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
数字万用表的研究与设计
ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本科毕业设计
数字万用表的研究与设计
The Design of Digital Multimeter
系（院）名称：电子信息与电气工程学院
QQ 号：309810851
目录
中文摘要、关键词 (Ⅰ)
英文摘要、关键词 (Ⅱ)
引言 (1)
第一章课题的研究背景 (2)
1.1数字万用表研究的目的和意义 (2)
1.2国内外的研究动态及发展趋势 (3)
1.2.1国内研究概况 (3)
1.2.2国外研究概况 (4)
1.3数字万用表设计重点解决的问题 (4)
第二章数字万用表的总体设计方案 (5)
2.1课题设计的基本思路 (5)
2.2数字万用表的测量原理及电路平台 (5)
2.3数字万用表的硬件系统总体设计框图 (10)
2.4硬件电路设计方案及选用芯片介绍 (11)
2.4.1 AT89S52芯片功能特性描述 (12)
2.4.2模数转换模块介绍 (13)
2.4.3显示模块介绍 (15)
2.4.4电源模块介绍 (15)
2.5数字万用表的硬件设计 (16)
第三章系统软件及流程图及仿真过程 (22)
3.1软件设计整体思路 (22)
3.2系统总流程图 (23)
3.3物理采集流程图 (24)
3.4系统仿真过程 (24)
结论 (26)
致谢 (27)
参考文献 (28)
附录A (29)
附录B (33)
数字万用表的研究与设计
摘要:本次设计用单片机芯片AT89S52设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、电容测试芯片电路、单片机最小系统、显示部分、报警部分、AD转换和控制部分组成。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了AD0809数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89S52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，显示芯片用TEC612驱动8位数码管显示。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。我熟悉了设计的原理后就在proteus上画电路图，部分模块仿真实现了其功能。
基于单片机的数字电流表的设计
郑州电力职业技术学院毕业生论文题目：＿基于单片机的数字电能表设计＿＿
系别＿＿＿电力工程系＿＿＿＿＿＿
专业＿＿＿建筑电气工程技术＿＿＿
班级＿＿建筑电气班＿＿＿＿＿
学号＿＿＿ 09401060170＿＿＿
姓名＿＿＿＿周莉＿＿＿＿＿＿＿
论文成绩指导教师
答辩成绩主答辩教师
综合成绩答辩委员会主任
目录
摘要 (3)
关键词 (3)
一、工作原理 (4)
1.1数字电流表的工作原理 (5)
1.2电流采样电路的性能 (5)
1.3显示电路与电流采样电路的逻辑关系 (5)
1.4放大器 (5)
1.5峰值保持电路 (10)
A转换芯片 (13)
1.6双积分型
D
1.7独立式非编码键盘的接口 (14)
1.8 LED动态显示器接口及显示方式 (14)
1.9 89C51单片机 (16)
二、测量系统的总体结构设计 (20)
2.1 系统框图 (20)
2.2整机设计 (19)
三、程序流程图 (23)
四、实验结果 (26)
参考文献 (2725)
摘要
本电流表各模块之间使用标准信号进行传输的，这些标准信号都符合国际标准。国际电工委员会在1973年四月第65次技术委员会通过的标准规定了国际统一信号标准，过程控制系统的模拟直流信号为4到20MA，模拟直流电压信号为1到5伏，我国的DDZ-3型电动单元组合仪表采用了国际的信号标准。
关键词电流采样，A/D转换，放大器，单片机
随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正在引起测量、控制仪表领域新的技术革命。采用单片机作为测量仪器的主控制器，这种以单片机为主体的新型智能仪表将计算机技术与测量控制技术结合在一起，在测量过程自动化，测量结果数据处理以及功能的多样化方面都取得了巨大的进步。
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。
数字万用表 单片机课程设计
硬件选择方案：
一、实验所需元器件
1.A T89S51芯片1块
2. AD0809芯片1块
3. 74HC245 2块
4. 4位一体数码1个
5. 6MHZ 晶振1个
6. 33pF电容2个
7. 0.1μf滤波电容2个
8. 10μf电解电容1个
9. 按键开关1个
10. 发光二极管1个
11. 4.7KΩ精密电位器1个
12. 510Ω电阻12个
13. 8.2KΩ电阻1个
14. 10KΩ电阻1个
15. 导线若干
二、主要元器件的介绍
1、模数转换芯片ADC0809：
ADC0809是典型的8通8位通道逐次逼近式A/D转换器，它可以喝微型计算机直接接口。
（1）ADC0809内部逻辑框图
图1-2 ADC0809内部逻辑框图及引脚图
