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基于单片机的数字万用表设计摘要本次设计用单片机芯片AT89C52设计一个数字万用表，能够测量直流电压值、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、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AT89C52单片机作为主控芯片，驱动液晶显示管显示。
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 AT89C52单片机 AD转换与控制AbstractThis design is design a digital universal meter with chip AT89C52 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 AT89C52 one-chip computer as the top management chip, urge 4 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一、设计背景数字万用表亦称数字多用表,简称DMM(Digtial Multimeter)。
基于单⽚机的语⾳播报万⽤表设计基于单⽚机的语⾳播报万⽤表设计随着语⾳技术的发展，在数字万⽤表中增加语⾳播报功能，将为测量提供⽅便.系统采⽤单⽚机对⾼精度A/D转换模块对参数的测量提⾼了万⽤表测量精度，以LCD12864为显⽰模块加强数据显⽰，同时增加ISD4003作为语⾳播报芯⽚进⾏测量参数进⾏播报，实现了万⽤表数值的精确显⽰及播报，进⼀步提⾼万⽤表的实⽤性.1.引⾔万⽤表是⼀种最常⽤的电⼯测量仪表，⽬前主要使⽤的有两种，即模拟以指针万⽤表和数字式万⽤表.这两种万⽤表使⽤时存在⼀个共同的问题，就是测量时必须⽤眼睛观看被测点和刻度盘或数据显⽰屏，容易造成在观测测量结果时表笔脱离被测点，或者造成表笔⾦属极在相邻电路上短路.随着语⾳技术的发展，在数字万⽤表中增加语⾳播报功能，为万⽤表使⽤性能的实质性进步开辟了⼀条新的途径，有了语⾳播报数值功能，可以告诉测量数值和单位准确的确认读数的结果，⼤⼤减少读数出错的可能.不仅如此，本设计通过⾼精度A/D转换，提⾼万⽤表的测量精度，对其他电⼦仪器的改进有着重要的意义.2.系统硬件设计2.1 系统设计框图语⾳播报万⽤表，最主要⽬的是对万⽤表测得数值进⾏显⽰和播放.系统采⽤模块结构设计，主要由微处理器模块.万⽤表测量电路.⾼精度A/D电路.语⾳电路.显⽰电路以及按键电路模块组成，整体框图如图1所⽰.在图1 中，系统微处理器处理器采⽤AT89S52,它是⼀种低功耗.⾼性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，使得AT89S52为众多嵌⼊式控制应⽤系统提供⾼灵活.超有效的解决⽅案.万⽤表测量电路将各种测量值转化为电压信号，在通过⾼精度A/D电路将模拟信号转换为数字信号传送给单⽚机，再由单⽚机进⾏算法处理后输出到显⽰电路，LCD显⽰测得的电压值，语⾳播放电路根据单⽚机算法运算后寻找存储该数值对应的语⾳信号进⾏播报.2.2 ⾼精度A/D转换模块万⽤表的实现采⽤将各种测量数值转化为直流电压值，再将直流电压值通过⾼精度A/D转换为数字信号，进⼊单⽚机进⾏处理及输出.提⾼万⽤表精度的电压表的核⼼提⾼A/D转换的精度，系统采⽤16位A/D转换器AD7705将模拟电压转换为对应的数字量，并送⼊单⽚机，单⽚机对该数字量进⾏规格化处理.AD7705是16位AD转换器，外接晶体振荡器.精密基准源和少量去耦电容，即可连续进⾏AD转换.它采⽤了Σ-Δ技术，可以获得16位⽆误码数据输出.AD7705采⽤的三线串⾏接⼝，能够⽅便地与各种微控制器连接，也⽐并⾏接⼝⽅式⼤⼤节省了CPU的IO⼝[3]?