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。
基于AT89C51的简易数字万用表设计
软件开发19本设计是采用芯片A T89C51设计，能够四位显示出被测的直流参数，其中包括电压、电流、电阻值，以及元器件电感、电容值。
设计使用了AD0809数模转换芯片，系统设计采用51单片机作为主控芯片，驱动4位数码管显示。
设计简单实用，同时为了保证系统的实时性，控制了程序每执行周期耗时缩到最短。
在我们的一些产品开发过程中，我们在测试电路时需要对一些电路参数进行精确测量，而且一些野外作业又不允许我们携带大型仪器设备（如示波器等）。
所以我们就需要如万用表等便携性的设备。
本系统设计就是采用以单片机为核心的处理器设计了一款万用表设备，经过各项电路参数测试都满足系统设计要求。
1 系统硬件电路设计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，以及电阻、电容、电感，本设计的基本框图如图1所示。
图1：简易数字万用表的基本组成框图1.1 电压测量电路电压值的计算：100mV 以下采取放大，放大公式为：Ui =（1+R25/R24）*Uo ，反过来也可以通过该公式求出被测的电压值。
基本电路如图2所示。
图2：电阻串联分压法测量电路1.2 电流测量电路系统电流测量采用专用芯片检测电流，并将电流转化为电压，保证不同被测电流输出电压都在A/D 转换精度之内。
电流的计算：由于已知精密电阻的大小，所以可以通过所测的电压值来计算被测电流值。
电路如图3所示。
图3差分电路法测电流电路2 测试结果与数据分析2.1 电阻数据测量，其测试结果如表1所示。
表1：电阻测量结果数据分析：测量误差大部分在-0.2%~+0.2%范围内，由于采用精密电阻。
测量结果满足设计任务书的要求。
2.2 电压数据测量，其测试结果如表2所示。
表2：电阻测量结果数据分析：直流电流：5mA~1A ，误差在-2%——2%之间，满足任务书的精度要求。
3 结论从系统测试的数据我们可以看出：系统在电压、电流、电阻的测量精度在-2%至2%之间，并且系统在测试过程中各项参数比较稳定，没有出现硬件故障和软件跑飞的现象。
基于单片机的万用表设计
基于单片机的万用表设计作者：周艳来源：《科技视界》2015年第04期【摘要】单片机技术被广泛的应用于现代的各行各业，针对单片机的设计也千变万化。
基于单片机设计的万用表可以用于测量交流电、直流电、电容、电阻和数字显码，本文采用AT89s52单片机设计一个万用表。
通过对此系统的设计研究51单片机系统的最好显示情况，各个部分的控制转换情况和报警情况，通过实验提高系统的芯片的稳定性，保证整个系统的精度，通过AD0809芯片进行数据转换，以AT89S52芯片单片机为主要的控制芯片，配合RC上电路复位和震荡电路的结合，显示单片机芯片6122，驱动以八位数码管进行显示。
程序在每一次执行的周期中逐步缩减，从而保证整个系统的实时性和有效性。
【关键词】万用表；单片机；设计0 引言数字万用表是采用数字测量技术对连续的模拟量进行系统的不确定有效转换，通过离散数字形式显示仪表。
原有的指针万用表的功能精度较低，不能较好的满足数字技术的需求，通过采用单片机数字万用表，增加万用表的功能精度，加强其抗干扰的能力，保证效率集中和方便。
目前，各类单片机已经广泛的应用于数字万用表、电工测量、工业化自动化仪表、自动化系统智能分析等各个电子行业，显现出其集聚强大的生命力量。
数字万用表具有较为清晰直观的数字显示，准确的数位，一般是3位或8位，通过准确的测量，高效的分辨率，宽范围的功能测量，通过输入阻抗较高，集成较高，消耗功率较低的方法进行单片机保护，从而提高单片机的抗干扰能力。
本文将针对万用表进行设计，直观的认识其基础的优点，深刻研究万用表的测量方法原理，认识万用表各个部分的结构和测试原则方法。
1 万用表的设计前提1.1 万用表设计目的万用表是一种基于电子仪器仪表进行有效测量的基本测量方法，被广泛的应用于电子工业测量和仪表检测方法，伴随着科技的快速发展，万用表的功能越来越扩大，促进电量测量技术水平的不断提高。
1.2 万用表设计的原理依据根据数字万用表的设计原理，对科学技术进行同步发展，是越来越多的直流电压值、电流值、电阻值和数码值可以有效的显示出来，直流电压的测量范围为200MV至500V，实现了多级的电压测量，直流电流范围为200MA到20A，实现了多级的电流测量，以这种方法进行分析，从而实现更多的相关数据的测量，从而有效的控制电流、电压、电阻和电容数据，及时处理报警问题，及时进行有效的AD转换和控制，使系统可以更加的稳定，保证整个系统数据的精准程度。
基于MSP430单片机的多功能数字万用表设计
41科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 技 术 创 新1 数字万用表的工作原理数字万用表的最基本功能是测量直流电压、直流电流、交流电压、电阻、温度、电容及频率,其基本组成见图1。
通过功能量程的选择把被测物理量连接到相应的参数转换电路上,经过电路转换成电压或频率使单片机能够直接测量,单片机通过拨位开关得到被测物理量的类型,再通过cpu计算出被测物理量的大小,然后控制液晶显示测量结果。
2 MSP430F149芯片简介MSP430F149单片机是美国TI公司推出的16位高性能单片机,具有丰富的片内资源,包括时钟模块、捕获/比较模块、Flash模块、看门狗定时器模块、定时器模块、以及通用I/O口模块等。