ADC0809的内部逻辑框图如图1-2所示。途中多路模拟开关可选通8路模拟通道，允许8位模拟量分时输入，并共用一个A/D转换器进行转换器，地址锁存器与译码电路完成对A、B、C三个地址位进行所存与译码
（2）ADC0809的引脚
ADC0809芯片为28引脚双列直插式装置其引脚排列图为1-2所示。
（3）ADC0809的工作原理
首先输入3位地址，并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中，此地址经译码选通8路模拟输入之一的比较器。启动端上升沿逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行，知道A/D转换完成。EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已经存入锁存器，这个信号可用作中断申请，当OE输入为高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到输出总线上。
基于单片机的数字万用表分析研究报告
基于单片机的数字万用表分析研究报告
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
题目：基于单片机的数字万用表设计
院系：
姓名：
学号：
专业：
年级：
指导教师：
职称：
完成日期：
摘要
本设计用单片机芯片AT89C51设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值，交、直流电流，电阻，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、51单片机最小系统、显示部分、报警部分、A/D转换和控制部分组成。
本设计主要针对万用表硬件以及软件部分的实现来展开。研究内容包括两部分：硬件和软件。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了ADC0809数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89C51单片机作为主控芯片，配以RC上电复位电路和11.0592MHZ振荡电路，显示芯片用TEC6122，驱动8位数码管显示。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。
关键词：数字万用表；A/D转换和控制；AT89C51单片机
1 绪论 (1)
1.1 数字万用表研究背景、目的和意义 (1)
1.2 国内外研究现状 (1)
1.3 研究内容和重点解决的问题 (1)
1.4章节安排 (2)
2 数字万用表的基本原理 (3)
2.1 直流电压测量原理 (3)
2.2 交流电压测量原理 (4)
2.3 直流电流测量原理 (4)
2.4 交流电流测量原理 (5)
2.5 电阻测量原理 (6)
3 数字万用表硬件介绍与设计 (8)
3.1 硬件系统部分芯片介绍 (8)
基于单片机的数字电能表设计
基于单片机的数字电能表设计1系统总体设计方案
数字化电能表机是由多个硬件模块组成的，它们各自具有各自的功能，在电
能表机的硬件体系中起到了重要的作用。利用MCU将模块与模块之间统一地联系
在一起，最终构成了一个具有强大功能的智能电表系统，整体设计框图具体如下：硬件模块的详细信息：
1.MCU：用于数据处理，运算，显示，通讯等的中央处理单元。
2.时钟：为电能计在不同的时间段和不同的速率下，给出准确的时间信息，
以进行电能计量。
3.在显示方面，利用液晶显示器对累积的电量或其他信息进行显示。
4.内存：当 MCU中的 RAM断电时，会失去即时的资料，所以在外部插入一
块内存，用以储存在各个时间点上的电能。
5.供电：利用电力转换对主网络中220伏 AC进行降压和整流，使其成为5
伏 DC。在停电时，也有专门的后备电池提供电力，以保证电量计的正常工作。
6.A/D变换：其基本功能是将所述模拟电气数据变换为能够被所述 MCU读出
和工作的所述数字电气数据。将 AC高电平信号变换为可由 MCU处理的低压电平
信号的电流、电压取样模块。
2 系统硬件设计
2.1 AT89C51单片机系统
AT89C51单片机已从最初的 MCU控制器发展成为具有强大外部扩展功能的产品，其内部的4 K字节 FLASH存储器可以进行在线的电擦除、电写入以及利用编
程器对其进行重复编程[5]。
除此之外，AT89C51系列的单片机还可以实现动态下载程序代码，还可以进
行反复编程，因此受到了开发商和消费者的青睐。
2.2 ADC0832芯片
ADC0832是一个8比特分辨率的双通道 A/D变换器，它采用了ADC0832芯片。它小巧、兼容度高、价格比高。
简易数字万用表的方案设计书
2013年江西省大学生电子设计简易数字万用表
（C 题）
2013年5月28日
目录摘要0
一．设计任务1
二．系统方案2
三．理论分析与计算3
3.1器件的选择与比较3
3.2 测量电路的设计和分析3
3.2.1 模数(A/D)转换与数字显示电路3
3.2.2 多量程数字电压表原理3
3.2.3 多量程数字电流表原理4
3.2.4 电阻的测量原理5
3.2.5 电容测量原理6
四．电路设计与程序设计7
4.1 直流电压测量电路7
4.2 直流电流测量电路7
4.3 电阻测量电路8
