或接觸不良都會引起電路故障，表現(xiàn)為顯示缺筆劃或顯示亂字符。因此安裝時務(wù)必要保持清潔并仔細(xì)對準(zhǔn)引線位置。</p

36、><p>　　支架是固定液晶片和導(dǎo)電膠條的支撐，通過支架上面的5個爪與印制板固定，并由四角及中間的3個凸點(diǎn)定位。</p><p><b>　　安裝步驟：</b></p><p>　　a.將液晶片放入支架，支架爪向上，液晶片鏡面向下。</p><p>　　b.安放導(dǎo)電膠條 。導(dǎo)電膠條的中間是導(dǎo)電體，安放時必須小心保護(hù)，用鑷子輕

37、輕夾持并準(zhǔn)確放置。</p><p>　　c.將液晶屏組件安裝到PCB板上。將液晶屏組件放到平整的臺面上，注意保護(hù)液晶面，準(zhǔn)備好印制板。印制板A面向上，將4個安裝孔和1個槽對準(zhǔn)液晶屏組件的相應(yīng)安裝爪。均勻施力將液晶屏組件插入印制板。</p><p>　　d.安裝好液晶屏組件的印制板。</p><p>　　(3)、 組裝轉(zhuǎn)換開關(guān)</p><p>

38、　　轉(zhuǎn)換開關(guān)由塑殼和簧片組成。用鑷子將簧片裝到塑殼內(nèi)，注意兩個簧片位置不對稱。</p><p><b>　　(4)、總裝</b></p><p>　　a.安裝轉(zhuǎn)換開關(guān)/前蓋。</p><p>　　b.將彈簧/滾珠依次裝入轉(zhuǎn)換開關(guān)兩側(cè)的孔里。</p><p>　　c.將轉(zhuǎn)換開關(guān)用左手托起。</p><p

39、>　　d.右手拿前蓋板對準(zhǔn)孔位。</p><p>　　e.將轉(zhuǎn)換開關(guān)貼放到前蓋相應(yīng)位置。</p><p>　　f.左手按住轉(zhuǎn)換開關(guān)，雙手翻轉(zhuǎn)使面板向下，將裝好的印制板組件對準(zhǔn)前蓋位置，裝入機(jī)殼，注意對準(zhǔn)螺孔和轉(zhuǎn)換開關(guān)軸定位孔。</p><p>　　g.安裝兩個螺釘，固定轉(zhuǎn)換開關(guān)，務(wù)必擰緊。</p><p>　　h.安裝保險管（0.2A）

40、。</p><p><b>　　i.安裝電池。</b></p><p>　　j.貼屏蔽膜 。將屏蔽膜上的保護(hù)紙揭去，露出不干膠面，貼到后蓋內(nèi)。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本系統(tǒng)預(yù)計完成任務(wù)書的所有內(nèi)容，如下：</p><p>　　測量對象、

41、范圍及誤差范圍： 電壓 DC：0~20V 誤差<±4%±2個字</p><p>　　AC:0.2~20V （正弦信號）誤差<±5%±2個字</p><p>　　電流 DC：0~500mA 誤差<±2%±2個字</p><p>　　電阻 0~200KΩ 誤差&l

42、t;±3%±2個字</p><p>　　采用LED數(shù)碼顯示，分辨率優(yōu)于0.05%，具有符號辨別和過程量顯示</p><p>　　直流電壓檔最小輸入阻抗≥1MΩ.</p><p>　　具有自動量程轉(zhuǎn)換功能。</p><p>　　由于條件和時間有限，設(shè)計里并未將數(shù)字智能萬用表做的很復(fù)雜。在學(xué)校環(huán)境下，庫元件不夠齊全，導(dǎo)致器件選

43、型受到限制，如沒有后背元件，直接影響設(shè)備的成功率和失敗率，在實(shí)際設(shè)計中可以采用了簡單德的半波整理電路，對交流信號的精確會有一定影響?？傮w來講，整個設(shè)計正能算是一個簡易萬用表，如若作為應(yīng)用，方案仍需改進(jìn)</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本報告在寫作中得到了xx老師，xx老師的大力指導(dǎo)，并為我指導(dǎo)謎津。幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵。

44、xx老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。對xx老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。感謝xx老師等對我的教育培養(yǎng)。他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 吳金戌、沈慶陽、郭庭吉

45、60;《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002 </p><p>　　[2] 楊立、鄧振杰、荊淑霞 《微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)》[M].中國鐵道出版社，2006 </p><p>　　[3] 高峰，《單片微型計算機(jī)與接口技術(shù)》[M].北京：科學(xué)出版社，2003； </p><p>

46、　　[4] 華成英、童詩白 主編，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第四版）[M].高等教育出版社，2006</p><p>　　[5] 閻  石，《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》[M].高等教育出版社，1983年</p><p>　　[6] 張永瑞 《電子測量技術(shù)》[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2000年3月 </p>

47、<p>　　[7] 黃海萍、陳用昌 編 《微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[M].北京：國防工業(yè)出版</p><p>　　[8] 趙繼文.傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計[M].北京：科學(xué)出版社，2002</p><p>　　[9] 郁有文.傳感器原理及工程應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[10]