數(shù)字萬用表課程設計

1、<p>　　課 程 設 計 報 告</p><p>　　題目名稱 </p><p>　　院（系） </p><p>　　課程名稱 </p><p>　　班

2、 級 </p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師 </p><

3、;p>　　起止日期 </p><p>　　成 績 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹的是數(shù)字萬用表的發(fā)展背景和利用單片機，A/D轉換芯片結合的方法設計一個數(shù)字萬用表。它的具

4、體功能是：測量直流電壓5V擋和50V擋，測量電阻1k歐姆，10k歐姆，100k歐姆，1M歐姆，測量電流。單片機是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術集成了具有數(shù)據處理能力(如算術運算，邏輯運算、數(shù)據傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)。隨著單片機技術的飛速發(fā)展，各種單片機蜂擁而至，單片機技術已成為一個國家現(xiàn)代化科技水平的重要標志。本課程設計的課題是“數(shù)字萬用表的設計”。主要考核我們對單片機技術，編程能力等方面的情況。觀察獨立分析、設計單片

5、機的能力，以及實際編程技能。</p><p>　　本課程設計主要解決電阻、交直流電流、交直流電壓的測量，被測量最后都是以電壓的形式送入AD進行測量的、A/D轉換、數(shù)據處理及顯示控制等六個模塊?？刂葡到y(tǒng)采用STC89C52單片機，A/D轉換采用ADC0804,顯示部分用1602液晶。 </p><p>　　關鍵字：數(shù)字萬用表 A/D轉換與控制 ADC0804 單片機</p&g

6、t;<p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This article introduced a digital watch million in the development of the background and the use of a monolithic integrated circuits, the conversion of a w

7、ay d chip design a number of schedule. its function is a dc voltage 5v , to measure the gear and 50v, measured in ohm. resistance 1k 10k the ohm, the ohm, 100k 1m ohms, the current monolithic integrated circuits. a compu

8、ter chip, technical integration VLSI a data processing capability as (arithmetic, logic and data, network interrupt handling)</p><p>　　this course of the important issue of "digital design a million in

9、the design of the" monolithic integrated circuits. the main examination in our ability in technical and programmatic.Programming ability to observe the situation. an independent analysis, designing monolithic integr

10、ated circuits, and practical skills in programming. this course is designed mainly to solve the current, voltage, stc89c52 monolithic integrated circuits, the use of ADC0804 that was liquid crystal. </p><p>

11、　　keyword ： Digital universal meter AD changs and controls ADC0804</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 ……………………………………………………1</p><p>　　ABSTRACT …………………………………………………

12、…………………………2</p><p>　　第1章 緒論…………………………………………………………………………4</p><p>　　1.1萬用表的發(fā)展歷史…………………………………………………………4</p><p>　　第2章 萬用表的介紹，方案選擇……………………………………………5</p><p>　　2．1 萬用表的功能介紹…

13、………………………………………………………5</p><p>　　2.2 萬用表的方案選擇…………………………………………………………6</p><p>　　第3章 萬用表的功能原理與設計…………………………………………………8</p><p>　　3.1 萬用表的功能原理………………………………………………………8</p><p>　　3

14、.2 萬用表的軟件設計………………………………………………………12</p><p>　　第4章 萬用表的安裝與調試……………………………………………………13</p><p>　　4.1 安裝調試………………………………………………………………13</p><p>　　結論…………………………………………………………………………………16</p>

15、<p>　　致謝 ………………………………………………………………………………17</p><p>　　參考文獻 …………………………………………………………………………18</p><p><b>　　附錄 </b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>

16、;　　1.1 萬用表的發(fā)展歷史</p><p>　　數(shù)字萬用表是經過歷史慢慢發(fā)展來的。早期的萬用表，使用磁石偏轉指針的表盤，與經典的電流計相同；現(xiàn)代則采用LCD或VFD（真空螢光顯示器，Vacuum fluorescent display）提供的數(shù)字顯示。模擬萬用表在二手市場上不難找到，但它不太精確，這是因為調零和從儀表面板上準確的讀數(shù)都容易產生偏差。有的模擬萬用表，使用真空管來放大輸入的信號，這種設計的萬用