4.4 测电容电路8
4.5 最小系统电路9
五．测试方案10
5.1 硬件调试10
1.测试仪器10
2.测试方法10
5.2 软件调试10
5.3 硬件软件联合调试10
模块程序设计法的主要优点是：10
5.4测试流程11
5.4.1 整体测试流程11
5.4.2电压测试流程11
5.4.3 电阻测量流程11
5.4.4 电流测试流程12 参考文献13
摘要
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单片机最小系统、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用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。关键字：数字万用表；单片机；AD转换
基于单片机的数字万用表
摘要
本次设计用单片机芯片AT89s52设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、电容测试芯片电路、51单片机最小系统、显示部分、报警部分、AD转换和控制部分组成。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了AD0809数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89S52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，显示芯片用TEC6122，驱动8位数码管显示。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。
关键词数字万用表AT89S52单片机AD转换与控制
Abstract
This design is design a digital universal meter with chip AT89s52 of one-chip computer, can measure and hand in , direct current pressing value , direct current flow , the direct current is hindered, four numbers show. This system is shunted resistance, resistance of partial pressure, basic resistance, minimum system of 51 one-chip computers, shown that some , warning part , AD change and control making up partly. In order to make the system more steady, make the whole precision of the system be ensured, this circuit has used AD0809 data to change the chip, the one-chip computer system is designed to adopt AT89S52 one-chip computer as the top management chip, the electricity is restored to the throne the circuit and 11.0592MHZ and shaken the circuit to match on RC, show that the chip uses TEC6122, urge 8 numbers to be in charge of showing. The every execution cycle consuming time of procedure contracts to get shortest, in this way the real-time character of the security system.
基于单片机的数字多用表设计
软件设计需要编写相应的程序，控制硬件部分的工作流程，实现数据的采 集、处理和显示。
在软件设计中，需要考虑到实时性、精度和稳定性等方面的问题，以确保 数字多用表的整体性能。
04 测试与验证
测试环境与设备
测试环境
实验室环境，温度20-25℃，湿度40%-60%。
可扩展性
设计预留了多个接口，方便后续升级和扩展功能，如增加频率测量、 波形分析等。
未来工作展望
智能化
研究如何通过人工智能算法优化数据处理，提高测量准确性和效 率。
多功能集成
探索将更多电学、磁学、光学等测量功能集成到同一硬件平台。
无线通信
研究如何通过无线通信技术远程控制和获取测量数据，实现远程 监控和诊断。
02 单片机基础知识
单片机的定义和特点
单片机是一种集成电路芯片，它集成了 中央处理器、随机存储器、只读存储器 、输入/输出接口等多种功能于一体。
单片机的主要特点是可编程控制，通 过编程可以实现各种不同的控制功能。
单片机具有体积小、重量轻、价格便宜 、可靠性高等优点，广泛应用于智能仪 表、工业自动化、家用电器等领域。
致谢
01 感谢指导老师在项目过程中的悉心指导和支持。 02 感谢实验室同学在硬件搭建、软件编程和测试过
