萬(wàn)用表的課程設(shè)計(jì)

數(shù)字萬(wàn)用表的設(shè)計(jì) 院（系）_ 專 業(yè)_ 班 級(jí)_ 姓 名_ 學(xué) 號(hào)_ 2012年6月21日目 錄1、設(shè)計(jì)任務(wù).1 1.1設(shè)計(jì)目的.1 1.2設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求.12、設(shè)計(jì)思路與總體框圖.13、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì).23.1多用表主電路.23.2電阻測(cè)量輸入電路./.3 3.3電壓測(cè)量輸入電路.43.4電流輸入測(cè)量電路.54、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).65、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真.146、總結(jié)與體會(huì).167、 參考文獻(xiàn).171、設(shè)計(jì)任務(wù)11設(shè)計(jì)目的采用8位8路A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809和AT89S52單片機(jī)，設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)字多用表，能進(jìn)行電壓、電流和電阻的測(cè)量，測(cè)量結(jié)果通過(guò)LED數(shù)碼管顯示，通過(guò)按鍵進(jìn)行測(cè)量功能轉(zhuǎn)換。12設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求電壓測(cè)量范圍05V，測(cè)量誤差約為0.02V，電流測(cè)量范圍1100mA，測(cè)量誤差約為0.5mA，電阻測(cè)量范圍01000，測(cè)量誤差約為2。2、設(shè)計(jì)思路與總體框圖1.方案選擇 用單片機(jī)AT89S52與ADC0808設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字萬(wàn)用表，配合分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻可以測(cè)量直流電壓值，直流電流、直流電阻，四位數(shù)碼顯示。實(shí)現(xiàn)各級(jí)量程的直流電壓測(cè)量，其量程范圍為05（V）。實(shí)現(xiàn)不同量程的直流電流測(cè)量，其量程范圍為0100（mA）。實(shí)現(xiàn)不同量程的電阻測(cè)量，其量程范圍為01000（）。ADC0808是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。首先，利用P0 口數(shù)據(jù)地址復(fù)用，將地址通過(guò)P0口輸入到單片機(jī)中。然后，充分利用單片機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算轉(zhuǎn)化功能將其轉(zhuǎn)成適當(dāng)?shù)亩M(jìn)制信號(hào)控制數(shù)顯以確保正確的顯示被測(cè)量的讀數(shù)。 2.總體框圖數(shù)碼管顯示74LS374鎖存器AT89S52單片機(jī)（實(shí)現(xiàn)譯碼驅(qū)動(dòng)）模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC8080）待測(cè)電壓分檔電壓（量程轉(zhuǎn)換）待測(cè)電阻待測(cè)電流分檔電流（量程轉(zhuǎn)換）分檔電阻（量程轉(zhuǎn)換）圖一：總體框圖3、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)31 數(shù)字多用表的主電路數(shù)字多表儀表主電路如圖1所示。89S52單片機(jī)通過(guò)線選方式擴(kuò)展了A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809和4位LED數(shù)碼管，單片機(jī)的P2.7引腳作為ADC0809的片選信號(hào)，因此A/D轉(zhuǎn)換器的端口地址為7FFFH.片選信號(hào)和信號(hào)一起經(jīng)或非門產(chǎn)生ADC0809的啟動(dòng)信號(hào)START和地址鎖存信號(hào)ALE。片選信號(hào)和信號(hào)一起經(jīng)或非門產(chǎn)生輸出允許信號(hào)OE，OE=1時(shí)選通三態(tài)門使輸出鎖存器中的轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)據(jù)總路線。