17、表也被稱為真空管伏特計（VTVM，Vacuum Tube Volt Meters）或真空管萬用表（VTMM，Vacuum Tube Multimeters）。</p><p>　　第二章萬用表的功能介紹</p><p>　　2.1 數(shù)字萬用表簡介</p><p>　　數(shù)字萬用表采用的是數(shù)字化測量技術，把連續(xù)的模擬量轉變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)字量，加以數(shù)字處理然后再通

18、過顯示器件顯示。這種電子測量的儀表之所以出現(xiàn)，一方面是由于電子計算機的應用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動控制信實驗研究的領域，提出了將各種被觀察量或被控制量轉換成數(shù)碼的要求，即為了實時控制及數(shù)據處理的需要；另一方面，也是電子計算機的發(fā)展，帶動了脈沖數(shù)字電路技術的進步，為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。所以，數(shù)字化測量儀表的產生與發(fā)展與電子計算機的發(fā)展是密切相關的；同時，為革新電子測量中的繁瑣和陳舊方式也催促了它的飛速發(fā)展，如今，它又成為向智能化儀表發(fā)

19、展的必要橋梁。</p><p>　　如今，數(shù)字萬用表已絕大部分已取代了傳統(tǒng)的模擬指針式萬用表。因為傳統(tǒng)的模擬指針式萬用表功能單一，精度低，讀數(shù)的時候也非常不方便，很容易出錯。而采用單片機的數(shù)字萬用表由于測量精度高，速度快，讀數(shù)時也非常的方便，抗干擾能力強，可擴展性強等優(yōu)點已被廣泛的應用于電子及電工的測量，工業(yè)自動化儀表，自動測試系統(tǒng)等智能化測量領域，顯示出強大的生命力。</p><p>　

20、　目前實現(xiàn)萬用數(shù)字化測量的方法仍然模-數(shù)（A/D）轉換的方法。而數(shù)字萬用表種類繁多，型號新異，目前國際仍未有統(tǒng)一的分類方法。而常用的分類方法有如下幾種：</p><p>　　按用途來分：有直流數(shù)字萬用表，交、直流數(shù)字萬用表，交直流萬用表等。</p><p>　　按顯示位數(shù)來分：有4位，5位，6位，7位，8位等。</p><p>　　按測量速度來分：有低準確度，中準確

21、度，高準確度等。</p><p>　　按測量速度來分：有低速，中速，高速，超高速等。</p><p>　　在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個被測量。其中，電壓量的測量最為經常。而且隨著電子技術的發(fā)展，更是經常需要測量高精度的電壓，所以數(shù)字萬用表就成為一種必不可少的測量儀器。另外，由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點而倍受用戶青睞，

22、數(shù)字式萬用表就是基于這種需求而發(fā)展起來的，是一種必不可少的電子測量儀表。</p><p>　　2.2 數(shù)字萬用表設計的兩種方案介紹 選擇</p><p>　　設計數(shù)字萬用表有多種的設計方法，方案是多種多樣的，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片的高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導致對模擬數(shù)據的采集部分的不一致性，進而又使對數(shù)據的處理及顯示的方式的多樣性。又由于在現(xiàn)實的工作生活中，萬用表的測量范圍

23、是比較大的，所以必須對輸入信號進行衰減，而各個數(shù)據處理芯片的處理電壓范圍不同，則各種方案的分段也不同。下面介紹兩種數(shù)字萬用表的設計方案。</p><p>　　2.2.1 由數(shù)字電路及芯片構造</p><p>　　A/D這種設計方案是由模擬電路與數(shù)字電路兩大部分組成，模擬部分包括輸入放大器、A/D轉換器和基準電壓源；數(shù)字部分包括計數(shù)器、譯碼器、邏輯控制器、振蕩器和顯示器。其中，轉換器是它的核

24、心器件，它將輸入的模擬量轉換成數(shù)字量。模擬電路和數(shù)字電路是相互聯(lián)系的，由邏輯控制電路產生控制信號，按規(guī)定的時序將A/D轉換器中各組模擬開關接通或斷開，保證A/D轉換正常進行。A/D轉換結果通過計數(shù)譯碼電路變換成段碼，最后驅動顯示器顯示出相應的數(shù)值。此方案設計其優(yōu)點是，設計成本低，能夠滿足一般的電壓測量。但設計不靈活，都是采用純硬件電路。很難將其在原有的基礎上進行擴展。</p><p>　　2.2.1由單片機系統(tǒng)及