单片机数字万用表设计
单片机数字万用表设计
单片机数字万用表是一种现代化的计算工具，它能够测量各种电
信号参数，比如电压、电流、电阻等。由于其小巧精致，使用方便等
优点而备受电子爱好者、电子工程师和电子技术爱好者的喜爱。那么，今天我们就来了解一下单片机数字万用表的设计吧。
一、单片机数字万用表的基本构成
单片机数字万用表主要由单片机模块、测量模块、显示模块、键
盘输入模块组成。
1.单片机模块
单片机模块是单片机数字万用表的主要控制中心，它是整个数字
万用表系统的核心。它通过接收来自测量模块的输入信号，进行运算，计算出相应的电信号参数。通过与显示模块之间的通讯，向用户展示
测量结果。
2.测量模块
测量模块是单片机数字万用表的重要组成部分，它主要用于采集被测量的电压、电流、电阻等电信号参数，并将其转换为数字信号脉冲，然后通过单片机模块进行数字处理。
3.显示模块
显示模块是单片机数字万用表中的一个非常重要的组成部分，它主要负责将经过单片机处理的结果展示给用户。显示模块通常采用液晶、LED等现代电子显示技术，以实现明确、清晰、易读的数字显示。
4.键盘输入模块
键盘输入模块是单片机数字万用表中另一个重要的组成部分，它使用户可以通过按键操作实现选择不同的测量功能、设置参数等。
二、单片机数字万用表的特点
1.精准度高
由于单片机数字万用表的设计采用数字化技术进行测量和计算，效果相对于传统的模拟万用表更加精准，因此可以提高测量精度。在实际应用中，一些精密测量场合，如医疗电器、科学研究中都能够应用数字万用表实现更精准的测试。
2.智能化
由于单片机模块的应用，数字万用表具备自动识别、自动范围、自动修整和自动校准等功能。通过人机接口，数字万用表可以根据被测电信号的实际情况，实现智能感应和智能调整。
基于单片机的交直流数字电压表的设计
数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，这有别于传统的以指针加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。目前数字万用表的内部核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字万用表的准确度，本文A/D转换器采用ADcosog对输人模拟信号进行转换，控制核心AT89csl再对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号。
在现代检测技术中常需用高精度数字电压表进行现场检测将检测到的数据送入微计算机系
统，完成计算、存储、控制和显示等功能。本文中数字电压表的控制系统采用A丁89C5，单片
机，A/0转换器采用A0c0809为主要硬件，实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统
的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，调节工作可实现自动化。还可以方便地进
行8路A/O转换量的测量，远程测量结果传送等功能。数字电压表可以测量O一SV的8路输入
电压值，并在四位匕EO数码管上轮流显示或单路选择显示。
二、方案的论证
系统硬件主要包括四个部分:
AD转换、中央控制单元、显示单元和报音单元。图中模拟直流信号VA通过AD采集转换电路,转变为相应的二进制数字信号VD,再进入单片机构成的中央控制单元。而显示和报音电路部分,则是通过中央控制单元完成的。中央控制单元采用89S51芯片。
三、总体设计
3.1、基本工作原理
数字电压表可以测量0一5的8路电压值。89C51为8位处理器，当0809输入电压为5.00V时，输出数据为255(FFH)。因此最大分辩率为O.O196V(5/255)。如要获得更高的精度要求，应采用12位、13位的A/D转换器。数字电压显示可能有偏差，可以通过校正0809的基准电压来解决，或者用软件编程来校正测量值。本系统用单片机89C51构成数字电压表控制系统，具有精度高、速度快、性能稳定和电路简单且工作可靠等特点，具有很好的使用价值。
基于单片机的数字电能表设计
基于单片机的数字电能表设计
数字电能表是一种电能计量仪表，具有计量电能、显示电能、统计电能等功能。基于单片机的数字电能表设计，可以更加准确地计量电能，提高计量精度和稳定性。本文将介绍数字电能表的设计和实现过程。
1.电路设计
数字电能表的电路设计包括电源电路、采集电路和显示电路三个部分。
（1）电源电路
数字电能表电源电路采用稳压电源，保证电路稳定工作。常见的稳压电源有三种：线性稳压电源、开关稳压电源和Zener稳压电源。其中，线性稳压电源工作稳定、噪音小，但效率低，热耗能大；开关稳压电源效率高，但噪音较大；Zener稳压电源适用于小功率电路，但稳定性不强。根据实际需求选择合适的电源电路。
（2）采集电路
数字电能表采用电流互感器和电压变压器对电能进行采集。电流互感器用于采集电路中的电流信号，电压变压器用于采集电路中的电压信号。采集电路的主要功能是将电流、电压信号转换为数字信号，用于计算电能。ADC芯片是常用的数字转换芯片，能够将模拟信号转换为数字信号，提高电路精度和稳定性。
（3）显示电路
数字电能表的显示电路主要分为数码管显示和液晶显示两种。数