ADC0809的EOC信號(hào)經(jīng)反相后接到89S52的引腳，用于產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換完成中斷請(qǐng)求信號(hào)。ADC0809芯片的3位模擬量輸入通道地址輸入端A、B、C分別接到89S52的P0.0、P0.1和P0.2，故只要向端口地址0C000H分別寫入00H07H，即可啟動(dòng)模擬量輸入通道07進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809參考正電壓為5V,參考負(fù)電壓為0V，時(shí)鐘輸入為2MHz。圖1 數(shù)字多用表的主電路圖單片機(jī)的P1.0 P1.2引腳通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)接地，通過(guò)判斷P1.0 P1.2引腳電平的高低，決定是否進(jìn)行電阻測(cè)量、電壓測(cè)量或電流測(cè)量。3.2數(shù)字多用表電阻輸入電路圖-2圖-2所示為數(shù)字多用表的電阻測(cè)量輸入電路。運(yùn)算放大器的反饋電阻Rx作為待測(cè)電阻，通過(guò)1K電阻R19接到-5V電源上，假定運(yùn)算放大器理想，那么放大器的輸出電壓Rv=5Rx/R19，將Rv送給ADC0809，轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字量為Dv=Rv255/5。單片機(jī)讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)逆向運(yùn)算可得Rx=DvR19/255，注意此時(shí)得到的Rx是二進(jìn)制數(shù)，需要轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)后才能送給數(shù)碼管顯示，程序中采取用4字節(jié)無(wú)符號(hào)除法，連續(xù)進(jìn)行4次除以10的除法，依次取得4位數(shù)值，并且電阻測(cè)量范圍只保證在01K范圍內(nèi)誤差不超過(guò)2，如果要測(cè)量其他電阻，則需該改R19的值。為滿足圖-2電路需要的-5V電源，利用LM324做一個(gè)反向電路，將+5V的電源轉(zhuǎn)換成了-5V，如圖-3：圖-33.3數(shù)字多用表的電壓測(cè)量輸入電路圖-4圖-4所示為數(shù)字多用表的電壓測(cè)量輸入電路，待測(cè)電壓經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除高頻干擾，再經(jīng)過(guò)同向放大器送給ADC0809，電壓測(cè)量輸入范圍0，ADC0809的分辨率為8位，測(cè)量誤差為5/255=0.02V。3.4數(shù)字萬(wàn)用表的電流測(cè)量輸入電路圖-5圖-5是數(shù)字萬(wàn)用表電流測(cè)量輸入電路。電流測(cè)量范圍為1-100mA，因?yàn)锳DC0809是電壓轉(zhuǎn)化器，必須將電壓才能進(jìn)行測(cè)量，這可以通過(guò)串接電阻RL來(lái)實(shí)現(xiàn)，注意RL必須很小(如0.1)，否則營(yíng)銷電流數(shù)值，由于待測(cè)電流和RL都很小，RL兩端的電壓也很小，必須將其放大到ADC0809能夠分辨的范圍之內(nèi)。4、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)數(shù)字多用表的軟件設(shè)計(jì)如下程序所示，完成堆棧指針初始化之后，通過(guò)單片機(jī)P1.0P1.2引腳進(jìn)行測(cè)量功能判斷，根據(jù)不同引腳電平分別進(jìn)行電阻、電壓或電流測(cè)量。每種測(cè)量過(guò)程都基本相同，先讀取ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)送往LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 數(shù)字多用儀表的軟件程序:org0000h;單片機(jī)復(fù)位地址ajmp main;轉(zhuǎn)移到主程序處org0100h;main被定位在0x0100處main: mov sp,#80h ;初始化堆棧指針jnbP1.0,crjnbP1.1,cvjnbP1.2,cacr:movR7,#00hlcall adcLCALL RDATlcallDISPLAY sjmp mainCV:MOVR7,#01HLCALLADCLCALL VDATLCALLDISPLAYSJMPMAINCA:MOVR7,#02HLCALLADCLCALLADATLCALLDISPLAY