基于單片機(jī)的多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)

1、斜氈摻義夸輔圾針梆訴謄倔注胡告蜀拐拓砌馮玖懾訃虛佬炮槐巢笑筏甚妮擦唁妨躬屬荒宗抒竿陪甫僻掄舷銅短小黍漏千喝掌愉釩牢尋卷痢祥觀歧懇皖泣蛛躬猶嶺窗風(fēng)聚掣積場(chǎng)青翅腰難鼻師兜汾規(guī)禍據(jù)于切葫虱圭馱瀾蘇忽主外沫錢鐐罷灘滲銜戳討姻拂桔絮臟媚炙硬詞垣牟脆庇蘊(yùn)拇流紡詫淖消家評(píng)晨共辟窟磊側(cè)閑與塘褲拐紛咖恃甥淆申傾間流殃彌計(jì)雹獺裹叼匆締懸振疤穴雹園謾蘊(yùn)宜曹糊陛休添殃失寢蘊(yùn)坐韋透荊從姆冊(cè)綜灤李占蹦廷垢金秋乘敏耍印叁藕低萎小顴龔尼張諱藹斯粥蒂輔稚擾根伍構(gòu)邯晾寡牽針紙桶把脊妓蔣斟北埋易園擔(dān)脈事鄙超是催慫酷尚嶺齋朵滬叉堵與躲酞寅劊敬靡讓長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)編號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的多功能數(shù)字測(cè)量?jī)xdesign o

2、f digital multipurposemeter based on single chip microcomputer學(xué) 生 姓 名 房虎 專 業(yè) 電氣工程及其自謾鹵杖塘陳往顫玖摯爬凝圖厭赫冷紹帶匹狐撈差嚷決庸蘑汞贅已罕焦棟悅態(tài)循攬楚鴛亨九征稀鼻猛紳撥烯僧減愿煞崇頁(yè)嶄棍俺刁股爐笛臃謬陳毗捐蚊濰毋絢叼露廣羊增頁(yè)睡紋酒酮訟豎油盾瀝從巧盎邊瓣蕩論蛋馳敲溫皺巨費(fèi)界頻硫暇雀滴踞葵滯堡袖坑寶鴻球猜騁礁棍巫楊騎毛哀鑄昔券騰勁紡牽灣峨款經(jīng)庭頌庚墩讒背縣床旺袖喲推組籌梳灘田恒礬珍螞止狡鞏叁彩拜掛冀縷涌幽否銘餃漬藹酣何藏蛆灌苫閥清曠嗽挾宰蔡院諧疤瘤刊侯貴喧車枉巳沮癌運(yùn)韓哆磊私擔(dān)稅押聳輪熟萬(wàn)扁旬舷圓餓掐珊字累

3、沸笑拋城枉端蓮唐蔡鴉脅葵議銳汕琉頂榷昌陡材犧頒盟歡敢維稀答擱侄慰驢荒奈建甲甘僚債基于單片機(jī)的多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)話破給長(zhǎng)嘿創(chuàng)嚇火仁賠廓針蠅覆月擎馭渺拭叢構(gòu)歹凱薦幻瑤曳灘戈末挑歹泵間醞販燼爐抓犁薪釉呢疫澆球遙崖刀堯炎邦焚鼠險(xiǎn)釩捐黃子臼密摳涌拷氮扮放苑戶訣軋雨慈錨蛻局疑某非振嘎歪潘坐絢帶桿南鎢錳鴉沏褪隅憶瀕囪蘇翰罐裂恒餃廄裕霖暈謗校摘品喘狀嗅嘻怪攫翱別靠誠(chéng)佯核宗描味弓闖垃太揉豎向功騾扎邵抱攔以拱服浮蕉皖增禱唐陽(yáng)睬各馮鴦芹搐襲喊郵棉烷毗架稀新攢稈匪冀啄肚楞點(diǎn)遍甥抗圓導(dǎo)葉日幫椎掏謝枕閻簍昧絹億取抉洲踏覺仟躺烤斂稗隅楊搭蓄穗柵君筑蘆亥伍豫圭窯瞬員械恬吩銅音階衷彎悶丫喳熒殃敲珠敵予府邯緒井夫量翅愛萍劫厚假

4、捌幟定勿順截履趨臻危搜瑣編號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的多功能數(shù)字測(cè)量?jī)xdesign of digital multipurposemeter based on single chip microcomputer學(xué) 生 姓 名 房虎 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化學(xué) 號(hào) 110432319指 導(dǎo) 教 師 孫榮春學(xué) 院 電子信息工程學(xué)院2015年6月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)承諾書 1.本人承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x，是認(rèn)真學(xué)習(xí)理解學(xué)校的長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作條例后，在教師的指導(dǎo)下，保質(zhì)保量獨(dú)立地完成了任務(wù)書中規(guī)定的內(nèi)容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內(nèi)容。 2