3 参数转换电路3.1直流电压测量电路直流电压电路如图2所示,可选择3个档位0～3V,0～30V,0～300V。
通过电阻分压把被测电压调整到AD的量程(0～3.3V)内。
本设计A D 转换使用单片机片内集成A D ,A D 参考电压为3.3V 。
图中1M 电阻和104电容组成低通滤波器可以滤除表笔与被测物体接触时产生的高频信号和空间的电磁干扰使得测量结果更加稳定[1]。
电阻计算:由于电压表要求接到电路上时对电路的电压影响要下,所以输入阻抗越大越好,本设计选择输入阻抗R o =10M 。
k R R 100100/03 ,k R R R R 90010/2032 ,M R R R R R 930132 。
3.2直流电流测量电路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,被测电流I i =U i /R ,U i =I i R。
从图3可以看出,测量电路图中有2A保险丝管,电流过大时会快速熔断,起过流保护作用,由于测量电流是可能会有大电流通过采样电阻所以要考虑采样电阻的功率,所以R 4采用1W 的电阻,R 3、R 2采用2W 的绕线电阻。
基于单片机实现数字万用表的设计
基于单片机实现数字万用表的设计何佳芬摘要数字万用表（DMM）亦称数字多用表，是目前在电子测量和维修工作中最常用、最得力的一种工具类数字仪表。
但以往数字万用表电路复杂，且实现不易，为了简化数字万用表电路，本设计选择单片机为核心。
本设计的工作原理是测量时将所有测量参数值转换为直流电压值。
测量参数的选择是由键盘控制电路完成的。
单片机采样该直流电压值，再通过单片机内部的A/D转换将其转换成单片机所能处理的数字值，采集到单片机中，通过编写程序将该值还原为所测参数的真值，最后输送到显示和语音播报部分将其传送给测量人员。
本课题的设计是用已学的电子信息工程专业的专业知识，利用单片机设计出的一款数字万用表。
这款数字万用表除了具有测量电阻、电流、电压、电容等功能外，还具有语音播报功能，同时能把测量的结果在LCD显示器上显示出来。
关键词：数字万用表，单片机，A/D转换ABSTRACTDigital Multimeter (DMM), also known as the digital multipurpose table, is currently in electronic measurement and maintenance work in the most commonly used, the most effective tools of a number of instruments.But the past digital multimeter circuit complicated and difficult to achieve, in order to simplify the digital multimeter circuit, the design options for the microcontroller core.The design of the working principle is to measure when all measurement parameters for the DC voltage conversion value. Measurement parameters of choice is controlled by the keyboard to complete the circuit. SCM sampling of the DC voltage value, and then through the internal microcontroller A/D converter to convert SCM can handle the number of values, collected the SCM, through the preparation procedures for the reduction of the value The true value of measuring parameters, transported to the final broadcast of the show and voice will be transmitted to the measurement of its staff.This topic is designed to have been used in the electronics and information engineering expertise, the use of a microcontroller design a digital multimeter. The digital multimeter in addition to measuring resistance, current, voltage, capacitance, and other functions, but also a voice broadcast feature, and can measure the results in the LCD monitor on the show.Key words：Digital Multimeter(DMM), Single-chip micro-computer(SCM), A/D transformation目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (3)1.1课题研究的背景及意义 (3)1.2本课题的研究现状和水平 (3)1.3数字万用表的发展趋势 (4)1.4本设计实现的技术指标 (5)2 方案分析与选择 (6)2.1设计方案 (6)2.2方案论证 (8)3 系统硬件设计 (9)3.1凌阳SPCE061A简介 (9)3.1.1 总述 (9)3.1.2 性能 (9)3.1.3 结构概览 (9)3.1.4 芯片的引脚排列和说明 (10)3.1.5 特性 (11)3.2系统硬件设计 (15)3.2.1 参数测量电路的设计 (15)3.2.2 键盘控制电路的设计 (28)3.2.3 语音播报和显示电路的设计 (29)3.3电源电路的设计 (30)4 系统软件设计 (33)4.1主程序设计 (33)4.2子程序设计 (34)4.2.1 声音功能子程序的设计 (34)4.2.2 键盘扫描子程序设计 (36)4.2.3 采样子程序设计 (37)5系统组装与调试 (41)5.1系统组装 (41)5.1.1 PCB制作 (41)5.1.2 元件焊接 (41)5.2系统调试 (41)5.2.1 硬件调试 (41)5.2.2 软件调试 (42)5.2.3 综合调试 (42)5.3误差分析 (42)6 结论 (44)参考文献 (45)附图A 源程序 (46)附录B 总电路图 (55)致谢 (56)1 前言1.1 课题研究的背景及意义随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理数据处理以及数字信号处理（DSP）等领域。
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。
3.使用方便数字万用表设计紧凑，小巧轻便，便于携带和使用。
而且，数字万用表的人机界面友好，通过LED或LCD显示屏幕显示结果，使得用户一目了然，并且方便上手。
三、单片机数字万用表的应用场景1.电器故障排查在电器故障排查中，最常见的是在物体电路中提取不同的电信号参数，通过分析来定位故障原因。
基于51单片机的数字万用表毕业论文(设计)
第1章概述1.1 本课题研究背景及意义数字万用表是电测技术中的一种常用仪表。
它把电子技术、计算技术、自动化技术的成果和电测技术结合在一起，具有使用方便、灵敏度高、测量速度快、量程宽、过载能力强、输人阻抗高、指示值具有客观性(不存在视觉误差)、扩展能力强等优点。
数字万用表迄今已有几十年的发展历史，最初它是由电子管或晶体管等分送立器件构成的，然后逐步向高精度，多功能，集成代，智能化的方向发展。
数字万用表的最大特点就是准确度高，测量误差较小，如 3 位(三位半)数字表准确度在~<i-0.5%～±21.5%的范围(数字表的准确度随机档限的扩展而相应增大，以最小量限准确度最高)简直可以与实验室中0.5级(误差≤0.5%)的指针表媲美。
而4 位的数字表准确则更高，在≤±0.05%～±0.15%的范围。
是0.1级、0.2级(误差≤±0.1%、i-0.2%)的高精密度指针仪表所无法比拟的。
而且数字表显示直观，观察数据极为方便，又不会引入视觉较差。
1.2 本课题的设计要求使用硬件的搭建及软件的编写实现简易数字万用表的功能，能进行直流电压、交流电压、直流电流和电阻的简单测量。
1.3 本课题的主要设计方案及预期研究成果本设计使用软硬件结合的方法，首先介绍了设计的方案，并简单说明了本设计与传统传统数字万用表设计方案的区别，主要是对一些主芯片的简介，其中有ICL7106、ICL7107、AT89S52、AD1674等；其次介绍前向通道各个模块的设计，包括芯片的选择和各个元器件参数的选择以及选参前的分析；接着介绍电路的焊接和调试，包括各个模块的分步调试和最后的整机调试以及对调试过程中碰到的具体问题的分析和解决；然后是对各类数据的测量与分析；最后是对本次设计的总结。
第2章设计过程2.1 方案介绍传统方案为:传统数字万用表一般都采用一片万用表专用A/D转换芯片和外围少量元件构成，此即纯硬件方案。
万用表测量电阻电容电感
待测电感与基准电感的差距越小，测量就越准确，因此对于不同电感值电感，应当采用不同的基准电感。电路的切换仍然用继电器来控制，在此为避免重复，继电器部分不再重述，与切换电阻的方法是完全一样的。为了简化电路，我们采用两个量级的基准电感10mH和10 。电路如图表10
4
在我们的万用表中，各种各样的器件都需要稳定的不同的电源供给，而我们可用的电压只有 ，为了得到这些不同的电压，我们自己搭建了几个稳压电路。
I、5V电压
在实际中应用很广泛的是7805芯片，在此我们选用该芯片提供5V电压。
I I、-5V电压
我们采用7660来提供-5V电压
I I I、12V电压
由于我们可用的电压只有 一种，如果直接从15V稳压到5V，不仅稳压效果不好，而且7805会严重发热，甚至芯片被烧坏。为此，我们采用多级稳压，先将15用7812稳压到12V在将12V电压稳到5V。稳压模块的电路图如图表4
程序框图：
图表15
五、设计效果
经过测试，我们可以测量100 -1M ，误差在%以内；
可以测量1-20 的小电阻，误差在5%以内；
可以测量100
误差分析
本系统误差主要由恒流源、AD真有效值转换、双积分ADC器件等几个方面所带来的误差。AD真有效值转换，在误差允许的范围内可以将所测交流电压转换成对应的真有效值，但不可避免地受到环境温度的影响，造成转换时可能引起误差；由于环境温度的改变，在用恒流法测电阻时，会引起恒流源不为一个定值，导致所测电阻流过恒流源所产生的电压有所偏差，特别是在测小电阻时，插槽与被测小电阻之间的接触电阻会引起测量的较大误差；双积分ADC器件与前端处理电路同样受到温度、电磁场、工频干扰的影响，会引起数据的不稳定。
