基于单片机的数字万用表设计
单片机数字万用表设计
单片机数字万用表设计一、引言单片机数字万用表是一种多功能仪器，可以用于测量电压、电流、电阻等电气参数，广泛应用于电子工程、通信工程、无线电工程等领域。
本文旨在设计一款单片机数字万用表，结合单片机技术和模拟电路设计，实现功能齐全、精准度高、便携性强的数字万用表。
二、设计原理单片机数字万用表的核心部分是其测量模块，该模块能够接收被测电路的输入信号，并通过ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，然后经过单片机处理和显示模块的处理，最终将结果显示在液晶显示屏上。
整个设计流程主要包括以下几个方面：1.信号输入：设计合适的信号输入接口，能够接收被测电路的电压、电流、电阻等信号，并将其传输给ADC。
2.模数转换：通过ADC将模拟电信号转换为数字信号，通常选择12位或16位的ADC，以保证高精度的测量结果。
3.单片机处理：单片机接收ADC传输的数字信号，并进行处理计算，以得出测量结果。
4.显示模块：将测量结果显示在LCD液晶显示屏上，包括数值显示、单位显示等。
5.供电模块：提供适当的电源供电，保证仪器的正常工作。
基于以上设计原理，我们可以开始具体的设计工作。
三、电路设计1.信号输入接口信号输入接口是单片机数字万用表的核心部分之一，它需要能够接收不同类型的信号，包括电压、电流、电阻等。
为了实现这一功能，我们需要设计相应的信号接收电路，可以通过选择不同的接收电阻和放大电路，使之能够适应不同的输入信号。
对于电压信号的输入，可以设计一个简单的分压电路，将被测电路的电压信号转换为适合ADC输入的电压范围。
同时，为了避免输入电阻对被测电路的影响，可以选择高输入阻抗的运放作为信号接收器。
对于电流信号的输入，可以设计一个电流-电压转换电路，将电流信号转换为相应的电压信号，再进行ADC采集。
对于电阻信号的输入，可以设计一个简单的电桥电路，测量电阻值并将其转换为电压信号，再通过ADC进行采集。
2.模数转换模数转换部分选择12位或16位的ADC芯片，可以根据精度需求做适当选择。
基于单片机控制数字万用表论文
基于单片机控制数字万用表论文数字万用表是测量电路中电压、电流、电阻等参数的常用仪器，而数字万用表自身的控制也可以使用单片机来实现。
本文将介绍数字万用表的基本原理、单片机控制原理以及具体实现过程。
数字万用表原理数字万用表主要由模拟前端和数字处理两个部分组成。
简单来说，模拟前端模拟输入信号，然后经过模拟数字转换器转换为数字信号，这些数字信号经过一些处理后由显示装置显示出来。
数字处理器由数字显示、处理电路和自检电路组成，可以显示电压、电流、阻值等参数。
单片机控制原理单片机可以控制数字万用表的测量结果显示，并将测量结果存储在内存中。
如何实现单片机对数字万用表的控制呢？这里我们以AT89S52单片机为例，具体实现原理如下：1.程序开始时，单片机初始化各个端口和寄存器。
2.根据用户输入的测量范围，单片机控制相应的模拟前端电路，例如控制多路开关来切换不同的电压、电流信号等。
3.接下来是测量部分，单片机通过模拟数字转换器将输入的模拟信号转化为数字信号，并进行一系列的数据处理操作。
4.最后由显示装置显示所测量的电压、电流或电阻等参数。
实现过程硬件部分硬件部分主要由AT89S52单片机、MAX7219显示驱动芯片、模拟前端电路等组成。
1.模拟前端模拟前端主要包括采样电路、模拟数字转换电路、防抖电路等。
采样电路负责将电路中的信号输入数字万用表，模拟数字转换电路将采集到的模拟信号转化为数字信号，防抖电路则是为了保证数据的准确性而设置的。
2.显示部分显示部分主要由MAX7219驱动芯片和数码管组成。
MAX7219驱动芯片可以控制多个数码管，可以依次显示所测量的电压、电流或电阻等参数。
3.单片机控制单片机控制部分主要由AT89S52单片机和一些外围电路组成。
单片机需要编写相应的程序，通过控制模拟前端和MAX7219驱动芯片实现数字万用表的测量和显示。
软件部分对于程序的编写，我们需要考虑程序的实际效果以及使用的功能。
下面是本文使用的基本思路：1.初始化程序，包括初始化各个端口和寄存器。
使用单片机制作的毫欧表
单片机与可编程器件时钟信号电平，一般晶振输出信号电平为５Ｖ或３．３Ｖ，对于要求输入时钟信号电平为１．８Ｖ的器件，不能选用晶振来提供时钟信号（如ＶＣ５４０１、ＶＣ５４０２、ＶＣ５４０９和Ｆ２８１Ｘ等）。
（３）可编程时钟芯片电路 其电路较简单，一般由可编程时钟芯片、晶体和两个外部电容构成。
有多个时钟输出，可产生特殊频率值，适于多个时钟源的系统，驱动能力强，频宽最高可达２００ＭＨｚ，输出信号电平一般为５Ｖ或３．３Ｖ，常用器件为ＣＹ２２３８１（封装如图３，其有３个独立的ＰＬＬ，３个时钟输出引脚）和ＣＹ２０７１Ａ（有１个ＰＬＬ，３个时钟输出引脚）。
目前ＴＩ ＤＳＰ工作频率已高达１ＧＨｚ（如最新推出的ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６Ｔ），为降低时钟的高频噪声干扰，提高系统整体的性能，通常设计时使用频率较低的外部参考时钟源，为此须采用可编程时钟芯片电路，它可在在线的情况下，通过编程对系统的工作时钟进行控制，以保证在较低的外部时钟源的情况下，通过其内部集成的ＰＬＬ锁相环的倍频，获得所希望的工作频率，同时通过在ＤＳＰ内部对时钟进行编程控制，也能较好地满足不同应用的要求。
