基于单片机的数字多用表设计
摘要：本次设计用单片机芯片AT80c51设计一个数字多用表，能够测量交、直流电压值、直流电流、直流电阻，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、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ADC0808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震荡电路，显示芯片用74LS374，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。
关键字：数字多用表 AT89c51单片机 AD转换与控制
引 言
数字万用表亦称数字多用表,简称DMM：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
数字万用表电压量程具有很高的输入阻抗，通常为10到1万MΩ，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只有几十毫瓦，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多用表。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。
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.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。
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：“设计一台数字多用表，能进行电压、电流、电阻的测量，测量结果通过LED数码管显示，通过按键进行测量功能转换。电压测量范围0-5V,测量误差约为+0.02V，电流测量范围1到100 mA,测量误差约为+0.5mA ，电阻测量范围0到1000Ω，测量误差约为+2Ω。”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、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。
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多用表，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。
毕业设计说明书目录
引 言 - 17 -
第一章 方案论证 - 20 -
1.1设计思路 - 20 -
1.2被测量输入段 -21 -
1.3 MCU单片机段 - 22 -
1.4输出显示段 - 23 -
第二章 系统硬件设计 - 25 -
2.1被测量输入段 - 25 -
2.2 MCU单片机段 - 27 -
2.3输出显示段 - 32 -
2.4控制硬件整体结构图 - 38 -
2.5电路的工作流程描述 - 38 -
第三章 系统软件设计 - 39 -
3.1 Proteus软件设计 - 39 -
3.2 Keil软件软件设计 - 47 -
3.3 PROTEUS设计制作印刷电路板 - 56 -
3.4物理量采集处理主流程图 - 61 -
3.5子程序测量过程流程图 - 62 -
第四章 性能测试仿真及结果分析 - 66 -
4.1性能测试 - 66 -
4.2仿真分析与结果 - 68 -
4.3结果分析 - 73 -
第五章 结语 - 74 -
附录一 系统电路原理图 - 75 -
附录二 软件设计程序 - 76 -
附录三 Protues中英文对照表 - 87 -
附录四 元器件清单 - 89 -
参 考 文 献 - 91 -
参 考 文 献
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