基于51单片机数字多用表的设计(2)
精度是仪器仪表优劣判断最为合适的标准，也是我们设计仪器仪表追求的目标。传统指针式的仪表已经无法满足我们各个领域的需要，数字仪表以其准确度高、测量范围宽、测量速度快、能够快速读取数值、抗干扰能力强、使用方便等优点得到重视和发展。
数字多用表通常提供交、直流电压，交、直流电流和电阻等常规测量功能。随着大规模集成电路和显示技术的发展，数字多用表的精度和分辨率越来越高，以其小型化、低功耗、低成本、简单易用的优势成为了计量测试、科研、国防和生产制造环境所不可或缺的主要精密测量设备。目前，作为高端数字多用表的精度和分辨率越来越高。一些高性能数字多用表采用了双模显示，分辨率已达61/2位数字，并具有波形捕获功能;多种标准的接口及以太网接口的采用，进一步扩展了数字多用表的应用范围和应用领域。
目前的数字多用表虽然具有很高的灵敏度和准确度，但仍存在不足之处，主要从以下几个方面表现出来：（1）不能实现自动化显示和测量，最明显的问题是需要经常转换功能／转换量程开关，测量速度慢，显示不够精确，操作不便等缺点；（2）经常因测量范围过大而烧毁多用表。（3）反应慢，触点接触不良，功能/量程选择开关的弹簧片容易被损坏、氧化和变形。随着电子技术特别是检测和控制技术的飞速发展，提高数字多用表自动化水平成为可能，测量功能自动识别数字多用表取代手动操作的数字多用表是必然趋势。将测控技术的发展成果应用到数字多用表设计中，对传统数字多用表的结构进行改造，用先进的计算机控制技术代替传统的机械功能/量程选择开关，克服了目前数字多用表的缺点，能够进行快速、便捷、准确地测量，并大大提高了可靠性和安全性等性能指标。研制世界上最先进的新一代高智能化的数字多用表具有重要的现实意义，对于提高我国在仪表制造业方面的国际影响力和数字多用表在国际市场上的竞争力将发挥重大作用[3]。
1.2 本课题的任务
本课题目标是设计一个精度高，易携带的数字多用表，能够进行电压、电流和电阻的测量，并且通过LCD显示。技术指标为:电压测量量程0～5V，测量误差约为±0.02V，电流测量范围1mA～100mA，测量误差约为±0.5mA，电阻测量范围0～1000Ω，测量误差约为±2Ω。
具体任务有硬件软件设计两部分，按模块设计可以分为:⑴ 测量模式选择电路及其软件设计,⑵A/D转换电路及其软件设计，⑶电阻测量电路，及电阻测量数据处理软件设计，⑷电压测量电路，及电压测量数据处理软件设计，⑸电流测量电路，及电流测量数据处理软件设计，⑹LCD显示模块电路设计及其软件设计。
2 数字多用表方案设计
2.1 数字多用表工作原理
数字多用表工作原理如图2.1所示：首先通过对单片机P1.0-P1.2引脚进行测量功能判断，根据不同的引脚电平分别进行电阻、电压或电流测量。每种测量过程都基本相同，先读取ADC0808的A/D转换数据，然后进行相应数据处理，最后将处理后的数据送往LCD显示。
图2.1 系统工作原理框图
2.2 数字多用表硬件电路设计 图2.2 整体电路设计电路图
数字多用表主电路图如图2.2所示，80C51单片机通过片选方式扩展了A/D转换器ADC0808和LCD（型号LM016L），单片机的P2.7引脚作为ADC0808的片选信号，因此A/D转换的端口地址为7FFFH。片选信号和 信号一起经或非门产生ADC0808的启动信号START和地址锁存信号ALE。片选信号和 信号一起经或非门产生输出允许信号OE,OE=1时选通三态门使输出锁存器中的转换结果送入数据总线。ADC0808的EOC信号经反相后接到80C51的 引脚，用于产生A/D转换完成中断请求信号[1]。ADC0808芯片的3位模拟量输入通道地址输入端A、B、C分别接80C51的P0.0、P0.1、P0.2，故只要向端口地址0C000H分别写入数据00H～07H,即可启动模拟量输入通道0～7进行A/D转换。ADC0808参考正电压为5V，参考负电压为0V,时钟输入为2MHZ。
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