基于單片機的多功能數字測量儀畢業設計(已修改)

　

【正文】 長春理工大學本科畢業設計編號 本科生畢業設計基于單片機的多功能數字測量儀Design of Digital MultipurposeMeter Based on Single Chip Microputer學 生 姓 名 房虎 專 業 電氣工程及其自動化學 號 110432319指 導 教 師 孫榮春學 院 電子信息工程學院2015年6月畢業設計（論文）原創承諾書 ：所呈交的畢業設計（論文）《基于單片機的多功能數字測量儀》，是認真學習理解學校的《長春理工大學本科畢業設計（論文）工作條例》后，在教師的指導下，保質保量獨立地完成了任務書中規定的內容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內容。 2本人在畢業設計（論文）中引用他人的觀點和研究成果，均在文中加以注釋或以參考文獻形式列出，對本文的研究工作做出重要貢獻的個人和集體均已在文中注明。 （論文）中對侵犯任何方面知識產權的行為，由本人承擔相應的法律責任。 、使用畢業設計（論文）的規定，即：按照學校要求提交論文和相關材料的印刷本和電子版本；同意學校保留畢業設計（論文）的復印件和電子版本，允許被查閱和借閱；學?？梢圆捎糜坝?、縮印或其他復制手段保存畢業設計（論文），可以公布其中的全部或部分內容。以上承諾的法律結果將完全由本人承擔！ 作 者 簽 名： 年 月日摘 要本次設計用單片機芯片AT89S52設計一個多功能數字測量儀，實現電壓、電流、電阻、溫度等測量，并配有計時功能，具有按鍵與顯示功能。此系統由分流電阻、分壓電阻、基準電阻、單片機最小系統、顯示部分、報警部分、A/D轉換和控制等部分組成。為使系統更加穩定，使系統整體精度得以保障，本電路使用了AD0809數據轉換芯片，單片機系統設計采用AT89S52單片機作為主控芯片，顯示采用LCD1602液晶顯示屏，程序每次執行周期耗時縮到最短，這樣保證了系統的實時性。溫度的測量則采用溫度傳感器DS18B20來完成。本次設計會通過硬件和軟件兩個方面的實現來展開。關鍵詞： 多功能數字測量儀 AD轉換與控制 AT89S52Abstract This design used to design a digital multipurpose meter, with chip AT89S52 of onechip puter, it can measure voltage,current,resistance,the temperature and so on, and it is equipped with timing function,with buttons and display system is made up of shunted resistance, resistance of partial pressure, basic resistance, minimum system of 52 onechip puters, shown that some , warning part , AD change and order to make the system more stable , and to make the whole precision of the system will be ensured, this circuit has used AD0809 data to change the chip, the onechip puter system is designed to adopt AT89S52 onechip puter as the master chip, together with the RC poweron reset circuit and oscillator circuit, shown with LCD1602 screens. Each execution cycle timeconsuming process reduced to a minimum, thus ensuring that the system in real time，the measurement of the