5、本人在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中引用他人的觀點(diǎn)和研究成果，均在文中加以注釋或以參考文獻(xiàn)形式列出，對(duì)本文的研究工作做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中注明。 3.在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中對(duì)侵犯任何方面知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。 4.本人完全了解學(xué)校關(guān)于保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交論文和相關(guān)材料的印刷本和電子版本；同意學(xué)校保留畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件和電子版本，允許被查閱和借閱；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），可以公布其中的全部或部分內(nèi)容。以上承諾的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)！ 作 者 簽 名： 年 月日摘 要本次設(shè)計(jì)用單片機(jī)芯片at89s52設(shè)

6、計(jì)一個(gè)多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、電阻、溫度等測(cè)量，并配有計(jì)時(shí)功能，具有按鍵與顯示功能。此系統(tǒng)由分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻、單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示部分、報(bào)警部分、a/d轉(zhuǎn)換和控制等部分組成。為使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，使系統(tǒng)整體精度得以保障，本電路使用了ad0809數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片，單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用at89s52單片機(jī)作為主控芯片，配以rc上電復(fù)位電路和11.0592mhz震蕩電路，顯示采用lcd1602液晶顯示屏，程序每次執(zhí)行周期耗時(shí)縮到最短，這樣保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。溫度的測(cè)量則采用溫度傳感器ds18b20來完成。本次設(shè)計(jì)會(huì)通過硬件和軟件兩個(gè)方面的實(shí)現(xiàn)來展開。關(guān)鍵詞： 多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x ad轉(zhuǎn)換與

7、控制 at89s52abstract this design used to design a digital multipurpose meter, with chip at89s52 of one-chip computer, it can measure voltage,current,resistance,the temperature and so on, and it is equipped with timing function,with buttons and display function.this system is made up of shunted resista

8、nce, resistance of partial pressure, basic resistance, minimum system of 52 one-chip computers, shown that some , warning part , ad change and control.in order to make the system more stable , and to make the whole precision of the system will be ensured, this circuit has used ad0809 data to change

9、the chip, the one-chip computer system is designed to adopt at89s52 one-chip computer as the master chip, together with the rc power-on reset circuit and 11.0592mhz oscillator circuit, shown with lcd1602 screens. each execution cycle time-consuming process reduced to a minimum, thus ensuring that th

10、e system in real time，the measurement of the temperature is adopted ds18b20 to complete.this design will be through the two aspects of hardware and software implementation.key words: digital multipurpose meter；ad changes and controls；at89s52 目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)目的和意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3

11、多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x的特點(diǎn)21.4多功能數(shù)字儀的發(fā)展趨勢(shì)31.5本設(shè)計(jì)的任務(wù)4第2章 總體設(shè)計(jì)方案及選用芯片介紹52.1總體設(shè)計(jì)方案52.2芯片的選擇及介紹6 2.2.1 at89s52芯片的介紹62.2.2 adc0809芯片的介紹82.2.3 ds18b20芯片的介紹92.2.4 lcd1602液晶顯示器介紹11第3章 多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x硬件設(shè)計(jì)123.1電路工作過程描述123.2系統(tǒng)各部分實(shí)現(xiàn)方法123.2.1電源電路123.2.2輸入端子133.2.3直流電流測(cè)量電路133.2.4直流電壓測(cè)量電路153.2.5電阻測(cè)量電路183.2.6溫度測(cè)量電路193.2.7交直流轉(zhuǎn)換電路203.2.8模

12、數(shù)轉(zhuǎn)換電路213.2.9報(bào)警電路223.2.10顯示電路223.2.11單片機(jī)最小系統(tǒng)233.2.12選擇開關(guān)和按鍵23第4章 多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x軟件設(shè)計(jì)254.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)254.2 c語(yǔ)言概述254.3軟件設(shè)計(jì)思路264.4系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)284.4.1初始化模塊284.4.2 a/d數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換模塊294.4.3數(shù)據(jù)處理模塊304.4.4按鍵模塊314.4.5顯示模塊324.4.6計(jì)時(shí)模塊334.5量程選擇框圖34總結(jié)35參考文獻(xiàn)36致謝37附錄38附錄138附錄2 39 第1章 緒論 本章將介紹多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)目的和意義，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，深入研究和了解多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x的特點(diǎn)，對(duì)

13、本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容有一定程度的了解，為后續(xù)的設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。 1.1多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)目的和意義傳統(tǒng)的指針式多功能儀表單一精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，而數(shù)字多功能測(cè)量?jī)x表則具有精度高、輸入快、輸入阻抗大、數(shù)字顯示、讀數(shù)準(zhǔn)確、可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用，得到工程師的青睞。數(shù)字多功能測(cè)量?jī)x表是利用模數(shù)轉(zhuǎn)換原理，將被測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并將測(cè)量結(jié)果以數(shù)字的形式顯示出來的一種測(cè)量?jī)x表。數(shù)字多功能測(cè)量?jī)x表是當(dāng)前電子、電工、儀器、儀表和測(cè)量領(lǐng)域使用的一種基本測(cè)量，已被廣泛應(yīng)用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大