采⽤AT89S52控制AD7705,对桥式传感信号进⾏模数转换，能直接将传感器测量到的微⼩信号进⾏AD转换.该器件还具有⾼分辨率.宽动态范围.⾃校准.优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点，⾮常适合仪表测量.采⽤16位A/D可将测量电压值精度根据数字信号±1的误差，数据输出公式为，1/65535*5V=0.00007V,也就是说在不改变电压量程时，可达到0.1mV的精度.单⽚机与A/D转换的连接如图2所⽰.2.3 万⽤表测量模块万⽤表测量范围包括直流电压.交流电压.直流电流.交流电流.电阻及电容等参数.为了扩⼤万⽤表的测量范围，增加电阻分流.分压等功能，该部分设计原理基本相同，本设计未作改进.在交直流转换及电阻测量⽅⾯的设计进⾏改进，提⾼测量稳定性.数字万⽤表中交流电压测量电路是在直流电压测量电路的基础上，在分压器或分流器之后加⼊⼀级交流-直流（AC-DC）变换器形成的，主要由集成运算放⼤器.整流⼆极管.RC滤波器等组成，还包含⼀个能调整输出电压⾼低的电位器，⽤来对交流电压进⾏校准之⽤，如图3为所⽰.系统中的电阻档采⽤的是⽐例测量法，由稳压管ZD提供测量基准电压，流过标准电阻0 R和被测电阻X R 的电流基本相等.所以A/D转换器的参考电压RFE U 和输⼊电压IN U 有如下关系：其电路如图4所⽰.2.4 显⽰电路模块为了能够更好的现实各种数字和符号，采⽤了12864LCD显⽰器等组成显⽰模块.AT89S52通过将电压信号的⼆进制值进⾏算法转换后的数值通过IO⼝输出到LCD显⽰实时数值，电路如图5所⽰.2.5 语⾳播放模块语⾳模块采⽤ISD4003语⾳录放芯⽚，是美国ISD公司推出的产品.该系列语⾳芯⽚采⽤多电平直接模拟存储专利技术，声⾳不需要A/D转换和压缩，每个采样值直接存储在⽚内的闪烁存储器中.ISD4003语⾳芯⽚采⽤CMOS技术，内含晶体振荡器.防混叠滤波器.平滑滤波器.⾃动静噪.⾳频功率放⼤器及⾼密度多电平闪烁存储陈列等，因此只需很少的外围器件就可构成⼀个完整的声⾳录放系统.芯⽚设计是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通过串⾏通信接⼝送⼊.采样频率可为4.0Hz、5.3Hz、6.4Hz、8.0kHz,频率越低，单⽚录放语⾳时间8~16min.语⾳录放模块电路主要由L M 3 8 6功放电路.isd4003语⾳电路组成.LM386功放电路在放⾳电路中，输出端选⽤低电压通⽤集成功率放⼤器作为扬声器的驱动电路.isd4003语⾳电路，录⾳时通过外部按键控制录⾳的开始和停⽌.录完后，每段语⾳信号都存储在⼀个不同的地址段，播放的时候，只要找到该段语⾳的起始地址就能播放出相应的语⾳信号，语⾳录放电路如图6所⽰.3.软件设计万⽤表开启时进⼊测量及显⽰状态，并将显⽰的数值及对应的测量范围进⾏数字播报，主程序流程图如图7所⽰.语⾳播报程序设计将根据AD采集的电压信号进⾏算法转换后的数值寻找存储在语⾳芯⽚中的语⾳信息.每段语⾳都有⼀个不同的存储地址，要播放相应的语⾳信息，只要找到该语⾳信号的存储地址即可.流程图如图8所⽰.4.结论通过采⽤了⾼精度A/D转换模块对参数的测量提⾼了万⽤表测量精度，同时采⽤12864显⽰及语⾳播报芯⽚将通过语⾳和显⽰多种⼈机交互⽅式为测量提供⽅便，将进⼀步提⾼万⽤表的实⽤性.因此具有⾃动语⾳播报数值功能的语⾳万⽤表，会有较⼤的需求，设计具有较好的应⽤前景.。
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。
语音数字万用表的设计姓名：崔文娟学号：201010008专业：电子科学与技术1、概述万用电表是测量基本电气量的有力工具,数字式万用电表又具有操作简单、使用方便等优点倍受电气工程师的喜爱。
本文采用的是凌阳SPCE061A单片机实现语音数字万用表的设计,设计一款能“说话”的智能型数字式万用电表。