25、AD轉換芯片構造</p><p>　　這種方案是利用單片機系統(tǒng)與模數(shù)轉換芯片、顯示模塊等的結合構建數(shù)字電壓表。由于單片機的發(fā)展已經成熟，利用單片機系統(tǒng)的軟硬件結合，可以組裝出來。此方案的原理是模數(shù)（A/D）轉換芯片的基準電壓端，被測量電壓輸入端分別輸入基準電壓和被測電壓。模數(shù)（A/D）轉換芯片將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號轉換成相應的數(shù)字信號，然后通過對單片機系統(tǒng)進行軟件編程，使單片機系統(tǒng)能按規(guī)定的時序

26、來采集這些數(shù)字信號，通過一定的算法計算出被測量電量的值。最后單片機系統(tǒng)將計算好了的被測電量值按一定的時序送入顯示電路模塊加以顯示。</p><p>　　此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點，還能改進上一種設計方案設計不靈活，難與在原基礎上進行功能擴展等不足。</p><p>　　根據上述，我選擇單片機與A/D轉換芯片結合的方法實現(xiàn)本設計。使用的基本元器件是：STC89C51單片機，TLC

27、2543模數(shù)轉換芯片，LM339電壓比較器，CD4051模擬開關，1602液晶顯示器，開關，按鍵，電容，電阻，晶振，標準電源等等。</p><p>　　第三章 萬用表的功能原理</p><p>　　3.1 DT83B數(shù)字萬用表原理圖</p><p>　　3.2系統(tǒng)的軟件設計</p><p>　　第四章萬用表的安裝與調試</p>

28、<p><b>　　4.1制作要求</b></p><p>　　了解數(shù)字萬用表特點和發(fā)展趨勢。</p><p>　　熟悉萬用表裝配技術的基本工藝過程。</p><p><b>　　認識液晶顯示器件。</b></p><p>　　根據技術指標測試數(shù)字萬用表的主要參數(shù)。</p>

29、<p>　　安裝制作一臺數(shù)字萬用表。</p><p>　　4.1.1 DT830B數(shù)字萬用表的特點和工作原理</p><p>　　DT830B型便攜式3位半數(shù)字萬用表是常用的數(shù)字式檢測儀表。</p><p><b>　　（1）主要特點</b></p><p>　　▲技術成熟 主電路采用典型數(shù)字表集成電路IC

30、L7106，久經考驗、性能穩(wěn)定可靠。</p><p>　　▲性價比高 由于技術成熟、應用廣泛而產生的規(guī)模效益使產</p><p>　　品價格低到需要者皆可擁有。且具有精度高、輸入電阻大、讀數(shù)直觀、功能齊全、體積小巧等優(yōu)點。</p><p>　　▲結構合理 采用單板結構，集成電路TCL7106采用COB封裝。只要有一般電子裝配技術即可成功組裝。</p>

31、<p><b>　　（2）工作原理</b></p><p>　　集成電路ICL7106的技術資料可查閱有關資料。有關3位半數(shù)字萬用表的工作原理，請參見童詩白教授所編《模擬電子技術基礎》（第二版）（高等教育出版社，p716~737。）</p><p>　　4.2 DT830B數(shù)字萬用表的安裝工藝</p><p>　　DT830B數(shù)字萬用

32、表由機殼塑料件（包括上下蓋、旋紐）、印制板部件（包括插口）、液晶屏及表筆等組成，組裝能否成功的關鍵是裝配印制板部件。，整機安裝過程如下：</p><p>　　（1）印制板的裝配</p><p>　　印制板是雙面板，板的A面是焊接面，中間圓形印制銅導線是萬用表的功能、量程轉換開關電路，如果被劃傷或有污跡，對整機的性能會影響很大，必須小心加以保護。</p><p>&

33、lt;b>　　安裝步驟:</b></p><p>　　a.安裝電阻、電容、二極管等。安裝電阻、電容、二極管時，如果安裝孔距＞8mm（例如R8/R9/R*/R21等，絲印圖畫“一”或電阻符號），可進行臥式安裝，如果孔距＜5mm、應進行立式安裝（板上其它電阻、絲印圖畫“O”）。</p><p>　　b.一般額定功率在1/4w以下的電阻可貼板安裝，立裝電阻和電容元件與PCB板的