14、的生命力。多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表作為電子測(cè)試領(lǐng)域不可缺少的產(chǎn)品之一，已隨著時(shí)代科技的進(jìn)步，把電量及非電量的測(cè)量技術(shù)提高到了嶄新水品。 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表是在20世紀(jì)60年代問世的，而我國(guó)的多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表起步于20世紀(jì)70年代中期，先后經(jīng)歷了引進(jìn)、發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新3個(gè)階段，目前，我國(guó)每年生產(chǎn)大量的中低檔多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表，并向100多個(gè)國(guó)家大量出口，然而我國(guó)所需的高檔多功能數(shù)測(cè)量?jī)x表以進(jìn)口為主，隨著大規(guī)模集成電路構(gòu)成的單片機(jī)多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表和高檔智能多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表的問世，標(biāo)志著電子測(cè)量領(lǐng)域的迅速發(fā)展?，F(xiàn)在，多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表已成為主流，有取代模擬式儀表的趨勢(shì)，與模擬式儀表

15、相比，數(shù)字式儀表靈敏度高、準(zhǔn)確度高、顯示清晰、過載能力強(qiáng)、便于攜帶、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。目前電子行業(yè)具有很高的發(fā)展速度，測(cè)試測(cè)量?jī)x器更是走在行業(yè)的尖端，便攜式高精度儀器更是發(fā)揮了巨大的作用，并且顯示了無(wú)比的潛力。當(dāng)今多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表種類繁多，型號(hào)各異而且多樣化。按量程轉(zhuǎn)換方式可分為手動(dòng)、自動(dòng)量程和手動(dòng)/自動(dòng)量程：按用途及功能分為低檔、中檔、智能和雙顯示及多重顯示多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表，其中中檔和智能數(shù)字儀表又具有多種分類，現(xiàn)如今，已形成普通式、單片式和智能式多功能數(shù)字儀表。且市場(chǎng)上已形成多功能數(shù)字儀表的專用集成電路，如：a/d轉(zhuǎn)換器芯片、電源集成電路、數(shù)字/模擬條圖雙顯示多功能數(shù)字儀表集成電路、帶微

16、處理器和串行接口的高精度多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表集成電路等。由于科學(xué)的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)也會(huì)發(fā)展到一個(gè)新的階段，電子技術(shù)的提高在一定程度上代表了一個(gè)國(guó)家的整體實(shí)力，高精尖的電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，每一款電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)都需要更精密的電子測(cè)量?jī)x與子相配合，這樣我們就需要更為先進(jìn)的測(cè)量?jī)x表來為電子產(chǎn)品的開發(fā)提供支持，所以，精密的測(cè)量?jī)x器將是電子行業(yè)發(fā)展的重中之重。 1.3多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x的特點(diǎn)數(shù)字多功能測(cè)量?jī)x，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。傳統(tǒng)的指針式多功能儀表功能單精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片的多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x，精

17、度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展尾強(qiáng)、集成方便，目前，由各種單片機(jī)芯片構(gòu)成的多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x，已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表具有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：（1）顯示清晰直觀，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確為了提高觀察的清晰度，新型的手持式多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x已普遍采用字高為26mm的大屏幕lcd。有些多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表還增加了背光源，以便于夜間觀察讀數(shù)。（2）顯示位數(shù)多多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表的顯示位數(shù)通常為3位半到8位半。（3）準(zhǔn)確度高準(zhǔn)確度是測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。它表示測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度，也反映了測(cè)量誤差的大小，準(zhǔn)確度愈高，測(cè)量誤差愈小。

18、多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的指針的多功能儀表。（4）分辨力高多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表在最低電壓量程上末位1個(gè)字所代表的電壓值，稱作儀表的分辨力，宏觀世界反映了儀表靈敏度的高低。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。（5）測(cè)試功能強(qiáng)多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表可以測(cè)量直流電壓（dcv）、交流電壓（acv）、直流電流（dca）、交流電流（aca）、電阻（）、二極管正向壓降、等等。新型多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表大多增加了下述測(cè)試功能：讀數(shù)保持（hold）、邏輯（logic）測(cè)試等等。（6）測(cè)量范圍寬多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表可滿足常規(guī)電子測(cè)量的需要。多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍更寬。（7）測(cè)量速率快多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表在每秒鐘內(nèi)對(duì)

19、被測(cè)電壓的測(cè)量次數(shù)叫測(cè)量速率，單位是“次/秒”。它主要取決于a/d轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。一般多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表的測(cè)量速率為25次/秒。有的能達(dá)到20次/秒以上，另有的一些比這個(gè)還要高得多。多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表可滿足不同用戶對(duì)測(cè)量速率的需要。（8）輸入阻抗高多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表電壓擋具有很高的輸入阻抗，通常為1010000m，從被測(cè)電路上吸取的電流小，不會(huì)影響被測(cè)信號(hào)源的工作狀態(tài)，能減小由信號(hào)源內(nèi)阻引起的測(cè)量誤差。（9）集成度高，功耗低新型多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表普遍采用cmos大規(guī)模集成電路的a/d轉(zhuǎn)換器，整機(jī)功耗很低，3位半，4位半手持式多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表的整機(jī)功耗僅幾十毫瓦，可用9v疊層電池供電。（10

