数字万用表设计1 电子工程论文

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第一章设计总阐述

1.1方案阐述

本设计是由5个模块组成:直流电源部分、A/D 转换电路、码制转换电路、秒定时电路、报警显示电路模块。

直流电源部分采用5V电源。

A/D 转换电路采用八路(八位八通道A/D 转换器),将8路信号输入选择八位二进制码输出,进行码制转换。从而再用译码器和数码显示管完成数字显示。

秒定时电路采用555时基电路构成单稳态触发器。

报警电路采用多个三极管,555多谐振荡器和发光二极管组成。

1.2产品概述:

用途:适用于通信电缆施工、维修及设备安装过程中,对线排序及寻找特定线对的操作。

性能:具有高性能、低功耗、小体积、重量轻和音量可调,它将为你的对线操作带来方便、轻松和高效率。

特点:该装置查线速度快、现实直观、可以单人校线,还可以复校、结构简单、成本低廉、不易发生故障、工作可靠。

第二章 模块化设计

设计原理:

如图所示,给定各芯线与其相连电阻下标相同的号码1、2、3、…X ,…m (1~m )。Vs 在Rx 上形成分压 Vx=(Rx/Ro+Rx )*Vs

并可在近端测量得到。由于Vx 必定已知,从而可测定当前被测芯线的号码是第几。但Vx 不必读出,可以将其进行A/D 转换,译码,数字显示后直接读出数字1~m 中的一个,就是该芯线的预设号码。 为了A/D 便于转换,R1~Rm 的取值原则应满足如下条件: (Rx+1/Ro+Rx+1-Rx/Ro+Rx )*Vs=△Vs 式中:Vs 是常量即电源电压值。

△ Vs 是转换器的参考电压和转换阶梯;Vx 是第x 级取样电压下限值。

2.1 A/D 转换部分

1)它具有八路模拟信号输入选择,八位二进制码输出的一个逐次比较A/D 转换器。输入端受地址译码器输出的控制。本设计选择模拟通道1N0输入,则地址预置在ADDC 、ADDB 、ADDA=000。当地址锁存允许ALE=1时,输入1N0的模拟信号送入A/D 转换器。

2)ADC0809 1.主要特性

1)8路8位A /D 转换器,即分辨率8位。

2)具有转换起停控制端。

3)转换时间为100μs

4)单个+5V电源供电

5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。

6)工作温度范围为-40~+85摄氏度

7)低功耗,约15mW。

2.内部结构

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,内部结构如图2所示,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。8路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量,当OE端为高电平时,才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

因此,ADC0809可处理8路模拟量输入,且有三态输出能力,既可与各种微处理器相连,也可单独工作。输入输出与TTL兼容。

图2

3.外部特性(引脚功能)

ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,如图3所示。下面说明各引脚功能。

图3

IN0~IN7:8路模拟量输入端。

2-1~2-8:8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路。ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效。

START:A/D转换启动信号,输入,高电平有效。

EOC:A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。

OE:数据输出允许信号,输入,高电平有效。当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。

CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

REF(+)、REF(-):基准电压。

Vcc:电源,单一+5V。

GND:地。

4.ADC0809的工作过程是:首先输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿

将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换,之后EOC输出信号变低,指示转换正在进行。直到A/D转换完成,EOC变为高电平,指示A/D转换结束,结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时,输出三态门打开,转换结果的数字量输出到数据总线上。

地址输入和控制线:4条

数字量输出及控制线:11条

ALE为地址锁存允许输入线,高电平有效。当ALE线为高电平时,地址锁存与译码器将A,B,C三条地址线的地址信号进行锁存,经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A,B和C为地址输入线,用于选通IN0-IN7上的一路模拟量输入。

ADDA、ADDB、ADDC真值表

ST为转换启动信号。当ST上跳沿时,所有内部寄存器清零;下跳沿时,开始进行A/D转换;在转换期间,ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时,表明转换结束;否则,表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号,用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=1,输出转换得到的数据;OE=0,输出数据线呈高阻状态。D7-D0为数字量输出线。

CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号必须由外界提供,通常使用频率为500KHZ,

5.ADC0809对输入模拟量要求:信号单极性,电压范围是0-5V,若信号太小,必须进行放大;输入的模拟量在转换过程中应该保持不变,如若模拟量变化太快,则需在输入前增加采样保持电路。

6. ADC0809应用说明

(1). ADC0809内部带有输出锁存器,可以与AT89S51单片机直接相连。