摘 要

在日常工作生活中,人们几乎离不开电力、电子产品。工程维修人员需要定期对电力系统进行检修与维护。家用电器等电子产品的老化损坏,均需要及时淮修。几乎所有电器的检修与维护工作都离不开万用表，所以本次设计一个手持式智能数字万用表。该智能数字式万用表能够实现测量直流电压、直流电流还有电阻等功能。该设计是使用stc89c52单片机作为主体，配以adc0832转换芯片，还有lcd1602芯片作为显示器。该设计包含六大模块的电路，分别是电压衰减电路、电流衰减电路、电阻-电压转换电路、模数转换电路、单片机最小系统电路，最后就是显示输出电路。这些电路具体的工作方式是，若待测信号是电压信号则进入电压衰减电路，若是电流信号则进入电流衰减电路，若是电阻信号则进入电阻-电压转换电路，这三种电路最后的输出信号都是电压信号，再将获得的电压信号传输到模数转换电路中即ADC0832中去，模数转换器会将接收的模拟电压信号转变为数字信号。然后将模数转换得到的数字信号传输到单片机，单片机会对接收到的数据进行计算等一系列处理，将结果送到lcd1602液晶显示模块，该模块负责输出显示。最后得到准确、清晰、直观的结果。该系统集成度高，便于操作和携带，有很广的市场前景。

关键词：万用表；STC89C52；手持式；多量程；

Abstract

In daily work and life, people almost cannot do without electricity or electronic products. Engineering maintenance personnel need to regularly check and maintain the power system. The aging of home appliances and other electronic products need to be promptly repaired.The maintenance and maintenance of almost all appliances are inseparable from the multimeter, so this time design a handheld smart digital multimeter.

The topic is to design an intelligent digital multimeter that can measure DC voltage, DC current, and resistance.The design is using STC89C52 microcontroller as the main body, with ADC0832 conversion chip, and LCD1602 chip as a display.The design includes six modules of the circuit, namely, voltage attenuation circuit, current attenuation circuit, resistance - voltage conversion circuit, analog-digital conversion circuit, minimum system microcontroller circuit, and finally the display output circuit.The specific working method of these circuits is that if the signal to be measured is a voltage signal, it enters a voltage attenuation circuit; if it is a current signal, it enters a current attenuation circuit; if it is a resistance signal, it enters a resistance-voltage conversion circuit. The final output signals of these three circuits are all Is the voltage signal, and then the obtained voltage signal is transmitted to the ADC conversion circuit in the ADC0832, the analog to digital converter will convert the received analog voltage signal into a digital signal.Then the digital signal obtained by the analog-to-digital conversion is transmitted to the single-chip microcomputer. The single-chip microcomputer performs a series of processing on the received data and sends the result to the LCD1602 liquid crystal display module, which is responsible for the output display. Finally get accurate, clear and intuitive results. The system is highly integrated, easy to operate and carry, and has a very wide market prospect.

Key Words：Multimeter；STC89C52；Portable；Multi-range；

目 录

第1章绪论 1

1.1 设计的背景 1

1.2设计的目的和意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.3.1国内研究现状 2

1.3.2国外研究现状 2

1.4设计内容 2

第2章 设计方案的比较与选择 3

2.1总体设计选择方案 3

2.2开发语言选择 3

2.3显示器选择 3

2.4 模数转换芯片选择 4

2.5 总体方案选择 4

2.6 成本估算 4

第3章 系统原理分析 5

3.1系统概述 5

3.2智能数字万用表的基本原理 5

3.2.1模数转换原理 6

3.2.2电压衰减电路原理 6

3.2.3电流衰减电路原理 7

3.2.4电阻-电压电路原理 7

3.3硬件电路所用芯片介绍 7

3.3.1 STC89C52芯片 8

3.3.2 AD0832模数转换芯片 8

3.3.3 LCD1602芯片 9

3.4硬件电路设计 10

3.4.1电压衰减电路 10

3.4.2电流衰减电路 11

3.4.3电阻-电压变换电路 12

3.4.4模数转换电路 12

3.4.5单片机最小系统电路 13

3.4.6 LCD1602显示电路 15

3.4.7按键以及模式选择电路 15

3.5 电路工作过程描述 16

第4章 软件设计 17

4.1程序功能分析 17

4.2系统程序设计 17

4.2.1系统总体框架 17

4.2.2LCD显示程序 18

第5章 仪器校验与实物调试 19

5.1实物调试 19

5.2仪器校验 22

5.3万用表续航能力估算 22

第6章总结与展望 23

6.1 全文总结 23

6.2 展望 23

参考文献 25

致谢 26

附录A 电路原理图

附录B 程序代码

第1章绪论

1.1 设计的背景

随着科技水平的提高，各种新型的电子产品在批量投入市场使用之前，必须经过测试仪器的合格检测，同时，当电子设备发生故障需要维修检测时，也需要用到测试仪器，因此，研发先进的测量仪器已经成为电子行业发展的重要任务^[1]。电子产业是推动科技进步和社会发展的动力，受到各个国家的高度重视，而电子产业的发展则需要更加精确、更加智能的电子仪器与之配合^[2]。而身为电子电工行业内的明星产品之一，万用表有非常广阔的应用范围。

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，即模拟指针万用表和数字式万用表^[3]。在科技进步的现代，数字式测量仪器已经领导潮流，并有取代模拟式仪器的趋势。与传统的模拟式仪表相比，新兴的数字仪表灵敏度和精度都很高，集成度高便于携带，智能度高使得操作很是简单，普及度高，结果显示也非常清晰直观。