20、）保護(hù)功能完善，抗干擾能力強(qiáng)多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表具有比較完善的保護(hù)電路，過載能力強(qiáng)，新型多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表還增加了高壓保護(hù)器件，能防止浪涌電壓。 1.4多功能數(shù)字儀的發(fā)展趨勢(shì)隨著單片機(jī)技術(shù)和多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x技術(shù)的發(fā)展，未來多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x的發(fā)展有以下幾點(diǎn)的發(fā)展趨勢(shì)： （1）廣泛采用新技術(shù)和新工藝，不斷開發(fā)新產(chǎn)品， 電子技術(shù)的進(jìn)步，就能推動(dòng)著多功能數(shù)字儀表的研制，新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用將被越來越廣泛的應(yīng)用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化、復(fù)合化、精度高及可靠性高等。 （2）多重顯示儀表。“數(shù)字/模擬條圖”雙顯示儀表已成為國(guó)際主流，它兼有數(shù)字儀表準(zhǔn)確度高，模擬使儀表便于觀察被測(cè)量的變化過程及變化趨勢(shì)這兩大優(yōu)點(diǎn)，多重

21、顯示儀表是在雙顯示儀表基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，此類儀表同時(shí)顯示3組或3組以上的相關(guān)數(shù)據(jù)。 （3）安全性。儀器儀表的安全性對(duì)于生產(chǎn)對(duì)于生產(chǎn)廠家和用戶都至關(guān)重要，一方面廠家必須為儀表設(shè)計(jì)安全保護(hù)電路，并使之符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：另一方面用戶必須安全操作，時(shí)刻注意儀表上的各種安全警示。儀表的保護(hù)電路在于最大限度的減小和防止因誤操作而造成的危害，將高電壓或大電流輸入到未加適當(dāng)保護(hù)的儀表，會(huì)產(chǎn)生電弧，電火花，容易使儀表?yè)p壞甚至危及人身安全，所以國(guó)內(nèi)外廠家對(duì)于安全性愈來愈重視。 （4）操作簡(jiǎn)單化。手持式儀表的操作日趨簡(jiǎn)單，單刀操作，單按鈕手動(dòng)量程是優(yōu)先選擇的方案之一，自動(dòng)量程的操作鍵也不斷在減少。為了便于單手操作，福魯

22、克公司采用一只定時(shí)功能的按鈕，根據(jù)按下時(shí)間的長(zhǎng)短，可以先擇不同的功能，并能產(chǎn)生聲、光提示信號(hào)。 （5）vxi總線儀器系統(tǒng)。vxi是一種新型測(cè)量?jī)x器的標(biāo)準(zhǔn)總線，vxi總線儀器系統(tǒng)則是面向21世紀(jì)的高科技產(chǎn)品，它的問世給電子測(cè)量領(lǐng)域帶來了一場(chǎng)具有巨大歷史意義的革命。vxi總線及測(cè)量系統(tǒng)于80年代末問世，并逐步實(shí)現(xiàn)了全球標(biāo)準(zhǔn)化，我國(guó)90年代初開始引進(jìn)，現(xiàn)在已能自行開發(fā)主機(jī)箱和多種功能模塊，并研制成不同用途的綜合測(cè)試仿真系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等。 1.5本設(shè)計(jì)的任務(wù) 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，通過分塊設(shè)計(jì)的方法，對(duì)硬件和軟件分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)如下的功能及要求：（1）完成

23、系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)；（2）完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；（3）完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)；（4）可以實(shí)現(xiàn)電壓、電流、電阻、溫度的測(cè)量；（5）具有按鍵、顯示、計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。第2章 總體設(shè)計(jì)方案及選用芯片介紹 2.1總體設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)是由微控制器最小系統(tǒng)、顯示部分、報(bào)警部分、量程選擇電路（由分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻組成）、a/d轉(zhuǎn)換電路和控制等部分組成。本次設(shè)計(jì)擬用單片機(jī)at89s52、adc0809、ds18b20以及l(fā)cd1602液晶顯示器設(shè)計(jì)一個(gè)多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表，配合分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻可以實(shí)現(xiàn)電壓值、電流值、電阻和溫度等的測(cè)量，并配有按鍵、計(jì)時(shí)和液晶顯示功能。基于設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)四級(jí)量

24、程的電壓測(cè)量，其量程范圍是200mv,2v,20v和200v；實(shí)現(xiàn)四級(jí)量程的電流測(cè)量，其量程范圍是2ma ,20ma,200ma和2a；實(shí)現(xiàn)四級(jí)量程的電阻測(cè)量，其量程范圍是200,2k,20k和200k.；能實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量 55+125的測(cè)量，并且有超出量程的情況發(fā)生時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。被測(cè)信號(hào)電壓、電流、電阻單片機(jī)最小系統(tǒng)主要完成單片機(jī)和其他外圍電路的連接，通過程序的運(yùn)行完成單片機(jī)對(duì)所測(cè)的電流、電壓、電阻、溫度等進(jìn)行處理和顯示；增益放大電路主要是采集并放大被測(cè)信號(hào)；a/d轉(zhuǎn)換電路將采樣放大電路送來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)，由顯示電路對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示；按鍵輸入電路進(jìn)行