该数字式万用电表可以将测量值直接告诉测量者。
语音发声功能弥补了以往产品人机交互界面单调乏味的缺陷,具有直观、实用、安全的特点。
语音数字万用电表基本技术功能要求:(1)具有语音发声功能;(2)具有测量直流电压功能;(3)具有测量交流电压功能;(4)具有测量直流电流功能;(5)具有测量交流电流功能;(6)测量电阻功能;(7)测量二极管好、坏功能;(8)测量三极管放大倍数功能;(9)测量电容功能。
技术指标:(1)正常工作电压范围: 9V(使用9V叠层电池);(2)体积: 190mm×88. 5mm×27. 5mm(长×宽×高);(3)电路工作环境:工作温度范围: 0～40℃;储存温度范围: - 10～50℃;相对湿度:小于80%。
2系统设计2. 1系统的硬件设计将待测量转换为电压量送至SPCE061A进行测量。
系统电路主要由DCV、DCA、ACV、ACA、CAP、HFE、电阻测量电路、二极管测量电路、语音播放电路、自动关机电路和LCD显示电路组成,结构框图如图1所示。
图1系统硬件结构框图2. 2系统的软件设计整个系统输入包括:初始化、LCD显示、语音播放、数值的计量等几个主要的模块,流程如图2所示。
系统首先进行初始化,接着进入主循环。
主循环包括以下操作: 通过判断转换开关的位置来判断即将测量的内容; 测量数值、并将测量值通过LCD显示并伴有语音提示; 响应中断;系统初始化:系统初始化包括:端口初始化、中断初始化、时钟初始化。
端口初始化:设置对应的端口状态为输入或输出。
打开2Hz、256Hz和TimerA中断: 2Hz用来进行计算时间, 256Hz用于LCD显示, TimerA用于语音播放。
智能数字万用表的设计摘 要：本智能数字万用表由凌阳SPCE061A 单片机、MC14433——321位A/D 转换电路、自动量程转换电路、交直流转换电路和大、小电阻测量电路组成，能够对交流电压、直流电压、大电阻和小电阻进行精确测量。
使用凌阳SPCE061A 单片机作为控制模块，实现量程自动转化；使用MC14433实现A/D 转换；使用简易软键盘、凌阳SPLC501液晶显示模组实现输入和显示；使用单片机读取MC14433的数字信号来控制模拟开关，从而改变反馈电阻的大小实现档位的不同选择；本设计能够准确对被测量进行测量，所有性能指标符合要求。
关键词：数字万用表 单片机 MC14433 交直流电压测量 电阻测量一、方案论证1.交流电压的测量：由于交流电压不能直接测量，必须转换为直流电压。
转换方案有3种：方案一、热电偶测量法：根据交流有效值的物理定义来实现测量的，利用热电偶电路平衡原理通过两端的电势比较得到有效值。
但热电偶转换线性度差，且热电偶具有配对较难、响应速度慢、负载能力差等缺点。
方案二、模拟运算法：根据有效值的数学定义，用集成器件乘法器、开放器等依次对被测信号进行平方、平均、开方等计算直接得到交流输入信号的有效值。
这种方案测量的动态范围小、精度不高且输入信号的幅度变小时，平均器输出电压的平均值下降值很快、输出幅度很小。
方案三、交流整形电路：使用AD637等集成有效值转换芯片，把交流电压信号转换为幅值等于交流有效值的直流电压信号，在对直流电压进行测量，这种方案电路简单、响应速度快、失真度小、工作稳定可靠。
综上，采用方案三进行交流电压的测量。
2.小电阻的测量：由于小电阻在通入电压后发热，测量出的电阻值会产生较大的误差，对于小电路有3种方案测量：方案一、直流电桥测量法。
直流电桥又分直流单电桥和直流双电桥。
采用这两种方法测量时很多操作需要手动，并且对元件精度要求高，通过数字电位器来改变需要的电阻参数，索然可以实现数控，但数字电位器的每一级步进电阻值不确定，调节困难，用单片机处理计算复杂并且测量时操作不便。
基于51单片机可语音播放万用表的设计伴随着工业科技的不断进步，社会蓬勃发展已愈发迅速。
在各个领域都致力于提高生产的工作效率和提升产品的品质性能的大环境下，电子测量领域也尤为突出，紧跟新兴技术的步伐，不断进行革新和发展。