例如对于自动化仪表、便携式仪器以及家电等应用场合，往往希望有较低能耗，这时可通过编程，使ＤＳＰ工作在较低频率，甚至可以设定为固定分频模式，并关断内部的锁相环相关电路，使功耗最小。
而对于数字信号处理以及实时系统，常需要ＤＳＰ工作在高速状态，这时则可通过编程，使系统在完成引导之后，进入到锁相倍频模式，提高系统的工作频率。
有时即使在同一应用中，为了需要也可以通过编程，使系统在不同的阶段工作在不同的频率。
例如系统在引导时工作在较低频率的固定分频模式，正常工作后进入所需频率的锁相倍频模式，而在等待期间则返回到分频模式并关断ＰＬＬ以降低功耗。
一般ＴＩ ＤＳＰ芯片能提供多种灵活的时钟选项，可以使用片内／片外振荡器、片内ＰＬＬ或由硬件／软件配置ＰＬＬ分频／倍频系数。
不同的ＤＳＰ时钟可配置的能力不同，使用前应参考各自的数据手册。
PXI高精度数字万用表的设计与实现
PXI高精度数字万用表的设计与实现
刘洋;王厚军;戴志坚
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2011(34)10
【摘要】介绍基于PXI接口的五位半数字万用表模块的设计与实现方法。
该模块以ES51966为核心,ARM单片机(LPC2103)为控制器,实现了各种电参量的高精度测量以及对测量数据的处理与收发控制,并通过专用PCI接口集成芯片PCI9054实现了PXI接口,从而实现与上位机的通信。
本文重点介绍硬件电路的设计思路、驱动程序的设计流程以及FPGA内部接口转换电路的实现,最后对实际测量结果进行分析,并提出改良方法。
【总页数】4页(P69-71)
【关键词】数字万用表;五位半;ES51966;LPC2103;PXI接口
【作者】刘洋;王厚军;戴志坚
【作者单位】电子科技大学自动化工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP216
【相关文献】
1.高精度数字万用表恒流源和交流测量电路设计 [J], 张斌
2.基于CPLD和单片机实现高精度数字万用表 [J], 戈素贞
3.泰克为复杂设计应用推出高精度台式数字万用表 [J],
4.泰克为复杂设计应用推出高精度台式数字万用表DMM4000 [J],
5.泰克为复杂设计应用推出高精度台式数字万用表 [J],
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单片机AT89S52设计的数字万用表
单片机AT89S52设计的数字万用表目录题目 (1)数字电压表 (1)1设计要求及技术指标 (1)1.1设计要求11.2技术指标12系统的硬件设计 (1)2.1系统的论证及选择12.1.1主控芯片12.1.2显示芯片22.2原理框图22.3单元电路设计32.3.1主控模块32.3.2显示模式53实验调试及结果 (8)3.1调试过程83.2调试结果94参考文献 (10)5元件清单 (11)6附录A 软件编程 (11)7附录B 电路原理图 (20)题目数字电压表1设计要求及技术指标1.1设计要求1、题目：数字电压表2、利用单片机AT89S52与ADC0809设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，电流值及电阻值，LCD液晶显示相应数据。
1.2技术指标1、单片机的定时中断技术2、数字芯片A/D转换技术3、单片机的数据处理技术4、单片机控制的LCD液晶显示技术2系统的硬件设计2.1系统的论证及选择2.1.1主控芯片方案1：选用专用电压转换芯片INC7107实现电压的测量和现实。
缺点是精度比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制。
优点是价格低廉。
方案2：选用单片机AT89S52和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制，用液晶显示出最后的转换电压结果。
缺点是价格稍贵。
优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。
基于课程设计的要求，我们优先选用了：方案2。
2.1.2显示芯片方案1：选用4个单体的共阳数码管，将a—h全部连接起来，然后接到单片机口的I/O上进行控制。
缺点是焊接时比较麻烦，容易出错。
优点是价格比较便宜。
方案2：选用译码芯片74LS47和74LS138配合一个四联的共阳数码管显示。
缺点是价格较贵，焊接麻烦，单片机控制时比较麻烦。
优点是有效的节约了单片机的I/O口资源，适用于单片机I/O口不够用的情况下。
方案3：方案三：采用LCD液晶显示器显示。
而LCD液晶显示则耗能少，能够显示万用表、电压、电流、电阻等汉字，在显示方面更加灵活，而且改变显示时只要改变软件设计就可以，不用改变硬件电路的设计，易于电路的功能扩展。
AT89S52单片机数字万用表附带全部程序
ADC0809芯片简要介绍
ADC0809各脚功能如下：
D7-D0：8位数字量输出引脚。
IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。
VCC：+5V工作电压。
GND：地。
REF（+）：参考电压正端。
REF（-）：参考电压负端。
START：A/D转换启动信号输入端。
ALE：地址锁存允许信号输入端。
（以上两种信号用于启动A/D转换）.