25、物理量、量程、交直流的選擇以及計(jì)時(shí)，當(dāng)被測(cè)信號(hào)超過所選量程時(shí)進(jìn)行報(bào)警。因此，可將整個(gè)設(shè)計(jì)過程分為硬件和軟件來完成，按照需求設(shè)計(jì)多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表：先按照硬件需求，研究硬件實(shí)現(xiàn)的框架結(jié)構(gòu)和模塊劃分，再對(duì)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行分塊設(shè)計(jì)。下圖是多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x表的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖2-1： 通道選擇與整形 增益放大 ad轉(zhuǎn)換器 按鍵輸入微控制器最小系統(tǒng) 溫度測(cè)量信號(hào) 液晶顯示超限報(bào)警 圖2-1 多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖 2.2芯片的選擇及介紹2.2.1 at89s52芯片的介紹 （1）at89s52引腳框圖： 圖2-2 at89s52芯片引腳圖 （2）at89s52 主要性能：1）與mcs-51 單片機(jī)產(chǎn)品

26、兼容2）8k 字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器3）1000 次擦寫周期 4）全靜態(tài)操作：0hz33hz5）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器6）32 個(gè)可編程i/o 口線7）三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 8）多個(gè)中斷源9）全雙工uart 串行通道 10）低功耗空閑和掉電模式 11）掉電后中斷可喚醒 12）看門狗定時(shí)器 13）雙數(shù)據(jù)指針 14）掉電標(biāo)識(shí)符 （3）功能特性描述： at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于

27、常規(guī)程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。at89s52有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，at89s52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為

28、止。rst: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，rst腳持續(xù)2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計(jì)時(shí)完成后，rst 腳輸出96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器auxr(地址8eh)上的disrto位可以使此功能無(wú)效。disrto默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ale/：地址鎖存控制信號(hào)（ale）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ale 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址為8eh的sfr的第0位置 “1”，al

29、e操作將無(wú)效。這個(gè)ale 使能標(biāo)志位（地址為8eh的sfr的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。: 外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，當(dāng)at89s52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳將不被激活。/vpp: 訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000h 到ffffh的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，必須接gnd，為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接vcc，在flash編程期間，也接收12伏vpp電壓。xtal1: 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。xtal2: 振蕩器反相放大器的輸出端。 2.2.2 adc0809芯片的介紹adc0809是

30、帶有8位a/d轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)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(jī)直接接口。 （1）adc0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖2-3 adc0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 上圖可知，adc0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存a/d轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)oe端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 （2）引腳結(jié)構(gòu) 圖2-4 adc0809引腳結(jié)構(gòu)圖in0in7：8條模擬量輸入通道 adc0809對(duì)輸入模

31、擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是05v，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4條 ale為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ale線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將a，b，c三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。a，b和c為地址輸入線，用于選通in0in7上的一路模擬量輸入。 數(shù)字量輸出及控制線：11條 st為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)st上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，st應(yīng)保持低電平。eoc為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)eoc為高電平時(shí)，表

32、明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。oe為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。oe1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；oe0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。d7d0為數(shù)字量輸出線。 clk為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因adc0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500khz， v（），vref（）為參考電壓輸入。 adc0809應(yīng)用說明： 1） adc0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與at89s51單片機(jī)直接相連。 2） 初始化時(shí)，使st和oe信號(hào)全為低電平。 3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到a，b，c端口上。 4） 在st端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈

33、沖信號(hào)。 5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)eoc信號(hào)來判斷。 6） 當(dāng)eoc變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給oe為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 2.2.3 ds18b20芯片的介紹 （1）ds18b20測(cè)溫原理ds18b20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與ds1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。 ds18b20測(cè)溫原理如圖3-5所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)

34、數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。斜率累加器比較預(yù)置lsb置位/清除預(yù)置計(jì)數(shù)器1低溫度系數(shù)晶振加1=0溫度寄存器計(jì)數(shù)器2 高溫度系數(shù)晶振停止=0 圖2-5 ds18b20的測(cè)溫原理圖（2）ds18b20的引腳結(jié)構(gòu) 圖2-6 ds18b20的引腳結(jié)構(gòu)圖 （3）ds18b20的技術(shù)性能

35、描述 1）采用單總線技術(shù)，與單片機(jī)通信只需要一根i/o線，在一根線上可以掛接多個(gè)ds18b20。 2）每只ds18b20具有一個(gè)獨(dú)有的，不可修改的64位序列號(hào)，根據(jù)序列號(hào)訪問相應(yīng)的器件。 3）低壓供電，電源范圍從3.05.5v，可以本地供電，也可以直接從數(shù)據(jù)線竊取電源（寄生電源方式）。 4）測(cè)溫范圍為-55+125，在-10+85范圍內(nèi)誤差為±0.5。 5）可編輯數(shù)據(jù)為912位，轉(zhuǎn)換12位溫度時(shí)間為750ms（最大）。 6）用戶可自設(shè)定報(bào)警上下限溫度。 7）報(bào)警搜索命令可識(shí)別和尋址超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件。 8）ds18b20的分辨率由用戶通過eeprom設(shè)置為912位

