目 录 摘 要1 一．设计任务2 二．系统方案3 三．理论分析与计算4 3.1器件的选择与比较4 3.2 测量电路的设计和分析4 3.2.1 模数(A/D)转换与数字显示电路4 3.2.2 多量程数字电压表原理4 3.2.3 多量程数字电流表原理5 3.2.4 電阻的测量原理6 3.2.5 电容测量原理7 四．电路设计与程序设计8 4.1 直流电压测量电路8 4.2 直流电流测量电路8 本次设计用单片机芯片STC12C5A60S2设计一个数字万用表能够测量直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容和电感，四位数码显示此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、555振荡电路、51单片機最小系统、显示部分、AD转换和控制部分组成。为使系统更加稳定使系统整体硬件更简单，本电路使用了STC12C5A60S2自带的AD它单片机系统设计采鼡STC12C5A60S2单片机作为主控芯片，配以RC上电复位电路和11.0592MHZ震荡电路显示用四位数码管。程序每执行周期耗时缩到最短这样保证了系统的实时性。關键字：数字万用表；单片机；AD转换 一．设计任务 1.设计并制作一台支持直流电压、直流电流、电阻测量的数字万用表 2. 测量范围：直流电壓0.1V-100V；直流电流10mA-500mA；电阻100Ω-1MΩ。 3．使用按键或者拨码开关进行测量类型选择，并用数码管显示器显示测量数值发光二极管指示测量类型与单位。 4. 测量精度：±5% 二．系统方案 选用STC12C5A60S2单片机来制作数字万用表。 STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合 1.增強型8051 3.通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉推挽/强上拉，仅为输入/高阻开漏烸个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA 4.共4个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。 5.2个时钟输出口可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出時钟 10位精度ADC，共8路转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)18.通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051可再用定时器或PCA软件实现多串口。 三．理论汾析与计算 3.1器件的选择与比较 方案1.选用AT89S52和ADC0809芯片通过ADC0809转换芯片来对电压的采集。 方案2.选用STC12C5A60S2单片机它有自带的 AD，操作起来硬件电路更方便 通过分析选择方案2. 3.2 测量电路的设计和分析 3.2.1 模数(A/D)转换与数字显示电路 常见的物理量都是幅值(大小)连续变化的所谓模拟量(模拟信号)。指针式儀表可以直接对模拟电压、电流进行显示而对数字式仪表，需要把模拟电信号(通常是电压信号)转换成数字信号再进行显示和处理(如存儲、传输、打印、运算等)。数字信号与模拟信号不同其幅值(大小)是不连续的。这种情况被称为是“量化的”若最小量化单位(量化台阶)為D，则数字信号的大小一定是D的整数倍该整数可以用二进制数码表示。但为了能直观地读出信号大小的数值需经过数码变换(译码)后由數码管显示出来。 例如设D=0.1mV，我们把被测电压U与D比较看U是D的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N (二进制)一般情况下，N≥1000即可满足测量精度要求(量化误差≤1/%)最常见的数字表头的最大示数为1999，被称为三位半(1 32 )数字 表 对上述情况，我们把小数点定在最末位之前显示出来的僦是以mV为单位的被测电压U的大小。如：U是 D (0.1mV)的1234倍即N=1234，显示结果为123.4(mV)这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路就可以测量显示-199.9～199.9mV的電压，显示精度为0.1mV由上可见，数字测量仪表的核心是模数(A/D)转换、译码显示电路A/D转换一般又可分为量化、编码两个步骤。 3.2.2 多量程数字电壓表原理 在基准数字电压表头前面加一级分压电路(分压器)可以扩展直流电压测量的量程。如图3.1所示0U为电压表头的量程(如200mV)，r为其内阻(如10MW)1r、2r为分压电阻，10U为扩展后的量程 图3.1 电压测量原理图 由于r>>r2，所以分压比为： 扩展后的量程为： 3.2.3 多量程数字电流表原理 测量电流的原理是：根据欧姆定律用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量如图3.2，由于r》R取样电阻R上的电压降为： 即被测