基于51单片机数字万用表的制作

基于51单片机数字万用表

摘要：

本设计采用AT89C52为主控芯片配以振荡电路设计设计了一个数字万用表，可用于测量直流电压，直流电流，电阻和电容，并配以档位转换。本系统使用ADC0832作为数据转换芯片，LM358作为放大芯片，通过LCD1602显示，各模块主要通过AD转换以及电压放大实现测量功能。

绪论：

数字多用表（GMM ）就是在电气测量中要用到的电子仪器。它可以有很多特殊功能，但主要功能就是对电压、电阻和电流进行测量。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，米用单片机制作的数字万用表，具有精度高、抗干扰能力强，可扩展力强、集成方便等优点，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。

总体设计设计方案:

1. 电压测量原理与AD转换电路

ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32必，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。本系统只对CH0进行单通道转换。

电压信号输入单片机显

示

分压 AD 转换

电压测量流程图

对于本设计分压电路模块介绍之前首先分析以下两种设计方案。

多量程分压电路

求，对电路做以下改进。

多量程分压器原理

上述两图所制作的多量程电压测量， 其内阻比较小，不能达到测量要 0〜心

———

2000Y.

200\^ 2% 2V 〜

数字电压表头

啟宇电压袈头

wk 20V

—■—

90k 20W

IM*

JjN-

lk

T

对于本次设计的电压模块只设置

5V , 30V 两个档位，如图直接采

1R1 1 ；

1 1QPKQ : y ：: §廿档

"—©、

2. 电流测量原理与放大电路

对于电流模块此处给予多种方案：（本系统采用的方案二） 方案一： 原理：通过改变检流电阻的大小实现不同档位的转换。

J!

n

输入*::

… ------

3DV 档

------------------------------------- 0 ■ ■ ■ ■

用一组分压电路既可达到要求

【输入■

■ 'O —

1R2 :【 20kQ

T ：：

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u .

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工

FUSE

--j-j- •

-LRB ：: 1OOR

iLM35flP

LR$.:

.1.4kH.

图中保险丝可保护电流过大，二极管防止电压过大，当二极管两端电 压达到导通电压，检流电阻连端电压将达到稳定， 从而有效的控制输 入电压的大小

方案二:

… LM35BP

5200mA

^IGOmA > 10mA

O — 20 mA

电卜k 表

电流测量原理与方案一基本相同，但在相同电流的测量上此电路比方案一电路的内组更小，由于加入了运算放大器，所以最大的输出电压不会超过电源电压（实验数据显示不会超过 3.6V ）并不用担心检流

电阻两端电压大小。而且此方案还有一个最大的优势，它的分辨率更高，理由如下：

根据ADC0832的最小分辨率x可知，此方案中测量电流的最小分辨电流i满足i*R*k=x（R为检流电阻，k为放大器放大倍数），得到i=x/（R*k）

在方案一中，i=X/R '，由于电阻材质的问题其本身电压不能超过额定电压，在量程相同的情况下lmax*R*k=3,lmax*R ' <3.因此

Rx>R '

即i

（LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工

作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。）

3. 电阻模块的测量原理

选

择量程

单片

机处

理

接入电阻

AD转换

L

放大器的最大放大电压为3V左右(实际放大为3.5V左右，这里取

3V)，则输入电压满足5*10

ADC0832 的最小分辨率为0.02V即放大后的最小电压为0.02V.

则输入电压满足5*10>v(1010+R).v 是最小输入电压。根据上述说明可以得出各个档位测量范围。

档位1 (V=0.05，v=0.0003.. ),R<148990

档位2 (V=0.005, v=0.00003.. )，8990

档位3 (V=0.0005,v=0.000003.. ), 98990

如果挡位1取9000，档位2取99000，档位3取999000.

在上述电路制作成功后并没有达到比较好的测量效果，对于大电阻的