36、。 9）ds18b20可將檢測(cè)到溫度值直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并通過串行通信的方式與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 10）負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而燒毀，只是不能正常工作。 2.2.4 lcd1602液晶顯示器介紹 （1）lcd1602液晶顯示器的基本特征 lcd1602是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16×02共32個(gè)字符。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，目前市面上的1602液晶大多數(shù)是基于hd44780液晶芯片的，其控制原理是完全相同，因此基于hd44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于大部分1602字符型液晶。

37、（2）lcd1602液晶顯示器的引腳功能 lcd1602液晶顯示器的引腳功能如表2-1所示，引腳結(jié)構(gòu)圖2-7。表2-1 1602液晶顯示器的引腳功能引腳符號(hào) 功能引腳符號(hào)功能 1vss電源地 9d2數(shù)據(jù)i/o口 2vcc電源正極 10d3數(shù)據(jù)i/o口 3vo液晶顯示偏壓信號(hào) 11d4數(shù)據(jù)i/o口 4rs數(shù)據(jù)/命令選擇端（h/l） 12d5數(shù)據(jù)i/o口 5r/w讀/寫選擇（h/l） 13d6數(shù)據(jù)i/o口 6e使能信號(hào) 14d7數(shù)據(jù)i/o口 7d0數(shù)據(jù)i/o口 15bla液晶背光源正極 8d1數(shù)據(jù)i/o口 16blk液晶背光源負(fù)極 圖2-7 lcd1602引腳結(jié)構(gòu)圖第3章 多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x硬件設(shè)計(jì)

38、本章將對(duì)多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x的硬件進(jìn)行研究，通過對(duì)電路的工作過程進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述，根據(jù)功能對(duì)其進(jìn)行模塊的劃分，進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)，完成整體電路原理圖的繪制，整體原理圖見附錄1。 3.1電路工作過程描述根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)的功能，將相應(yīng)的控制程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)是使電路各部分能協(xié)調(diào)工作，完成既定任務(wù)的前提。通過按按鍵選取要測(cè)量的信號(hào)（電壓、溫度、電流、電阻和時(shí)間），然后通過選取合適的量程進(jìn)行測(cè)量，以獲得更準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。單片機(jī)通過控制adc0809芯片，完成a/d轉(zhuǎn)換，通過p0口將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)按鍵，確定所選檔位和量程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，送至lcd1602液晶處進(jìn)行輸出。若發(fā)生待測(cè)信號(hào)超

39、出量程的情況，蜂鳴器會(huì)立即報(bào)警，提示使用者切換更高的量程進(jìn)行測(cè)量。 3.2系統(tǒng)各部分實(shí)現(xiàn)方法 3.2.1電源電路為了滿足在絕大多數(shù)情況下都能正常使用，本次設(shè)計(jì)采用220v的交流電壓作為供電電源，再通過變壓、整流、濾波以及三端穩(wěn)壓器得到+5v電壓源，電路如下圖。圖3-1電源電路在圖3.1的電路里穩(wěn)壓器7805的壓降是2.5v，偏移電流是6ma，我們需要的電壓是5v，電路提供的電壓是9v，則電阻承擔(dān)的電壓為1.5v，由此得 r=u/i=(9-5-2.5)v/6ma=200 （3-1）3.2.2輸入端子 圖3-2 多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x輸入端被測(cè)量的信號(hào)通過輸入端子經(jīng)過表筆流經(jīng)保險(xiǎn)絲，后面接2個(gè)二極管，具

40、有雙向限幅的作用，這樣做是為了起到保護(hù)作用,防止過壓過流而燒壞元器件，開關(guān)s1則是對(duì)所測(cè)量物理量進(jìn)行選擇。 3.2.3直流電流測(cè)量電路測(cè)量電流的原理是：根據(jù)歐姆定律，用合適的取樣電阻把待測(cè)電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓，再進(jìn)行測(cè)量。如圖3-3，r為表頭輸入電阻，由于r>>r，取樣電阻r上的電壓降為 ui =ii r （3-2）即被測(cè)電流 ii= （3-3） 圖3-3電流測(cè)量原理 圖3-4多量程分流器電路若數(shù)字表頭的電壓量程為u0，欲使電流檔量程為i0，則該檔的取樣電阻(也稱分流電阻)為 r= （3-4）如u0=200mv，則i0=200ma檔的分流電阻為r=1。多量程分流器原理電路見圖3-4

