【42页】毕业论文_数字式万用表设计.doc文档在线阅读 ㊣ 精品文档 值得下载

显示器的结构及其工作原理锁存器显示电路设计转换电路的设计直流电压测量电路直流电压测量原理直流电压测量电路设计直流电流测量电路集成运算放大器直流电流测量原理直流电流测量电路设计电阻测量电路单片机程序设计开发系统程序主要结构电路的搭建及调试电路的搭建电路的调试测试结果分析总结致谢参考文献附录前言信号测量与分析的意义测量是人们认识客观事物，并用数量概念描述客观事物，进而达到掌握事物本质和揭示自然规律的种手段。

在自然界中对任何被研究的客观事物，若要进行定量的评价，均必须通过测量来实现。

著名俄国科学家门捷列夫说过没有测量，就没有科学，英国科学家库克也认为测量是技术生命的神经系统，这足以说明了测量对发展现代科学技术所起到的作用是非常重要的。

所谓测量，就是被测量和同类标准量进行比较的个实验过程，而这个参考量可以是直接的，也可以是间接的。

列如，天平秤重量，电位差计测电压等都属于直接测量，而电流表测电流，压力表测压力则属于间接测量。

在电子产品的生产设计中，万用表是种最常见的工具。

万用表是采用电路实现对电压，电阻，电流的测量以及显示的测量装置，广泛用于电子产品设计生产过程中，已成为种不可少的工具。

随着数字技术的发展，万用表的数字化给人们生产学习带来了极大的便利，首先，由于采用集成式数字芯片，使得数字万用表的精度大为提高其次，数字化显示可以给人更直观的信息，缩短了生产时间，提高了生产效率。

因此，研究数字式万用表扩大其应用，有着非常现实的意义。

万用表简介万用表是电子测试领域最基本的工具，也是种使用广泛的测试仪器。

万用表又叫多用表三用表也即电流，电压，电阻三用复用表万能表，万用表分为指针式万用表和数字万用表，般万用表可测量直流电流直流电压交流电压电阻等量，有的还可以测交流电流电容量电感量，温度及半导体的些参数。

指针式万用表指针式万用表的特点般指针表可支持最高测量交直流电压，比数字式万用表的量程要高很多。

指针表有个很大优点，就是没有电池照样可以使用但电阻档无法使用，因为指针表内部的电池主要就是给电阻档来使用的，指针式表在精度上不如数字表高，而且读取数据繁琐，误差较大。

指针式万用表的构成分为三部分表头指针式万用表的表头是只高灵敏度的磁电式直流电流表，万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。

表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小，表头的灵敏度愈高。

测电压时的内阻越大，其性能就越好。

测量线路测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路，它由电阻半导体元件及电池组成。

它能将各种不同的被测量如电流电压电阻等不同的量程，经过系列的处理如整流分流分压等统变成定量限的微小直流电流信号送入表头进行测量。

转换开关转换开关的作用是用来选择各种不同的测量线路，以满足不同种类和不同量程的测量要求。

转换开关般有多个，分别标有不同的档位和量程。

数字式万用表数字式万用表的特点数字式万用表显示直观，测量速度比指针表快，误差也比指针表小，保护电路设计也比指针表要更好，但无法测量快速变化的信号，工作时必须要使用电池。

数字式万用表的构成也分为三部分表头数字式万用表的表头与指针式万用表的表头不同，数字式万用表的表头由转换器，译码设备，以及显示器组成，其性能指标主要取决于转换器的位数，转换器的位数越高，测量的精度就越高。

测量线路数字式万用表的测量线路与指针式万用表的测量电路功能相同，都是用来将被测量转换为符合测量原件条件的测量量，它也由电阻半导体元件及电池组成。

数字式与指针式唯的不同是数字式万用表表头输入要求是电压信号，而指针式万用表的表头要求的是电流信号。

转换开关数字式万用表与指针式万用表的转换开关结构功能是样的。

本论文所做的工作本文设计了个含有分段测量电路，转换，单片机运算并控制锁存显示的数字测量系统，最后搭接电路并实现了对电压电流电阻的测量及显示。

本设计所做的工作主要包括以下几个方面查阅相关资料，学习并分析万用表设计方法及原理，并复习软件的使用及版图的设计方法，组建系统的结构图。

根据系统的硬件电路设计框图，按各部分电路的功能设计电路。

根据所设计的电路，购买元器件。

按照硬件电路设计框图依次搭建电路并逐个进行调试。

依次分析处理实验过程中所遇到的问题。

绘制系统电路原理图和版图系统设计数字式万用表的设计构思设计原理数字万用表测量方式简单方便，测量结果直观，受到了广泛的欢迎。

本设计是种基于单片机为基础的简易数字测量仪的设计。

其硬件电路设计由个部分组成转换电路单片机显示系统以及测量输入电路。

转换主要由芯片来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。

数据处理则由芯片来完成，其负责把传送来的数字量经过定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示此外，它还控制着芯片工作。

