数字万用表的研究与设计

(6) CPLD计数模块：主要完成频率及电容的测量。 (7) 电源模块：完成对模拟器件和数字器件的供电。

数字部分主要由MCU、AD、FLASH、SDRAM，USB等部分组成。软件设计方案：

系统软件设计包括管理程序和控制程序两部分，管理程序包括液晶屏幕显示的动态刷新、处理键盘的扫描和响应。进行掉电保护的处理、执行中断服务操作等。控制程序是对被控对象进行采样、数据处理、根据控制算法进行计算和输出等。控制程序包括A/D转换，数据采样，数字处理、中值滤波，越限报警处理等。

本章介绍了系统的硬件设计框架，以及电路原理图的设计。本文选择AT89S52作为核心芯片。 2.4.1 AT89S52芯片功能特性描述 AT89S52引脚框图：

图2.10 AT89S52芯片引脚图

AT89S52 主要性能：

（1）与MCS-51 单片机产品兼容 （2）8K 字节在系统可编程Flash 存储器 （3）1000 次擦写周期 （4）全静态操作：0Hz～33Hz

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（5）三级加密程序存储器 （6）32 个可编程I/O 口线 （7）三个16 位定时器/计数器 （8）八个中断源 2.4.2 模数转换模块

(1) 模数(A/D)转换与数字显示电路

常见的物理量都是幅值(大小)连续变化的所谓模拟量(模拟信号)。指针式仪表可以直接对模拟电压、电流进行显示。而对数字式仪表，需要把模拟电信号(通常是电压信号)转换成数字信号，再进行显示和处理(如存储、传输、打印、运算等)。数字信号与模拟信号不同，其幅值(大小)是不连续的。这种情况被称为是“量化的”。若最小量化单位(量化台阶)为?，则数字信号的大小一定是?的整数倍，该整数可以用二进制数码表示。但为了能直观地读出信号大小的数值，需经过数码变换(译码)后由数码管或液晶屏显示出来。例如，设?=0.1mV，我们把被测电压U与?比较，看U是?的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N(二进制)。一般情况下，N≥1000即可满足测量精度要求(量化误差≤1/1000=0.1%)。最常见的数字表头的最大示数为1999，被称为三位半数字表。对上述情况，我们把小数点定在最末位之前，显示出来的就是以mV为单位的被测电压U的大小。如：U是? (0.1mV)的1234倍，即N=1234，显示结果为123.4(mV)。这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路，就可以测量显示-199.9～199.9mV的电压，显示精度为0.1mV。由上可见，数字测量仪表的核心是模数(A/D)转换、译码显示电路。A/D转换一般又可分为量化、编码两个步骤。 (2) ADC0809介绍

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

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图2.11 ADC0809的内部逻辑结构

由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通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。

ADC0809引脚结构

图2.12 ADC0809引脚结构图

IN0－IN7：8条模拟量输入通道 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。 地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电

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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。通道选择表如下表所示。

表2-1 地址输入线的通道选择

C 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1 A 0 1 0 1 0 1 0 1 选择的通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 数字量输出及控制线：11条 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， VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。 2.4.3 显示模块

显示模块主要是用TEC6122共阴极8X8段LED数码管来实现。 TEC6122简述 (1) 概述 (2) 特点

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