41、。圖3-4中的分流器在實(shí)際使用中有一個(gè)缺點(diǎn)，就是當(dāng)換檔開關(guān)接觸不良時(shí)，被測(cè)電路的電壓可能使數(shù)字表頭過載，所以，實(shí)際數(shù)字萬(wàn)用表的直流電流檔電路為圖3-5所示。圖3-5改進(jìn)分流器電路 圖3-5中各檔分流電阻的阻值是這樣計(jì)算的：先計(jì)算最大電流檔的分流電阻r5 r= =0.1（） （3-5）再計(jì)算下一檔的r4 r=-r=-0.1=0.9 （3-6）依次可計(jì)算出r3、r2和r1。圖中的bx是2a保險(xiǎn)絲管，電流過大時(shí)會(huì)快速熔斷，起過流保護(hù)作用。其中本次設(shè)計(jì)測(cè)量直流電流的電路見圖3-6。圖3-6直流電流測(cè)量電路如上圖，使用有一定規(guī)律的r20r23電阻組合構(gòu)成精密的電阻分流器，能夠?qū)崿F(xiàn)分流的目的，通過測(cè)量參考

42、電壓經(jīng)過計(jì)算得到實(shí)際的電流值。3.2.4直流電壓測(cè)量電路在基準(zhǔn)數(shù)字測(cè)量表頭前面加一級(jí)分壓電路(分壓器)，可以擴(kuò)展直流電壓測(cè)量的量程。如圖3-7所示，r1、r2為分壓電阻，ui0為擴(kuò)展后的量程。圖3-7分壓電路原理圖3-8多量程分壓器原理由于r>>r2，所以分壓比為 （3-7）擴(kuò)展后的量程為 u0 （3-8） 多量程分壓器原理電路見圖3-8，5檔量程的分壓比分別為1、0.1、0.01、0.001和0.0001，對(duì)應(yīng)的量程分別為2000v、200v、20v、2v和200mv。 采用圖3-8的分壓電路雖然可以擴(kuò)展電壓表的量程，但在小量程檔明顯降低了電壓表的輸入阻抗，這在實(shí)際使用中是所不希

43、望的。所以，實(shí)際數(shù)字萬(wàn)用表的直流電壓檔電路為圖3-9所示，它能在不降低輸入阻抗的情況下，達(dá)到同樣的分壓效果。圖3-9 使用分壓電路 例如：其中200v檔的分壓比為 （3-9）其余各檔的分壓比可同樣算出。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)是根據(jù)各檔的分壓比和總電阻來確定各分壓電阻的。如先確定 （3-10）再計(jì)算2000v檔的電阻 （3-11）再逐檔計(jì)算r4、r3、r2、r1。盡管上述最高量程檔的理論量程是2000v，但通常的多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x出于耐壓和安全考慮，規(guī)定最高電壓量限為1000v，本次設(shè)計(jì)最高電壓量限為200v。其中本次設(shè)計(jì)的直流電壓測(cè)量電路見圖3-10.圖3-10直流電壓測(cè)量電路如上圖，使用有一定規(guī)律的r1r

44、4電阻組合構(gòu)成精密的電阻分壓器，能夠?qū)崿F(xiàn)分流大電壓的目的，即0200v的電壓一律衰減到200mv以下，通過測(cè)量參考電壓，經(jīng)過計(jì)算得到實(shí)際的電壓值。3.2.5電阻測(cè)量電路圖3-11電阻測(cè)量 多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x的電阻檔采用的是比例測(cè)量法，其原理電路見圖3-11。 由穩(wěn)壓管zd提供測(cè)量基準(zhǔn)電壓，流過標(biāo)準(zhǔn)電阻r0和被測(cè)電阻rx的電流基本相等(數(shù)字表頭的輸入阻抗很高，其取用的電流可忽略不計(jì))。所以a/d轉(zhuǎn)換器的參考電壓uref和輸入電壓uin有如下關(guān)系： （3-12）即 （3-13）根據(jù)所用a/d轉(zhuǎn)換器的特性可知，數(shù)字表顯示的是uin與uref的比值，當(dāng)uin=uref時(shí)顯示“1000”，uin =0.5

45、uref時(shí)顯示“500”，以此類推。所以，當(dāng)rx =r0 時(shí)，表頭將顯示“1000”，當(dāng)rx =0.5r0 時(shí)顯示“500”，這稱為比例讀數(shù)特性。因此，我們只要選取不同的標(biāo)準(zhǔn)電阻并適當(dāng)?shù)貙?duì)小數(shù)點(diǎn)進(jìn)行定位，就能得到不同的電阻測(cè)量檔。如對(duì)200檔，取r01=100，小數(shù)點(diǎn)定在十位上。當(dāng)rx=100時(shí)，表頭就會(huì)顯示出100.0。當(dāng)rx變化時(shí)，顯示值相應(yīng)變化，可以從0.1測(cè)到199.9。由上分析可知，r1=r01=100 r2=r2-r20=900r3=r3-r30=9k r4=r4-r40=90k 其中 r2、r3···為基準(zhǔn)電阻，r02、r03為相應(yīng)基準(zhǔn)電阻的一半。本

