论文总字数：19325字

摘 要

本文设计了一款基于STC12C5A60S2单片机的数字万用表，具有测量直流/交流电压、直流电流、电阻，越限报警等功能。主要原理是将电量测量电路的测量数值交由自带的A/D采样的STC12C5A60S2单片机来进行数模转换以及处理，通过LCD1602液晶显示屏显示测量参数和测量结果。整个系统在硬件上分八个模块：单片机主控制模块，交流电压测量模块，直流电压测量模块，直流电流测量模块，电阻测量模块，液晶显示模块，按键模块，报警模块。在程序中主要是单片机的主控程序部分，液晶显示部分，AD采样转换部分。本系统具有硬件电路设计简单，调试方便，数值读取方便等优点。

关键词：数字万用表 AD转换 STC12C5A60S2

Abstract

This article is designed based on a STC12C5A60S2 digital multimeter can measure AC voltage, DC voltage, resistance, and diode polarity DC current and voltage drop detection judgment, transistor amplifier parametric testing. Display measurement parameters and measurement results by LCD1602 LCD screen. The entire system hardware is divided into nine modules: SCM control module, AC voltage measurement, DC voltage measurement, DC current test, resistance measurement, transistor measurement, LCD module, key module. In the program, the main part of the program is the master MCU, LCD part, AD sampling switch the display section. The whole system can basically complete the design requirements, system stability and achieve the principle is simple.

Keywords: Digital Multimeter; AD conversion; STC12C5A60S2

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 数字万用表的应用背景 1

1.2 数字万用表的技术现状与发展趋势 1

1.3 数字万用表中采用的重要技术原理 2

第二章 方案思路及整体框图 3

2.1 课题内容 3

2.2 设计思路 3

2.3 整体框图 5

第三章 单元电路设计 6

3.1 单片机控制模块 6

3.1.1 主控制器的选择 6

3.1.2 单片机介绍 6

3.2 交流电压测量模块 7

3.3 直流电压测量模块 8

3.4 直流电流测量模块 8

3.5 电阻测量模块 9

3.6 显示模块 10

3.6.1 显示方案的选择 10

3.6.2 显示模块介绍 10

3.6.3 显示模块电路 11

3.7 报警模块 11

第四章 软件设计 13

4.1 主程序模块程序设计 13

4.2 液晶显示模块程序设计 14

4.2.1 显示模块驱动程序 14

4.2.2 显示转换程序 15

4.3 按键模块程序设计 18

第五章 调试 20

5.1 硬件调试 20

5.1.1 LCD液晶显示不正常 20

5.1.2 在电流测试时电阻发烫 20

5.2 软件调试 20

5.2.1 数据显示不稳定 20

5.2.2 按键问题 20

5.3 测量数据统计 20

5.3.1 电阻测量数据 21

5.3.2 电压测量数据 22

5.3.3 电阻测量数据 23

5.3.4 直流电流测量数据 23

5.3.5 直流/交流电压测量数据 24

总结 25

参考文献 26

附录 28

附录一:硬件整机图 28

附录二:程序 29

致谢 35

2. 绪论

1.1 数字万用表的应用背景

数字万用表是历史发展的产物。在使用万用表的早期年代，是用磁石做指针的表盘用来显示，与电流计十分类似；现代的万用表则采用LCD或VFD提供数字化的显示。

在之前的市面上的模拟万用表十分常见，但是模拟万用表有个比较大的缺点是测量不精确，因为模拟万用表的调零以及从表盘上读取数据都很容易产生误差。

在万用表测量数据的过程中，被测信号被转化成电压的信号并且被前置的放大器所放大，接着，测量出的数字由显示模块显示出来。由于显示模块采用数字显示，因此在读取数值的时候也就不会像指针式的仪表一样带来视觉上的误差。同时，伴随着电子测量技术的不断创新与发展，仪表的各项性能指标也在不断的提高。在模拟万用表使用比较普遍的年代，它的测量的精度仅仅在百分之三到百分之十几之间，而现在的数字万用表则能将精度下降到±0.025%，当然一些对于测量精度要求很高的情况下，也有相应的精度可以达到百万分之一左右的测量仪表。

自1977年世界上的第一台数字万用表问世以来，伴随着科技水平的进步，研究者也在万用表的功能和设计上不断进行创新。数字万用表是电路实验、工程测量等工作中的常用仪器，它把电子方面的技术，自动化的技术，计算机的相关技术成果和电测技术相结合起来，正规的数字万用表可以对直流/交流电流、直流/交流电压、电阻、电容等参数进行测量，并且正在很多的领域一步步取代模拟万用表的地位。

1.2 数字万用表的技术现状与发展趋势

目前的电子技术行业正在高速的发展，测量仪器则可以说是电子技术发展的一块基石。数字万用表作为电子测试方面的非常重要的产品之一，有着广泛的应用范围。数字万用表的主要核心原理，是利用模/数转换，将待测的模拟量转换成需要的数字量，然后使用数字显示模块将测量出的数据显示出来。相较于老式指针万用表，现在普遍使用的数字万用表则具有以下一系列的优点，例如反应速度快、测量精度比较高、读取数据通过数字显示读数误差低、测量的自动化程度比较高、仪表的抗干扰能力很强等。因而，数字万用表在测量领域正在被广泛的使用，也正是因此，数字万用表已经得到广大工程师的青睐。

那既然数字万用表已经得到如此之高的应用率，如何在已有的应用水平上进一步进行完善则是接下来数字万用表发展的主要问题。目前的数字万用表发展趋势正在逐步往以下两个方面发展：

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