摘要：介紹了一種基于AT89S52單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字R-V-I測(cè)試儀，用ADC0809作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片，通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路，能夠進(jìn)行電阻及直流電壓、電流的測(cè)量并顯示。

　　0引言

　　當(dāng)前大量使用的一種基本的測(cè)量工具，廣泛應(yīng)用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。針對(duì)電阻、電壓及電流三個(gè)基本電量的測(cè)量，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字多用表。

　　1總體設(shè)計(jì)方案

　　1．1功能要求

　　本系統(tǒng)采用8位8路A／D轉(zhuǎn)換器ADC0809和AT89S52單片機(jī)，設(shè)計(jì)了一臺(tái)數(shù)字多用表，能進(jìn)行電阻、電壓和電流的測(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。電壓測(cè)量范圍為0～20V，測(cè)量誤差約為±0．02V；電流測(cè)量范圍為1～100mA，測(cè)量誤差約為±0．5mA；電阻測(cè)量范圍為0～100kΩ，1k以內(nèi)測(cè)量誤差約為±2Ω。

　　1．2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

　　圖1為系統(tǒng)框圖。

　　圖1數(shù)字多用表的系統(tǒng)框圖

　　本多用表由以下幾部分功能組成：電源模塊、復(fù)位／振蕩電路、功能選擇電路、LED顯示模塊、A／D轉(zhuǎn)換模塊、電阻測(cè)量電路、電壓測(cè)量電路、電流測(cè)量電路以及A／D驅(qū)動(dòng)電路等。

　　2系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

　　針對(duì)設(shè)計(jì)要求和各模塊的要求，我們對(duì)各元件進(jìn)行了選型并設(shè)計(jì)了具體電路。

　　2．1主控模塊

　　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ADC0809的輸出允許信號(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)總線；ADC0809的EOC信號(hào)經(jīng)反相后接到8051的INT1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分別接到單片機(jī)的P0．0、P0．1和P0．2，故只要向端口地址分別寫入數(shù)據(jù)00H～07H，即可啟動(dòng)模擬量輸入通道0～7進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。ADC0809的參考正電壓為5V，參考負(fù)電壓為0V，時(shí)鐘輸入為1MHz。

　　單片機(jī)的P2．1引腳作為數(shù)碼管鎖存器74LS374的片選信號(hào)，片選信號(hào)和信號(hào)一起經(jīng)或非門及反相器接到數(shù)碼管鎖存器74LS374的CLK端，因此顯示器的數(shù)字端口地址為0FDFFH，而單片機(jī)的P1．4～P1．7引腳作為數(shù)碼管的數(shù)位選擇，顯示時(shí)先將數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字端口寫入鎖存器，再通過(guò)數(shù)位選擇點(diǎn)亮相應(yīng)的數(shù)碼管。

　　單片機(jī)的P1．0～P1．2引腳通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)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。由于主控模塊電路比較常規(guī)，此處電路圖略。

　　2．2電阻測(cè)量電路

　　圖2所示為數(shù)字多用表的電阻測(cè)量電路。

　　運(yùn)算放大電路的反饋電阻RX作為待測(cè)電阻，根據(jù)采樣值RV的大小可以判斷是否需要改變量程，通過(guò)改變轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SW2可以改變其量程范圍是1k、10k、100k。考慮到精度問(wèn)題，沒(méi)有把量程繼續(xù)加大。如果開(kāi)關(guān)SW2接通1kΩ電阻R2，則對(duì)應(yīng)的小繼電器RL2吸合，此時(shí)單片機(jī)會(huì)檢測(cè)到其對(duì)應(yīng)引腳P3．0是低電平。假定運(yùn)算放大理想，那么RW=5RX／R2，將RV送給ADC0809的2通道，轉(zhuǎn)換后的數(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=DVR2／255。

　　2．3電壓測(cè)量電路

　　圖3為數(shù)字多用表的電壓測(cè)量電路。

　　電壓信號(hào)經(jīng)RV9端對(duì)地輸入。R93、R94對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分壓；TL431和電阻R97、R98產(chǎn)生1．25V的基準(zhǔn)源；LM324構(gòu)成比較器，當(dāng)正端輸入大于負(fù)端輸入時(shí)將輸出高電平，當(dāng)正端輸入小于負(fù)端輸入時(shí)將輸出低電平，RL9為常閉繼電器，01組成開(kāi)關(guān)電路，當(dāng)LM324輸出高電平時(shí)，01導(dǎo)通，電流經(jīng)R92和01集電極流向繼電器RL9源繞組從而關(guān)斷繼電器。

　　通過(guò)上述分析我們不難得出：當(dāng)輸入信號(hào)小于5V時(shí)，電阻R94端電壓小于1．25V，LM324輸出低電平，01截止，繼電器導(dǎo)通，信號(hào)直接傳遞至AD轉(zhuǎn)換通道0；當(dāng)輸入信號(hào)大于5V而小于20V時(shí)，電阻R94端電壓大于1．25V，LM324輸出高電平，01導(dǎo)通，繼電器截止，信號(hào)經(jīng)R93、R94分壓后，轉(zhuǎn)換為0V～5V信號(hào)傳遞至AD轉(zhuǎn)換的通道1。LM324輸出端通過(guò)非門接到單片機(jī)的P2．0口，所以通過(guò)判斷P2．0口的電平高低可知是啟動(dòng)AD／轉(zhuǎn)換器的0通道還是1通道，進(jìn)而測(cè)出電壓值。