基于单片机的数字万用表设计word格式

基于单片机的数字万用表设计word格式内容摘要：

数字万用表多量程电阻档电路见图 210： 图 210多量程测电阻原理 由上分析可知： R1=R01=100Ω R2=R02R01=1000100=900Ω R3=R03— R02=9KΩ 图 210 中由正温度系数 (PTC)热敏电阻 R0与晶体管 T 组成了过压保护电路，以防误用电阻档去测高电压时损坏集成电路。 当误测高电压时，晶体管 T 发射极将击穿从而限制了输入电压的升高。 同时 R1 随着电流的增加而发热，其阻值迅速增大，从而限制了电流的增加，使 T 的击穿电流不超过允许范围。 即 T 只是处于软击穿状态，不会损坏，一旦解除误操作， R0和 T都能恢复正常。 8 3 数字万用表 硬件 介绍与设计 如图 31所示，本万用表由以下几部分功能组成，复位电路、震荡电 路、 ADC输入、被测量显示、超限报警、 ADC 使能控制。 复位电路用来清零，进行下一次的测量；震荡电路用来消除一些外来干扰，使电路工作更加稳定； ADC 输入则是将输入量进行 AD转换；测量显示就是显示测量的数值；超限报警部分则是用作当测量量超出量程范围时发出警报，以便提醒用户更改大量程； ADC 使能控制则用来对输入量进行控制，允许输入或者不允许 输入。 图 31 硬件系统设计总体框架图 硬件系统部分芯片介绍 AT89C51 芯片简介 图 32 AT89C51 芯片引脚图 复位电路振荡电路ADC 输入89 C 51被测量显示超限报警ADC 使能控制 9 AT89C51 主要特性 [8]： 1）与 MCS51 兼容 2） 4K 字节可编程 FLASH 存储器 3）寿命： 1000 写 /擦循环 4）数据保留时间： 10 年 5）全静态工作： 0Hz24MHz 6）三级程序存储器锁定 7） 128 8 位内部 RAM 8） 32 可编程 I/O 线 9）两个 16 位定时器 /计数器 10） 5 个中断源 11）可编程串行通道 12）低功耗的闲置和掉电模式 13）片内振荡器和时钟电路 功能特性描述 [9]： AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。 AT89C2051 是一种带 2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器， AT89C2051 是它的一种精简版本。 AT89C 单片机为很多嵌入式控制 系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 AT89C51 提供以下标准功能： 4K 字节 Flash 闪速存储器， 128 字节内部 RAM， 32 个 I/O 口线，两个 16 位定时 /计数器，一个 5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时， AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。 空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时 /计数器，串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 VCC：供电电压。 GND：接地。 10 AT89C51 单片机的 P 口特点 [10]： P0 口： P0口为一个 8位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P0口 的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的低八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0输出原码，此时 P0 外部必须接上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1口作为低八位地址接收。 P2 口： P2口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P2口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行 读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号 [11]。 P3 口： P3口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL 门电流。 当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 ADC0809 芯片介绍 ADC0809 是 CMOS 型的 8位逐次逼近式单片 A/D 转换器。 ADC0809 是带有 8 位 A/D 转换器、 8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻 辑的CMOS 组件。 它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口。 (1) 主要特性 ① 分辨率为 8位。 ② 转换时间 100us。 ③ 单一 +5V 供电电，模拟压输入在 0— +5 V 之间。 ④ 功耗为 15mW。 11 (2) ADC0809 的内部逻辑结构 图 33 ADC0809的内部逻辑结构 上图 33可知， ADC0809 由一个 8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。 多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。 三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 (3) ADC0809 引脚结构 图 34 ADC0809引脚结构图 地址输入和控制线： 4条 ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。 当 ALE 线为高电平时，地址锁存与译8 位模拟开关地址锁存与译码控制与时序SAR树状开关三态输出锁存缓冲器电阻网络ADDAADDBADDCALEIN 7 － IN 0STAR T C LKEOCD 7 D 0V cc GND R EF (+) R EF ( ) OE 12 码器将 A， B， C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。 A， B和 C为地址输入线，用于选通 IN0－ IN7上的一路模拟量输入。 通道选择表如下表所示 [12]。 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 表 35 地址输入线的通道选择 数字量输出及控制线： 11 条 ST 为转换启动信号。 当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行 A/D 转换；在转换期间， ST 应保持低电平。 EOC 为转换结束信号。 当 EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。 OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE＝ 1，输出转换得到的数据； OE＝ 0，输出数据 线呈高阻状态。 D7－ D0为数字量输出线。 CLK 为时钟输入信号线。 因 ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－）为参考电压输入。 (4) ADC0809 应用说明 ： ① ADC0809 内部带有输出锁存器，可以与 AT89c51单片机直接相连。 ② 初始化时，使 ST 和 OE 信号全为低电平。 ③ 送要转换的哪一通道的地址到 A， B， C端口上。 ④ 在 ST端给出一个至少有 100ns 宽的正脉冲信号。 ⑤ 是否转换完毕，我们根据 EOC信号。