temperature is adopted DS18B20 to design will be through the two aspects of hardware and software implementation.Key words: Digital multipurpose meter；AD changes and controls；AT89S52 目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 1 1 2 3 4第2章 總體設計方案及選用芯片介紹 5 5 6 AT89S52芯片的介紹 6 ADC0809芯片的介紹 8 DS18B20芯片的介紹 9 LCD1602液晶顯示器介紹 11第3章 多功能數字測量儀硬件設計 12 12 12 12 13 13 15 18 19 20 21 22 22 23 23第4章 多功能數字測量儀軟件設計 25 25 C語言概述 25 26 28 28 A/D數據采集和轉換模塊 29 30 31 32 33 34總結 35參考文獻 36致謝 37附錄 38附錄1 38附錄2 39 III 第1章 緒論 本章將介紹多功能數字測量儀的設計目的和意義，結合國內外研究現狀，深入研究和了解多功能數字測量儀的特點，對本次設計的內容有一定程度的了解，為后續的設計打下一定的基礎。 傳統的指針式多功能儀表單一精度低，不能滿足數字化時代的需求，而數字多功能測量儀表則具有精度高、輸入快、輸入阻抗大、數字顯示、讀數準確、可擴展性強、集成方便、抗干擾能力強、測量自動化程度高等優點，因而被廣泛應用，得到工程師的青睞。數字多功能測量儀表是利用模數轉換原理，將被測數據轉化為數字量，并將測量結果以數字的形式顯示出來的一種測量儀表。數字多功能測量儀表是當前電子、電工、儀器、儀表和測量領域使用的一種基本測量，已被廣泛應用于電子及電工測量、工業自動化儀表、自動測試系統等智能化測量領域，顯示出強大的生命力。多功能數字測量儀表作為電子測試領域不可缺少的產品之一，已隨著時代科技的進步，把電量及非電量的測量技術提高到了嶄新水品。 多功能數字測量儀表是在20世紀60年代問世的，而我國的多功能數字測量儀表起步于20世紀70年代中期，先后經歷了引進、發展、技術創新3個階段，目前，我國每年生產大量的中低檔多功能數字測量儀表，并向100多個國家大量出口，然而我國所需的高檔多功能數測量儀表以進口為主，隨著大規模集成電路構成的單片機多功能數字測量儀表和高檔智能多功能數字測量儀表的問世，標志著電子測量領域的迅速發展?，F在，多功能數字測量儀表已成為主流，有取代模擬式儀表的趨勢，與模擬式儀表相比，數字式儀表靈敏度高、準確度高、顯示清晰、過載能力強、便于攜帶、使用簡單等優點。目前電子行業具有很高的發展速度，測試測量儀器更是走在行業的尖端，便攜式高精度儀器更是發揮了巨大的作用，并且顯示了無比的潛力。當今多功能數字測量儀表種類繁多，型號各異而且多樣化。按量程轉換方式可分為手動、自動量程和手動/自動量程：按用途及功能分為低檔、中檔、智能和雙顯示及多重顯示多功能數字測量儀表，其中中檔和智能數字儀表又具有多種分類，現如今，已形成普通式、單片式和智能式多功能數字儀表。且市場上已形成多功能數字儀表的專用集成電路，如：A/D轉換器芯片、電源集成電路、數字/模擬條圖雙顯示多功能數字儀表集成電路、帶微處理器和串行接口的高精度多功能數字測量儀表集成電路等。由于科學的進步，社會的發展，電子產業也會發展到一個新的階段，電子技術的提高在一定程度上代表了一個國家的整體實力，高精尖的電子產品更新換代的周期越來越短，每一款電子產品的設計生產都需要更精密的電子測量儀與子相配合，這樣我們就需要更為先進的測量儀表來為電子產品的開發提供支持，所以，精密的測量儀器將是電子行業發展的重中之重。 數字多功能測量儀，它是采用數字化測量技術，把連續的模擬量轉換成不連續的、離散的數字形式并加以顯示的儀表。傳統的指針式多功能儀表功能單精度低，不能滿足數字化時代的需求，采用單片的多功能數字測量儀，精度高、抗干擾能力強，可擴展尾強、集成方便，目前，由各種單片機芯片構成的多功能數字測量儀，已被廣泛用于電子及電工測量、工業自動化儀表、自動測試系統等智能化測量領域，顯示出強大的生命力。