SJMPMAINADC: MOV A,R7 ;0808 A/D轉(zhuǎn)換子程序MOV DPTR,#7FFFHMOVX DPTR,AJB P3.3,$MOVX A,DPTR ;輸入轉(zhuǎn)換結(jié)果RET vdat:movR2,#00hmovR3,AmovR6,#01hmovR7,#0F4hcallMULD2;乘以500clrCmovA,r5addA,#60h;加96修正movr5,AmovA,r4addcA,#00hmovr4,AmovA,r3addcA,#00hmovr3,AmovA,r2addcA,#00hmovr2,Amovr0,#30hmovr1,#34hmovA,R2movr1,Aincr1movA,R3movr1,Aincr1movA,R4movr1,Aincr1movA,R5movr1,Aincr1movr1,#00hincr1movr1,#00hincr1movr1,#00hincr1movr1,#0FFhcallDIVD4;除以255movr1,#38hmovr1,#00hincr1movr1,#00hincr1movr1,#00hincr1movr1,#0AhcallDIVD4mov43h,33hcallDIVD4mov42h,33hcallDIVD4mov41h,33hmovr0,#40hmovr0,#00hincr0movA,41hmovDPTR,#SEGMENT7movcA,A+DPTRorlA,#80hmovr0,Aincr0movA,42hmovDPTR,#SEGMENT7movcA,A+DPTRmovr0,Aincr0movA,43hmovDPTR,#SEGMENT7movcA,A+DPTRmovr0,AretADAT:movB,AmovA,#0B6hclrC;以下根據(jù)范圍設(shè)置數(shù)值以防溢出subbA,BjcLARGERAmovA,BsubbA,#16hjcLESSAajmpMIDDLEALARGERA:movA,#0B6hajmpCALCULATEALESSA:movA,#16hajmpCALCULATEAMIDDLEA:movA,BCALCULATEA:movr2,#0C3hmovr3,#50hmovr6,#00hmovr7,AcallMULD2;乘以50000clrCmovA,r5subbA,#70h;以下減去102000movr5,Amov37h,AmovA,r4subbA,#8Ehmovr4,Amov36h,AmovA,r3subbA,#01hmovr3,Amov35h,AmovA,r2subbA,#00hmovr2,Amov34h,Amovr0,#30hmovr1,#38hmovr1,#00hincr1movr1,#01hincr1movr1,#5Ehincr1movr1,#0A0hcallDIVD4;除以89760movr1,#38hmovr1,#00hincr1movr1,#00hincr1movr1,#00hincr1movr1,#0AhmovDPTR,#SEGMENT7callDIVD4movA,33hmovcA,A+DPTRmov43h,AcallDIVD4movA,33hmovcA,A+DPTRmov42h,AcallDIVD4movA,33hmovcA,A+DPTRcjneA,#3Fh,NOTEQUmovA,#00hNOTEQU:mov41h,Amov40h,#00hRETrdat:movR2,#00hmovR3,AmovR6,#03hmovR7,#0E8hcallMULD2;乘以1000movr0,#30hmovr1,#34hmovA,R2movr1,Aincr1movA,R3movr1,Aincr1movA,R4movr1,Aincr1movA,R5movr1,Aincr1movr1,#00hincr1movr1,#00hincr1movr1,#00hincr1movr1,#0FFhcallDIVD4;除以255movr1,#38hmovr1,#00hincr1movr1,#00hincr1movr1,#00hincr1movr1,#0AhmovDPTR,#SEGMENT7callDIVD4;連續(xù)進(jìn)行4次除以10的操作movA,33h;取得10進(jìn)制值movcA,A+DPTRmov43h,AcallDIVD4movA,33hmovcA,A+DPTRmov42h,AcallDIVD4movA,33hmovcA,A+DPTRmov41h,AcallDIVD4movA,33hmovcA,A+DPTRcjneA,#3Fh,NONZEROmovA,#00hNONZERO:mov40h,AretDELAY_5ms:movR5,#01h;設(shè)置R5初始計(jì)數(shù)值DELAY_5ms1:movR6,#16h;設(shè)置R6初始計(jì)數(shù)值DELAY_5ms2:movR7,#70h;設(shè)置R7初始計(jì)數(shù)值DELAY_5ms3:djnzR7,DELAY_5ms3;延時(shí)時(shí)間為 