图7
1.6.3电阻测量电路
此电路是将电阻转换为电压信号进行测量，采用四个自锁开关，作为选择测量档位。然后根据虚断原理得到下面公式：
然后送到A/D转换进行测量电压值，经过处理后得到电阻值。
图8
1.6.4ADC0809并行转换电路
将测量电路得到的电压总到ADC0809进行A/D转换，然后送到单片机进行处理。
{
float Vol;
tem;
Vol=Dat*0.019608; //0.019608=5.0/255.0
Vol=Vol*10000.0;
Vol=Vol/1.156;
OE=0;
tem=(int)(Vol);
v0=tem/1000; //千位数
v0=v0+(7<<4);//片选第一位
v1=(tem/100)%10; v1=v1+176;
图5
1.6单元电路设计
下面根据系统框图对各部分电路进行分析。以及对主要芯片进行说明。
1.5
1.6
1.6.1电压测量电路
将被测电压进行分压后得到1/10原电压并输入ADC0809进行模数转换。
图6
1.6.2电流测量电路
电路将模拟被测电流转化为电压，通过改变滑动变阻器大小，经过负反馈放大电路将被测量转化为电压进行测量。
简易数字万用表设计
简易数字万用表设计辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计(论文）题目：简易数字万用表院（系）：电气工程学院专业班级：测控技术与仪器学号： 090301020学生姓名：王英会指导教师:起止时间：2012。
6。
18-2012。
6.29课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室: 测控技术与仪器注：成绩:平时20％论文质量60% 答辩20％以百分制计算摘要本课题介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计.该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块.A/D转换主要由芯片ADC0804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89S52来完成，其负责把ADC0804传送来的数字量经过一定的数据处理，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ADC0804芯片工作.该系统的数字电压表电路简单,所用的元件较少，成本低,且测量精度和可靠性较高。
此数字电压表可以测量0—5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。
关键字：单片机；数字电压表；A/D转换; 80S52；ADC0804目录第1章绪论.................................... 错误!未定义书签。
第2章课程设计的方案. (1)2。
1概述 .................................... 错误!未定义书签。
2.2总体方案比较 ............................. 错误!未定义书签。
第3章硬件设计. (11)3.1电压采集 (4)3.2电流采集 (5)3.2电阻采集 (6)第4章软件设计 (7)4。
1程序设计总方案 (7)4。
2系统子程序设计 (8)第5章误差分析 (9)第6章课程设计总结 (10)参考文献 (11)第1章绪论社会的发展、科技的进步,离不开电子产业的推动。
(整理)单片机做万用表
单片机的数字万用表摘要：本系统是一种基于STC89C52单片机的交直流电压、电流测量和电阻阻值、二极管正向导通压降测量以及三极管h FE值的测量电路。
该设计采用高精度、双积分A/D转换芯片ICL7135构成主要的测量电路，其测量范围广而且可以由继电器的闭合与关断量程自动转换，使用串行5位LED显示电路和发光二极管测量类型以及测量单位的显示电路。
此外，该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强。
关键词：单片机，双积分A/D转换器，量程自动转换1 引言随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，软件技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。
在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。
纵览目前国内外的高精度数字式仪表，硬件电路往往比较复杂，体积比较庞大，不便携带，而且价格比较昂贵。