多功能數字測量儀表具有以下幾點特點：（1）顯示清晰直觀，計數準確為了提高觀察的清晰度，新型的手持式多功能數字測量儀已普遍采用字高為26mm的大屏幕LCD。有些多功能數字測量儀表還增加了背光源，以便于夜間觀察讀數。（2）顯示位數多多功能數字測量儀表的顯示位數通常為3位半到8位半。（3）準確度高準確度是測量結果中系統誤差與隨機誤差的綜合。它表示測量結果與真值的一致程度，也反映了測量誤差的大小，準確度愈高，測量誤差愈小。多功能數字測量儀表的準確度遠優于傳統的指針的多功能儀表。（4）分辨力高多功能數字測量儀表在最低電壓量程上末位1個字所代表的電壓值，稱作儀表的分辨力，宏觀世界反映了儀表靈敏度的高低。分辨力隨顯示位數的增加而提高。（5）測試功能強多功能數字測量儀表可以測量直流電壓（DCV）、交流電壓（ACV）、直流電流（DCA）、交流電流（ACA）、電阻（Ω）、二極管正向壓降、等等。新型多功能數字測量儀表大多增加了下述測試功能：讀數保持（HOLD）、邏輯（LOGIC）測試等等。（6）測量范圍寬多功能數字測量儀表可滿足常規電子測量的需要。多功能數字測量儀表的測量范圍更寬。（7）測量速率快多功能數字測量儀表在每秒鐘內對被測電壓的測量次數叫測量速率，單位是“次/秒”。它主要取決于A/D轉換器的轉換速率。一般多功能數字測量儀表的測量速率為2~5次/秒。有的能達到20次/秒以上，另有的一些比這個還要高得多。多功能數字測量儀表可滿足不同用戶對測量速率的需要。（8）輸入阻抗高多功能數字測量儀表電壓擋具有很高的輸入阻抗，通常為10~10000MΩ，從被測電路上吸取的電流小，不會影響被測信號源的工作狀態，能減小由信號源內阻引起的測量誤差。（9）集成度高，功耗低新型多功能數字測量儀表普遍采用CMOS大規模集成電路的A/D轉換器，整機功耗很低，3位半，4位半手持式多功能數字測量儀表的整機功耗僅幾十毫瓦，可用9V疊層電池供電。（10）保護功能完善，抗干擾能力強多功能數字測量儀表具有比較完善的保護電路，過載能力強，新型多功能數字測量儀表還增加了高壓保護器件，能防止浪涌電壓。 隨著單片機技術和多功能數字測量儀技術的發展，未來多功能數字測量儀的發展有以下幾點的發展趨勢： （1）廣泛采用新技術和新工藝，不斷開發新產品， 電子技術的進步，就能推動著多功能數字儀表的研制，新技術和新工藝的應用將被越來越廣泛的應用，進一步實現小型化、復合化、精度高及可靠性高等。 （2）多重顯示儀表?！皵底?模擬條圖”雙顯示儀表已成為國際主流，它兼有數字儀表準確度高，模擬使儀表便于觀察被測量的變化過程及變化趨勢這兩大優點，多重顯示儀表是在雙顯示儀表基礎上發展起來的，此類儀表同時顯示3組或3組以上的相關數據。 （3）安全性。儀器儀表的安全性對于生產對于生產廠家和用戶都至關重要，一方面廠家必須為儀表設計安全保護電路，并使之符合國際標準：另一方面用戶必須安全操作，時刻注意儀表上的各種安全警示。儀表的保護電路在于最大限度的減小和防止因誤操作而造成的危害，將高電壓或大電流輸入到未加適當保護的儀表，會產生電弧，電火花，容易使儀表損壞甚至危及人身安全，所以國內外廠家對于安全性愈來愈重視。 （4）操作簡單化。手持式儀表的操作日趨簡單，單刀操作，單按鈕手動量程是優先選擇的方案之一，自動量程的操作鍵也不斷在減少。為了便于單手操作，福魯克公司采用一只定時功能的按鈕，根據按下時間的長短，可以先擇不同的功能，并能產生聲、光提示信號。 （5）VXI總線儀器系統。VXI是一種新型測量儀器的標準總線，VXI總線儀器系統則是面向21世紀的高科技產品，它的問世給電子測量領域帶來了一場具有巨大歷史意義的革命。VXI總線及測量系統于80年代末問世，并逐步實現了全球標準化，我國90年代初開始引進，現在已能自行開發主機箱和多種功能模塊，并研制成不同用途的綜合測試仿真系統，自動測試系統等。 本次設計的任務是設計一個多功能數字測量儀，根據設計任務要求，通過分塊設計的方法，對硬件和軟件分別進行設計，可實現如下的功能及要求：（1）完成系統的方案設計；（2）完成系統的硬件設計；（3）完成系統的軟件設計；（4）可以實現電壓、電流、電阻、溫度的測量；（5）具有按鍵、顯示、計時和報警功能。第2章 總體設計方案及選用芯片介紹 本系統是由微控制器最小系統、顯示部分、報警部分、