码管显示直观明了，但功耗大、寿命短；液晶显示功耗低、寿命长，但显示效果不如数码管。根据实际需求选择合适的显示方式。
2.软件设计
数字电能表的软件设计主要包括计算电能、显示电能和数据存储三个部分。
（1）计算电能
数字电能表的电能计算公式为：电能=电压×电流×时间。通过
采集电路将电流、电压信号转换为数字信号，可以通过单片机进行计算。计算过程中需要注意电流、电压信号的精度和稳定性，采用滤波算法可有效减少噪声干扰，提高计算精度。
基于单片机的数字电能表的设计
1.2 数字电能表应用的意义
随着数字化电能表的普及化，使用数字化电能表替代机械电能表的好处也日益 突出，最明显的好处，对于大多数认得看法，就是它智能了，家用电器的智能化是 当今社会的发展趋势，这关系到我们所追求的品质生活理念。为什么说它智能化了 呢，第一点：通过单片机对时钟的控制可以实现分时计费，从而平衡电网，提高用 电效率，第二点：实现 IC 卡计费的数字电表可以通过刷卡消费电能；实现红外感
这次设计只是对电能表的分时计费功能的一个模拟实现，在整个模 拟的过程中，分为六大块来处理，分别是：AD 转换模块、逻辑计算模 块、按键检测模块、设置模块、显示模块、存储模块。如果真正要做出 一个实用的电能表，还需要后续的进一步研究。
关键词：数字电能表；单片机 AT89C51；液晶显示
基于单片机的数字电能表设计
基于单片机的数字电能表设计
基于单片机的数字电能表是一种用于测量电能消耗的仪表。它可以帮助用户准确地了解家庭或工业用电的情况，并根据实际情况做出相应的调整。
数字电能表的设计基于单片机技术，单片机作为控制核心，具有高性能、低功耗的特点，能够满足电能表的各种功能要求。通过单片机的控制，数字电能表可以实现电能的测量、显示和存储等功能。
数字电能表的测量功能是它最基本的功能之一。它可以通过测量电流和电压来计算电能的消耗。在测量过程中，单片机通过对电流和电压进行采样，并进行运算得出电能的消耗量。通过数字显示屏，用户可以清晰地看到当前电能的消耗情况。
除了测量功能外，数字电能表还具有显示功能和存储功能。通过数字显示屏，用户可以直观地查看电能的消耗情况。数字电能表还可以将电能的消耗数据存储在存储器中，方便用户随时查看和分析。这样，用户可以根据存储的数据来合理安排用电，节约能源。
数字电能表还具有报警功能。当电能消耗超过一定阈值时，数字电能表可以通过报警装置提醒用户。这样，用户可以及时采取措施，避免电能的浪费。
数字电能表的设计还需要考虑安全性和稳定性。在设计过程中，需要对电路进行合理的布局和防护措施，确保数字电能表的安全可靠。
此外，数字电能表还需要具备抗干扰和抗干扰能力，以保证测量结果的准确性。
基于单片机的数字电能表是一种能够准确测量电能消耗的仪表。它具有测量、显示、存储和报警等功能，能够帮助用户合理安排用电，节约能源。数字电能表的设计需要考虑安全性和稳定性，以确保其正常运行。相信随着技术的不断发展，数字电能表将在未来的家庭和工业领域得到广泛应用。
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题目：基于单片机的数字万用表设计
院系: 机电工程系
专业: 机电一体化
学号:
姓名:
指导教师:
完成日期:
摘要
本次设计用单片机芯片AT89s52设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、电容测试芯片电路、51单片机最小系统、显示部分、报警部分、AD转换和控制部分组成。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了AD0809数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89S52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，显示芯片用TEC6122，驱动8位数码管显示。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。
关键词数字万用表AT89S52单片机AD转换与控制
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摘要 (ii)
Abstract ............................................... 错误!未定义书签。绪论 .. (4)
1. 数字万用表设计背景 (6)
1.1数字万用表的设计目的和意义 (6)
1.2 数字万用表的设计依据 (6)
1.3数字万用表设计重点解决的问题 (6)
2 数字万用表总体设计方案 (6)
2.1数字万用表的基本原理 (6)
2.2 数字万用表的硬件系统设计总体框架图 (12)
2.3硬件电路设计方案及选用芯片介绍 (13)
2.3.1 设计方案 (13)
2.3.2 芯片选择及功能简介 (14)
2.4数字万用表的硬件设计 (24)
2.4.1分模块详述系统各部分的实现方法 (24)
2.4.2 数字万用表控制硬件整体结构图 (29)
2.4.3 电路的工作过程描述 (29)
3. 系统软件与流程图 (30)
3.1 电路功能模块 (30)
3.2系统总流程图 (30)
3.3物理量采集处理流程 (32)
3.4电压测量过程流程图 (32)
3.5电流的测量过程流程图 (34)