数字式智能万用表是现在广泛用于电子，电气工程，仪器仪表和测量领域的基本测量仪表。它已广泛应用于智能测量领域，如电子和电工测量，工业自动化仪表和自动测试系统。随着时代的技术进步，数字智能万用表的功能变得更加多种多样，把无论是不是电量的测量技术都提高很大一截。数字智能万用表原理是通过模数转换，将被测量的物理量即测量数据通过数字形式出来的一种测量仪器。按照人们的普遍分法，数字智能万用表可以分为手持式万用表和台式万用表两类。而手持式数字智能万用表由于其性价比高、低功耗和方便携带的特点受到了人们的一致好评，因而能够在各个电子工业领域展示出顽强的生命力。

1.2设计的目的和意义

随着科技的进步，我们生活的方方面面都充分得到了体现。在电子工业快速发展，人们生活水平提高，手机电脑这种电子产品获得越来越多人的喜爱，在更多人使用电子产品时，对于电子产品的修理就很重要了，而在维护和修理电子产品中，测量仪器是核心，在众多测量仪器中，万用表可以说是最基础，也是最重要的测量仪器，传统单一功能的万用表已经没有办法满足人民的需要，所以我们需要设计一款符合日常需要的万用表。万用表有台式和手持式两种，然而台式万用表缺点明显，体积大，耗电量大，不环保，而且移动不便，对日常生活很容易造成困扰，所以手持式万用表才是更适合日常生活使用的万用表。外形上万用表可以分为手持式和台式，在结构上万用表又有了普通万用表和智能数字万用表的分别。传统的万用表操作不便精准度不高，而智能数字万用表，采用单片机系统，精确度高，功能强悍。

1.3 国内外研究现状

1.3.1国内研究现状

在中国，数字万用表的研究主要是由于各种因素，如特殊技术和工艺不达标等，与国外相比发展比较缓慢。在国内，目前生产的万用表精度很低，仅仅只有六位半，和国外的八位半相比有很大一段差距。

在人们认知中，万用表属于最基础的测量仪器，但也极易被人们忽略，因为不好用或者不能满足人们需要的情况下，人们会更多的思考如何完善和进一步提高该仪器的功能等，但现在市面上的万用表基本上可以满足人们的需要，往往如此，就很少关注它的发展，毕竟够用就行。在国内，万用表行业初始不景气，高档的万用表很少，大部分是一些简单低档的，操作人员使用很不方便。国内的研发团队和技术水平都赶不上国外，没有完善的资料，迟迟不能进步，想要使用高档万用表几乎都要依赖从国外进口。但是如今，我们国家的仪器仪表的研究和生产在持续进步，已经渐渐的向国际靠拢，各种集成电路和各种现代新型技术都在慢慢地投入研发设计和生产应用中来。这些年以来，不仅是电子仪器，还有各种测控系统都在稳步前进，渐渐地向数字仪器，智能仪器，便携仪器发展。

1.3.2国外研究现状

国外的仪器仪表行业发展较早，且发展迅猛，其中研制数字万用表比较出色的公司有Agilent Technologies Inc和Fluke，这两家公司的新型万用表功能繁多，比如远程监控，优良的保护措施和使用寿命等特点。是国际中数字万用表的龙头企业。

1.4设计内容

本设计的数字万用表的主要部分由单片机最小系统、电阻电压变换电路、数模转换电路、1602液晶显示电路组成，模数转换接收到电压信号，转换成数字信号传输给单片机，单片机会对接收到的数据进行计算等一系列处理，将结果送到LCD1602液晶显示模块，该模块负责输出显示。最后得到准确、清晰、直观的结果。这次设计的万用表是多量程的，选择了常用的7个量程设计，电压档分别是5V电压、100V电压，电流档200mA电流、2A电流，电阻档分别是500Ω电阻，5kΩ电阻、50kΩ电阻。这次万用表设计的是手持式，为了方便携带，供电方式设计为电池供电。

第2章 设计方案的比较与选择

2.1总体设计选择方案

基于课题任务，我本次设计的方案是，设计一个数字式智能万用表，它可以实现多量程的测量，电压测量范围分为两个，分别是0-5V档、0-100V档，电流测量范围也设计两个，设定为0-200mA、0-2A，电阻测量范围设计三个，设定为0-500Ω，0-5kΩ、0-50kΩ。该设计包含六大模块的电路，分别是电压衰减电路、电流衰减电路、电阻-电压转换电路、模数转换电路、单片机最小系统电路，最后就是显示输出电路。这些电路具体的工作方式是，若待测信号是电压信号则进入电压衰减电路，若是电流信号则进入电流衰减电路，若是电阻信号则进入电阻-电压转换电路，这三种电路最后的输出信号都是电压信号，再将获得的电压信号传输到模数转换电路中去，模数转换器会将接收的模拟电压信号转变为数字信号。然后将模数转换得到的数字信号传输到单片机，单片机会对接收到的数据进行计算等一系列处理，将结果送到显示模块，该模块负责输出显示。最后得到准确、清晰、直观的结果。

2.2开发语言选择

方案一：采用Java语言编程。用Jave语言编译程序能够跨平台运行，而且非常安全，功能齐全，但是Java也有很大的缺点，其一就是本专业从来没有接触过Java语言，没有基础，从头开始学不仅仅要花费很多时间，也要花费大量的精力，并且有时候使用起来也很繁琐，有明显的缺点。

方案二：采用C语言编程。C语言在任何环境下都能能运行，非常方便，编译的效率很高，而且我大学一年级就学过C语言，大三的时候还学过C ，所以可以熟练使用。 同样，C语言也有不便之处，就是当代码很长很复杂时，会使结构看起来很混乱，不利于后期阅读代码和排查错误。但相比于Java语言，还是很省时省力的，所以本次设计选择C语言作为编程。

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