34、距離一般為0~3mm。</p><p>　　c.安裝電位器、三極管插座。三極管插座裝在A面，而且應使定位凸點與外殼對準、在B面焊接。</p><p>　　d.安裝保險座、插座、R0、彈簧。焊接點時，注意焊接時間要足夠但不能太長。</p><p>　　e.安裝電池線。電池線由B面穿到A面再插入焊孔，在B面焊接。紅線接+，黑線接—。</p><p&g

35、t;　　(2)液晶屏組件安裝</p><p>　　液晶屏組件由液晶片、支架、導電膠條組成。 </p><p>　　液晶片鏡面為正面（顯示字符），白色面為背面，透明條上可見條狀引線為引出線，通過導電膠條與印制板上鍍金印制導線實現(xiàn)電連接。由于這種連接靠表面接觸導電，因此導電面被污染或接觸不良都會引起電路故障，表現(xiàn)為顯示缺筆劃或顯示亂字符。因此安裝時務必要保持清潔并仔細對準引線位置。</p

36、><p>　　支架是固定液晶片和導電膠條的支撐，通過支架上面的5個爪與印制板固定，并由四角及中間的3個凸點定位。</p><p><b>　　安裝步驟：</b></p><p>　　a.將液晶片放入支架，支架爪向上，液晶片鏡面向下。</p><p>　　b.安放導電膠條 。導電膠條的中間是導電體，安放時必須小心保護，用鑷子輕

37、輕夾持并準確放置。</p><p>　　c.將液晶屏組件安裝到PCB板上。將液晶屏組件放到平整的臺面上，注意保護液晶面，準備好印制板。印制板A面向上，將4個安裝孔和1個槽對準液晶屏組件的相應安裝爪。均勻施力將液晶屏組件插入印制板。</p><p>　　d.安裝好液晶屏組件的印制板。</p><p>　　(3)、 組裝轉換開關</p><p>

38、　　轉換開關由塑殼和簧片組成。用鑷子將簧片裝到塑殼內，注意兩個簧片位置不對稱。</p><p><b>　　(4)、總裝</b></p><p>　　a.安裝轉換開關/前蓋。</p><p>　　b.將彈簧/滾珠依次裝入轉換開關兩側的孔里。</p><p>　　c.將轉換開關用左手托起。</p><p

39、>　　d.右手拿前蓋板對準孔位。</p><p>　　e.將轉換開關貼放到前蓋相應位置。</p><p>　　f.左手按住轉換開關，雙手翻轉使面板向下，將裝好的印制板組件對準前蓋位置，裝入機殼，注意對準螺孔和轉換開關軸定位孔。</p><p>　　g.安裝兩個螺釘，固定轉換開關，務必擰緊。</p><p>　　h.安裝保險管（0.2A）

40、。</p><p><b>　　i.安裝電池。</b></p><p>　　j.貼屏蔽膜 。將屏蔽膜上的保護紙揭去，露出不干膠面，貼到后蓋內。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　本系統(tǒng)預計完成任務書的所有內容，如下：</p><p>　　測量對象、

41、范圍及誤差范圍： 電壓 DC：0~20V 誤差<±4%±2個字</p><p>　　AC:0.2~20V （正弦信號）誤差<±5%±2個字</p><p>　　電流 DC：0~500mA 誤差<±2%±2個字</p><p>　　電阻 0~200KΩ 誤差&l

42、t;±3%±2個字</p><p>　　采用LED數(shù)碼顯示，分辨率優(yōu)于0.05%，具有符號辨別和過程量顯示</p><p>　　直流電壓檔最小輸入阻抗≥1MΩ.</p><p>　　具有自動量程轉換功能。</p><p>　　由于條件和時間有限，設計里并未將數(shù)字智能萬用表做的很復雜。在學校環(huán)境下，庫元件不夠齊全，導致器件選

43、型受到限制，如沒有后背元件，直接影響設備的成功率和失敗率，在實際設計中可以采用了簡單德的半波整理電路，對交流信號的精確會有一定影響?？傮w來講，整個設計正能算是一個簡易萬用表，如若作為應用，方案仍需改進</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本報告在寫作中得到了xx老師，xx老師的大力指導，并為我指導謎津。幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。

44、xx老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。對xx老師的感激之情是無法用言語表達的。感謝xx老師等對我的教育培養(yǎng)。他們細心指導我的學習與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 吳金戌、沈慶陽、郭庭吉

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