基于单片机的数字万用表的设计论文答辩
设计结果综述
数字万用表内部采用了多种震荡,放大,保 护等电路,所以功能较多。本设计有其优点： 高精度，低功耗,显示清晰。 本设计完成的功能主要有对电压，电流， 电阻的测量，对电路是否短路进行判断。
设计综述
单片机部分跟AD转换部分是本次设计 的核心，数字表有两个转换电路： I/V转 换电路（电流转换电压电路） R/V转换电 路（电阻转换电压电路）。 AT89s52单片 机作为主控芯片，配以RC复位电路跟振荡 电路，使得系统稳定工作。
如对200Ω档，取 =100Ω，小数点定在十位上。 当 =100Ω时，表头就会显示出100.0Ω。当 变 化时，显示值相应变化，可以从0.1Ω测到199.9Ω。 数字万用表多量程电阻档电路见图6。 由上分析可知，
测量结果的误差分析
1.供电电源时间过久,导致电压过低
2.各取样电阻阻值不完全精确,有可能过低或者过高
1.引言 2.数字万用表的基本原理 3.结果分析 4.总结
四、设计内容
引言 数字万用表亦称数字多用表,简称DMM(Digtial Multimeter)。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，采用单片机的数字万 用表，精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成 方便。
数字万用表的特点
五、致谢
感谢学院给我提供了学习的机会及在学 习和生活中给我提供的各种帮助，感谢钟立 华老师的耐心指导，也感谢各位老师在学习 中和生活中的关心和照顾，同时感谢舍友给 我提供的各方面的帮助。
图5电阻测量原理 图6 电阻测量
由稳压管ZD提供测量基准电压，流过标准 电阻 和被测电阻 的电流基本相等(数字表头 的输入阻抗很高，其取用的电流可忽略不计)。 所以A/D转换器的参考电压 和输入电压 有如下关系：
基于单片机的具有语音功能的万用表的设计
基于单片机的具有语音功能的万用表的设计【摘要】本文主要介绍了以羚羊的16位单片机SPCE061A为核心，将待测电子元件的参数R、L、C转换成电路的频率，通过单片机的外部中断测量此振荡电路的频率实现对各个参数的测量。
此系统具有测量精度较高、便于使仪器仪表自动化、还能加入语音播报的功能使其更加智能化。
【关键词】SPCE061A单片机；三点式振荡电路；555多谐振荡电路；语音播放1.设计方案对电子元器件集总参数R、C、L的测量种类很多，方法也各有不同，但都有其优缺点。
一般的测量方法都存在误差较大、不易实现自动测量以及缺少报警机制，因而不能实现智能化测量。
这里我们在测量电阻R和电容C时采用单片机和555数字集成芯片结合的方式，将待测电阻R或电容C接入555数字集成芯片的外围电路中构成多谐振荡电路；在测量电感L时将待测电感L接入外围电路中构成电容三点式振荡电路。
上面三种测量电路都会产生频率为f的振荡信号，由于单片机的外部终端由低电平时触发，所以我们便可以将555数字集成芯片或电容三点式振荡电路产生的频率输入到单片机SPCE061A的外部中断入口，这样就可以将模拟量近似的转换为数字量，然后单片机通过内部公式计算将最终的电阻R的阻值、电容C 的电容值以及电感C的电感值输出到LED数码管上显示出来，这种数字化的处理使得仪表实现智能化。
不仅如此，我们还可以对超过量程的情况进行语音报警，单片机通过计数获得待测元件产生的频率f，如果频率f不在该量程所对应的频率f的取值范围，则单片机会产生语音播报，提醒用户更换量程。
2.系统各部分功能设计框图图1 系统各部分功能设计框图3.各部分电路设计3.1 电阻测量电路采用脉冲计数法对电阻进行测量，如图2（a）所示，将待测电阻接入555定时器构成多谐振荡电路通过计算振荡输出的频率来计算被测电阻的大小，具体参数见表1。
其振荡周期为（以量程一为例）：由上式得出待测电阻计算公式为：3.2 电容测量电路采用脉冲计数法对电容进行测量，如图2（b）所示，将待测电容接入555定时器构成多谐振荡电路通过计算振荡输出的频率来计算被测电容的大小，具体参数见表1。
基于单片机的 数字万用表的设计
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、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AbstractThis 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.Keyword: Digital universal meter AT89S52 one-chip computer AD changes and controls)目录目录摘要 (i)Abstract (ii)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)。
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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
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[3]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社,2008.
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