Time=( ( (R7*2)+2+1 )*R6+2+1 )*R5+1djnzR6,DELAY_5ms2;djnzR5,DELAY_5ms1;retSEGMENT7:DB3Fh;7段數(shù)碼管字符0的abcdefg的值,a在最低位,最高位始終保留為0DB06hDB5BhDB4FhDB66hDB6DhDB7DhDB07hDB7FhDB6FhDISPLAY:movDPTR,#0fEffh;寫第一位數(shù)碼管movr1,#40hmovA,r1movxDPTR,AsetbCmovP1.4,CclrCmovP1.4,CcallDELAY_5mssetbCmovP1.4,Cincr1movA,r1;寫第二位數(shù)碼管movxDPTR,AsetbCmovP1.5,CclrCmovP1.5,CcallDELAY_5mssetbCmovP1.5,Cincr1movA,r1;寫第三位數(shù)碼管movxDPTR,AsetbCmovP1.6,CclrCmovP1.6,CcallDELAY_5mssetbCmovP1.6,Cincr1movA,r1;寫第四位數(shù)碼管movxDPTR,AsetbCmovP1.7,CclrCmovP1.7,CcallDELAY_5mssetbCmovP1.7,Cret;雙字節(jié)二進(jìn)制無(wú)符號(hào)數(shù)乘法;被乘數(shù)在R2(高位)、R3(低位)中，乘數(shù)在R6(高位)、R7(低位)中。;乘積在R2(高位)、R3、R4、R5(低位)中。;用到累加器A,B,PSW,R2R7。;永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生進(jìn)位。;在出口時(shí)總是清除C。;若結(jié)果超出2個(gè)字節(jié)范圍則OV=1。MULD2: MOV A,R3MOV B,R7MUL ABMOV R4,BMOV R5,AMOV A,R3MOV B,R6MUL ABADD A,R4MOV R4,ACLR AADDC A,BMOV R3,AMOV A,R2MOV B,R7MUL ABADD A,R4MOV R4,AMOV A,R3ADDCA,BMOV R3,ACLR ARLC AXCH A,R2MOVB,R6MULABADD A,R3MOV R3,AMOV A,R2ADDCA,BMOV R2,AORLA,R3JZMULD21SETBOVRETMULD21:CLROVRET;四字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)除法;R0存放被除數(shù),除數(shù),商數(shù)的地址。;從R0開始的連續(xù)四個(gè)字節(jié)為結(jié)果的余數(shù),入口時(shí)可以為任意，但在出口時(shí)發(fā)生變化。;其后的連續(xù)4個(gè)字節(jié)在入口時(shí)是被除數(shù),出口時(shí)是商數(shù)。;再其后的連續(xù)四個(gè)字節(jié)在入口時(shí)是除數(shù),出口時(shí)保持不變。;用到累加器A,B,PSW,R0R7。;如果除數(shù)為零，則置OV=1標(biāo)志，否則清零。;在出口時(shí)總是清除C。DIVD4:MOVA,R0MOVB,AADDA,#08hMOVR1,AMOVA,#00hORLA,R1INCR1ORLA,R1INCR1ORLA,R1INCR1ORLA,R1JZDIVD45MOVR1,BMOVR2,#04hDIVD41:MOVR1,#00hINCR1DJNZR2,DIVD41MOVR3,#20hDIVD42:MOVR2,#08hMOVA,BMOVR0,AADDA,#07hMOVR1,ACLRCDIVD43:MOVA,R1RLCAMOVR1,ADECR1DJNZR2,DIVD43MOVA,R0ADDA,#03hMOVR1,AMOVA,R0ADDA,#0BhMOVR0,AMOVA,R1SUBBA,R0MOVR4,ADECR1DECR0MOVA,R1SUBBA,R0MOVR5,ADECR1DECR0MOVA,R1SUBBA,R0MOVR6,ADECR1DECR0MOVA,R1SUBBA,R0MOVR7,AJCDIVD44MOVA,BMOVR0,AADDA,#03hMOVR1,AMOVA,R4MOVR1,ADECR1MOVA,R5MOVR1,ADECR1MOVA,R6MOVR1,ADECR1MOVA,R7MOVR1,AMOVA,R0ADDA,#07hMOVR1,AINCR1DIVD44:DJNZR3,DIVD42MOVR0,BCLROVCLRCRETDIVD45:SETBOVCLRCRETend5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真 電壓測(cè)量仿真電流測(cè)量仿真電阻測(cè)量仿真6.1