作为基础测量仪器的数字万用表用途广泛，其基本测量功能就包括交直流电压、交直流电流、电阻、频率等。
并不断推广到日常测量的方方面面。
但国内生产的数字万用表产品因为技术原因构造简单、功能单一、智能度低，不能满足消费者的需求。
因此，本设计以语音播报为切入点，提出一种高效率、智能化、抗干扰能力强的基于51单片机可语音播放万用表的设计。
标签：数字万用表；STC89C52；语音播报；LCD显示在当今科学技术日新月异的大爆炸时代，各种新型电子产品出现在市面上，极大地便利了我们的日常生活，提高了工作效率，提升了生活品质。
但伴随的问题也屡见不鲜，所以电子产品需要经过相关测试仪器的合格检测才能投放到市场。
而且当电子产品出现故障需要检测维修时，也需要使用测量仪器。
因此，尽快研制先进的测量仪器成为电子行业进程中的重中之重。
目前，数字万用表由于数显、检测及集成电路技术的高速发展，逐渐趋向小物理尺寸化、数字化、智能化、操作简易化。
而且在数字万用表中添加语音播放功能，也为万用表在使用性能方面实质性的开辟了一条新路径。
拥有了语音播放数值功能后，可以得到被测量数值和单位的准确读取结果，大大减少读数出错的可能性，降低了使用者的上手难度，变得更加简易快捷。
所以对可语音播放万用表的研究，在电子测量领域中意义重大。
1 系统总体结构本系统主要由STC89C52主控制器模块、测量电路模块、A/D转换模块、按键控制电路模块、语音播放模块和LCD液晶显示模块组成。
2 系统硬件电路设计测量电路：本模块是由转换開关和电压、电流、电阻测量电路组成。
通过转换开关可以选择测电压、电流或电阻。
直流电压测量电路由电阻分压电路和表头构成，通过改变串联的分压电阻的阻值而改变其量程，将基本量程200mV的量程扩展为三量程的直流电压档。
学号毕业论文（设计）□毕业论文□毕业设计□毕业实习报告（请在相应的文章类型中打“√”）基于凌阳片机的电子钟系（部）电子机械工程专业名称通信工程年级2006级学生姓名指导教师2008年11月27日摘要本系统采用凌阳公司的SPCE061A单片机为控制核心；采用DS1302实时时钟系统，由单片机控制DS1302的读写，将读回来的时间数据通过数码管显示出来,修改时间采用操作友好的矩阵键盘,语音报时系统使用凌阳单片机本身具有的特色语音功能, 并将报时、报日历键分开，整机系统设计比较完善，有显示、键盘、报时、报日历的功能，除些之外还介绍了51单片机C语言编程移植到凌阳单片机的一些经验和方法，以便将51单片机的C语言经过局部的修改就可以移植到凌阳单片机上，节约重新开发的时间。
最后总结了一些关于在做基于凌阳单片机的电子钟时所遇到的问题和困难，以及将凌阳单片机和51单片机的各方面性能进行了比较，其语音还是凌阳单片机最大的特点，也是它使用较为广泛的原因。
关键词：SPCE061A单片机，实时时钟，语音报时，数码管显示，矩阵键盘目录前言 (1)一、方案设计和论证 (1)二、硬件电路设计 (1)2.1整体电路方框图和说明 (1)2.2各部分电路设计 (2)2.2.1数码管显示驱动电路 (2)2.2.2 单片机系统电路 (3)2.2.3 语音播放电路 (4)2.2.4 电源电路部分 (5)2.2.5 复位电路 (6)2.2.5 键盘电路 (6)三、软件设计 (6)3.1软件流程图及设计思路说明 (6)3.2模块设计 (7)3.2.1 语音播放部分 (8)3.2.2 DS1302实时时钟部分 (8)四、整机测试 (10)五、对C51程序在凌阳单片机上移植分析 (10)六、总结 (10)七、致谢 (11)参考文献 (12)附录 (12)前言由于科学技术的快速发展，电子技术在20世纪取得了惊人的进步，特别是近几十年来单片机技术和其他高技术的飞速发展，致使工业、农业、科技和国防等领域以及人们的社会生活发生了令人瞩目的变革。
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。