测量输入电路由基本电子元件构成，可以将不符合测量标准的信号转换为符合测量条件的电压信号。

测量时，被测量经过测量电路，被转换为的电压信号，然后送入逐次渐进型转换器，经过转换器转换为二进制数字信号，再由单片机进行译码计算，并控制数码管显示器显示译码结果，测量者可以直接从数码管显示器上读取测量值。

设计要求以系列单片机为核心器件采用多路模拟量输入电压显示用六位数码管显示，至少能够显示位小数。

尽量使用较少的元器件。

数字电压表可以测量三路直流电压，数字电流表可以测量两路直流电流，电阻测量表可以测量电阻设计思路根据设计要求，选择单片机为核心控制器件转换器采用，与单片机的接口为口和口显示采用六位并联的数码管数码的段码输入，由并行端口产生位码输入，由口的产生电压测量电路由分压电阻实现分级电流测量电路先由分流电阻分流，再由运算放大器转换为电压信号电阻测量电路由电流测量电路改装而成数字式万用表的结构设计数字式万用表进行测量时要根据不同的测量量来选择不同的测量电路，并进行量程分级，因而在设计时，需要单独设计每个测量电路，然后再根据不同量程进行分级。

由于测量时输入的信号类型不同，转换器要求的必须是电压，因而测量电路的构成也是完全不同的。

每个单独的测量电路分别接入转换器，转换器输出端接入单片机接口，由单片机控制显示部分。

其主体设计如图图数字式万用表的结构框图信号处理过程被测量量连接到测量电路，经过测量电路转换为的电压信号，再送入转换器转换为数字信号，最后由单片机进行运算并控制数码管显示器显示出十进制数据。

单片机及显示电路随着电子技术的迅速发展，单片机技术的出现给现代工业测控领域带来了次新的技术革命。

目前，单片机以其高可靠性高性能价格比，在工业控制系统数据采集系统智能化仪器仪表办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走入家庭，洗衣机空调等，到处都可见到单片机的踪影。

在单片机家族的众多成员中，系列单片机以其优越的性能成熟的技术及高可靠性和高性能价格比而成为国内单片机应用领域中的主流。

在本设计中将采用单片机，单片机简介是种低功耗高性能位微控制器，具有在系统可编程存储器。

在单芯片上，拥有灵巧的位和在系统可编程，使得为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活有效的解决方案。

它具有以下标准功能字节，字节，位接口，看门狗定时器，内置，复位电路，三个位定时器计数器，个向量级中断结构，全双工串行口。

图引脚图各引脚功能引脚电源电压引脚接地端口，引脚口是个漏极开路的位双向口。

作为输出端口，每个引脚能驱动个负载，对端口写入时，可以作为高阻抗输入。

端口，引脚口是个带内部上拉电阻的位双向口。

在对编程和程序校验时，接收低位地址。

此外，和还可以作为定时器计数器的外部技术输入和定时器计数器的触发输入，具体参见表表引脚号功能特性定时器计数器外部计数输入，时钟输出定时器计数器捕获重装触发和方向控制端口，引脚口是个带内部上拉电阻的位双向端口。

在对编程和程序校验期间，也接收高位地址和些控制信号。

端口，引脚是个带内部上拉电阻的位双向端口。

在对编程或程序校验时，还接收些控制信号。

口除作为般口外，还有其他些复用功能，见表表引脚号复用功能串行输入口串行输出口外部中断外部中断定时器的外部输入定时器的外部输入外部数据存储器写选通外部数据存储器读选通数码管显示器的结构及其工作原理数码管结构数码管的外形结构如图所示图数码管显示器原理图数码管分类按其内部结构可分为共阴型和共阳型导通时正向压降般为，额定电流为，最大电流为。

数码管工作原理共阳极数码管的个发光二极管的阳极二极管正端连接在起。

通常，公共阳极接高电平般接电源，其它管脚接段驱动电路输出端。