例如，传统的电桥平衡法等方法在测试过程中不够智能而且体积笨重，价格昂贵，需要外围环境优越，测试操作过程中需要调很多参数，对初学者来说很不方便，当今社会，基于数字显示的仪表虽然已经很成熟了，但是价格和操作简单特别是智能方面有待发展，价格便宜和操作简单、智能化的仪表开发和应用存在巨大的发展空间，本系统正是应社会发展的要求，研制出一种价格便宜和操作简单、自动转换量程、体积更小、功能强大、便于携带的数字式万用表，充分利用现代单片机技术，研究了基于单片机的智能数字式仪表，人机界面友好、操作方便的智能数字式万用表，具有十分重要的意义。
本系统是用模拟电路将待测量转换成0~2.0000V的电压，再经过A/D转换器采集并转换成数字量，然后送入单片机运算、处理以及输出显示，所以用起来非常方便而且准确度高，显示清晰，测量误差保持在5%以内。
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基于STC12c5a40s2单片机的数字万用表的设计
摘要: 文章介绍一种基于STC12c5a40s2单片机的数字万用表,根据数据采集的工作原理以及模块操作思想,设计实现数字万用表,将所测量的数值通过液晶12232进行显示。
该万用表的主控芯片STC12c5a40s2有内置10位A/D转换器,这样减少了外围模块的数量,使这款万用表具有精度高,性价比高,使用方便等特点。
在传统万用表的基础上，该万用表还增加了频率测量和电容电感测量，使它更加具有实用性。
关键词: 数字万用表单片机菜单功能多模块检测
电子科学技术日益发展,电子测量也变的越来越普遍,并且对测量的精度和功能的要求也越来越高，所以数字万用表就成为一种必不可少的测量仪器。
这款数字万用表采用单片机作为测量仪器的主控制器,具有菜单功能，通过菜单进行功能切换。
在测量电压时，具有自动换挡功能，使读数更加准确，而且能够输出频率、波形以及峰值，这是传统万用表无法比拟的特点。
1、硬件设计
数字万用表采用STC12c5a40s2为主处理器,系统主要由信号采集、功能切换电路、功能检测子模块电路、LCD显示等几个模块组成。
该系统供电部分主要由7805芯片构成。
时钟电路采用12M 赫兹的晶振为主控制芯片提供系统工作时钟。
功能切换电路由CD4066与按钮构成，通过单片机一个内置AD通道进行键盘扫描，减少了I/O口的使用，大大节约了单片机片上资源。
当信号进入系统时，通过按钮控制CD4066模拟开关，进行菜单切换，选择需要检测的内容。
进入测量电压部分时，通过另一个CD4066模拟开关进行自动换挡，当检测到电压过小时，先通过OP27对较小电压进行放大，再重新进入单片机。
运用自动换挡，提高了电压数据准确性。
测量交流电时，电压值的测量跟上述一样，而且还增加了测量内容，通过频率计程序检测交流电的频率，使万用表的功能更加齐全。
利用NE5532的反相器制作电流转电压电路，把电流转化成
电压检测，同样经过模拟开关自动换挡，精确度高。
运用OP07产生5V电压，提供给电阻测量模块，将电阻测量转化成电压测量，同样经过模拟开关自动换挡。
把电流与电阻的测量转化成电压测量，简化了测量思想，大大节省了程序空间，提高了运行效率。
通过典型的“三点式振荡”电路把电感测量转化成频率测量，只要通过频率计程序算出频率，就可以计算出电感值；通过充电方法将电容测量转化成时间的测量，而时间就是频率的倒数，所以测量方法与测量电感一样。
显示部分采用LCD12232显示器。
LCD12232显示器内含中文字库，可以输出中文字，设置中文界面，方便使用者阅读。
通过程序设计菜单系统，按钮切换工作界面，使人机交流更加方便。
2、软件设计
软件程序主要包括: 菜单界面程序和子功能模块程序。
整体系统可以完成数值采集、换挡、转换、计算、存储、显示。
菜单界面程序主要进行功能切换，方便人机交流。
子程序模块分为直流电压、交流电压、电流、电阻、电容、电感、电路通断检测。
在交流电模块中，包含峰值、频率、平均值，功能齐全。
特色程序：
1、AD键盘扫描，只用一个AD通道进行键盘扫描，大大节约I/O口；
2、中文菜单界面程序，将每一项功能设计成子菜单，大大方便了人机交流；
3、自动换挡程序，AD通道检测电压，通过程序控制换挡，使输入电压分
成4个档次，分别通过程序减少误差，确保输出数据的精度。
3、工作流程图：
4、结语
本设计方案采用了高性能单片机,其丰富的片内资源,使得外围扩张器件少,体积小,成本较低,便于集成。
经过试验,本文所设计的数字电压表很好地实现了整个样机的功能,各项指标均达到了预先的设计要求。
电路工作稳定,可视化界面显示也正常。
参考文献
[1] 宏晶官网. STC12c5a40s2芯片资料
[2]全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编[M].北京:北京理工大学出版社,2004.
[3]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社,2008.
[4].数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社,2008.。