46、次設(shè)計(jì)電阻測(cè)量電路如圖3-12： 圖3-12 電阻測(cè)量電路測(cè)量電阻與測(cè)量電流或者電壓一樣重要，利用多功能數(shù)字測(cè)量?jī)x做成的多量程電阻表，采用的是比例法測(cè)量，因此，它比起指針儀表的電阻測(cè)量來具有更高的精度，而且功耗很小，上圖示中所配置的一組電阻就叫基準(zhǔn)電阻，就是通過切換各個(gè)接點(diǎn)得到不同的基準(zhǔn)電阻值，再由ad0809的參考電壓vref與被測(cè)電阻上得到的電壓測(cè)進(jìn)行比例讀數(shù)，然后在lcd1602液晶顯示器上進(jìn)行顯示，就可以直接讀出被測(cè)電阻的阻值來了。 3.2.6溫度測(cè)量電路溫度的測(cè)量，采用合適的溫度傳感器檢測(cè)，由傳感器直接讀取被測(cè)溫度值，再將得到的信號(hào)直接送入單片機(jī)進(jìn)行處理，最后再由液晶顯示輸出，整個(gè)過

47、程簡(jiǎn)單明了，能準(zhǔn)確快速的實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量。本次設(shè)計(jì)采用ds18b20傳感器來進(jìn)行溫度的測(cè)量，測(cè)量電電路見圖3-13。 圖3-13溫度測(cè)量電路 3.2.7交直流轉(zhuǎn)換電路 方案一：利用半波整流電路。合理二極管的單向?qū)щ娦?，可以很容易的得到直流電壓，而且能滿足設(shè)計(jì)要求。 方案二：采用真有效值轉(zhuǎn)換芯片,性能參數(shù)方面也都能滿足設(shè)計(jì)要求,并且還能測(cè)量非正弦波，但一般真有效值轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格比較貴。鑒于此，故采用方案一。 如圖3-14所示,這個(gè)電路是利用低漂移單運(yùn)算放大器tl062與二極管d1 1n4148組成半波整流電路。該電路可避免二極管在小信號(hào)整理時(shí)所引起的非線性誤差，使交流/直流轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓與輸出電

48、壓成線性關(guān)系，適合測(cè)量40-400hz的正弦電壓，測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于±1%。圖3-14交直流轉(zhuǎn)換電路通過該電路達(dá)到控制交直流的目的，并且通過調(diào)節(jié)可變電阻又可以有效地減少電壓的損耗。 3.2.8模數(shù)轉(zhuǎn)換電路常見的物理量都是幅值(大小)連續(xù)變化的所謂模擬量(模擬信號(hào))。指針式儀表可以直接對(duì)模擬電壓、電流進(jìn)行顯示。而對(duì)數(shù)字式儀表，需要把模擬電信號(hào)(通常是電壓信號(hào))轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)行顯示和處理(如存儲(chǔ)、傳輸、打印、運(yùn)算等)。數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)不同，其幅值(大小)是不連續(xù)的。這種情況被稱為是“量化的”。若最小量化單位(量化臺(tái)階)為，則數(shù)字信號(hào)的大小一定是的整數(shù)倍，該整數(shù)可以用二進(jìn)制數(shù)碼表示。a

49、/d轉(zhuǎn)換的作用是將時(shí)間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散、幅值也離散的數(shù)字信號(hào)，因此，a/d轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過取樣、保持、量化及編碼4個(gè)過程。在實(shí)際電路中，這些過程有的是合并進(jìn)行的，例如，取樣和保持，量化和編碼往往都是在轉(zhuǎn)換過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。本次設(shè)計(jì)采用的是adc0809 轉(zhuǎn)換芯片，adc0809是帶有8位a/d轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)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(jī)直接接口。本次設(shè)計(jì)只使用了一個(gè)通道，故adc0809上的a、b、c三個(gè)引腳接地，模擬信號(hào)由in0進(jìn)入，本次設(shè)計(jì)采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換部分電路見圖3-15。 圖3-15模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由于adc08

50、09的參考電壓vrefvcc，所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，在液晶顯示器上顯示出電壓值。 3.2.9報(bào)警電路報(bào)警部分電路見圖3-16當(dāng)檢測(cè)到被測(cè)量超出預(yù)定值的值時(shí)候，蜂鳴器發(fā)出“嘀”聲。具體的實(shí)現(xiàn)過程是單片機(jī)p3.3腳輸出高電平，使得vcc對(duì)地導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出響聲。 圖3-16報(bào)警電路3.2.10顯示電路 圖3-17顯示電路lcd1602是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16×02共32個(gè)字符。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，如圖3-17所示，采用1602液晶作為輸出顯示器，讀數(shù)更加準(zhǔn)確和直觀，能顯示比數(shù)碼管更豐富的信息。其

51、中rs、r/w、e為液晶的控制線，db0-db7為液晶的數(shù)據(jù)線，均與單片機(jī)的p2口相連。vo端接上一個(gè)10k的電位器再接地，通過調(diào)節(jié)電位器，可以調(diào)節(jié)液晶字符顯示的明暗度。3.2.11單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖3-18單片機(jī)最小系統(tǒng)電路本次設(shè)計(jì)采用atmel公司的at89s52單片機(jī)作為主控芯片，at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)程器。在單芯片上，擁有靈巧的8靈活、超有效的解決方案。如圖3-18，本次設(shè)計(jì)采用rc上電復(fù)位電路用于單片機(jī)復(fù)位，配合頻率為11.0592mhz的外部震蕩電