3.6电阻的测量过程流程图 (35)
3.7电容测量过程流程图 (36)
结论 (37)
致谢 (38)
参考文献 (39)
绪论
数字万用表亦称数字多用表,简称DMM(Digtial Multimeter)。它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续的、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式万用表功能单精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片的数字万用表，精度高、抗干扰能力强，可扩展尾强、集成方便，目前，由各种单片机芯片构成的数字电万用表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。
数字万用表具有以下几点特点：
1）．显示清晰直观，计数准确
为了提高观察的清晰度，新型的手持式数字用用表（HDMM）已普遍采用字高为26mm 的大屏幕LCD（液晶显示器）。有些数字万用表还增加了背光源，以便于夜间观察读数。
2）．显示位数
数字万用表的显示位数通常为3位半到8位半。
3）．准确度高
准确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合。它表示测量结果与真值的一致程度，也反映了测量误差的大小，准确度愈高，测量误差愈小。数字万用表的准确度远优于指针万用表。
4）．分辨力高
数字万用表在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，称作仪表的分辨力，宏观世界反映了仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。
5）．测试功能强
数字万用表不公可以测量直流电压（DCV）、交流电压（ACV）、直流电流（DCA）、交流电流（ACA）、电阻（Ω）、二极管正向压降（Uf）、等等。新型数字万用表大多增加了下述测试功能：读数保持（HOLD）、逻辑（LOGIC）测试等等。
6）．测量范围宽
数字万用表可满足常规电子测量的需要。智能数字万用表的测量范围更宽。
7）．测量速率快
数字万用表在每秒钟内对被测电压的测量次数叫测量速率，单位是“次/秒”。它主要取决于A/D转换器的转换速率。一般数字万用表的测量速率为2~5次/秒。有的能达到20次/秒以上，另有的一些比这个还要高得多。数字万用表可满足不同用户对测量速率的需要。
8）．输入阻抗高
数字万用表电压挡具有很高的输入阻抗，通常为10~10000MΩ，从被测电路上吸取
的电流小，不会影响被测信号源的工作状态，能减小由信号源内阻引起的测量误差。9）．集成度高，微功耗
新型数字万用表普遍采用CMOS大规模集成电路的A/D转换器，整机功耗很低，3位半，4位半手持式数字万用表的整机功耗仅几十毫瓦，可用9V叠层电池供电。10）．保护功能完善，抗干扰能力强
数字万用表具有比较完善的保护电路，过载能力强，新型数字万用表还增加了高压保护器件，能防止浪涌电压。
本设计就是基于这个基础设计一个基于单片机的数字万用表。该设备具有直观简单的优点。并且能深入的说明万用表的测量原理。能直观的了解万用表各个部分的结构和测试原则。
总体设计方案
1. 数字万用表设计背景
在本章中主要介绍了系统的设计原则和总体方案及系统概述等。
1.1数字万用表的设计目的和意义
数字万用表是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量，已被广泛应用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。随着时代科技的进步，数字万用表的功能越来越强大，把电量及非电量的测量技术提高到崭新水平。
1.2 数字万用表的设计依据
根据数字万用表的原理，结合以下的设计要求：“设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值，直流电流、直流电阻，四位数码显示。实现多级量程的直流电压测量，其量程范围是200mv、2v ,20v,200v和500v.实现多级量程的交流电压测量，其量程范围是200mv、2v ,20v,200v和500v.实现多级量程的直流电流测量，其量程范围是2mA ，20mA，200mA、2A和20A.实现多级量程的电阻测量，其量程范围是200、2k ,20k,200k和2M。”以及电容测量电路。由此设想出以下的解决方法，即数字万用表的系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、电容测试芯片电路、51单片机最小系统、显示部分、报警部分、AD转换和控制部分组成。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障。
1.3数字万用表设计重点解决的问题
本设计重点要解决的问题是对不同量程的各种测量内容的转换，还有就是各部分电路组合成一个完整的数字万用表，而难点解决的问题就是程序的设计，要保正其可行性从而保证设计的正确性。
2 数字万用表总体设计方案
2.1数字万用表的基本原理
数字万用表的最基本功能是能够测量交直流电压，交直流电流，还有能够测量电阻，数字万用表的基本组成见图2.1。