简易万用表的设计
作者：王流凤
来源：《科教导刊·电子版》2015年第13期
（西南交通大学信息科学与技术学院四川·成都 611756）
摘要本系统是通过使用8位STC89C52单片机来实现对数据的处理，不仅低功耗，还高性能，可以实现对电阻、电容的测量。

电阻、电容是由555多谐振荡电路产生，STC89C52的定时器可以利用外部时钟源来计数，将RC的测量电路产生的频率作为单片机STC89C52的时钟源，通过计数则可以计算出所测频率，再通过该频率计算出各个参数。

关键词 555多谐振荡电路起振电路复位电路数码显示
中图分类号：TM938.12 文献标识码：A
1方案设计及分析
测量电子元器件集中参数R 、C的仪表种类较多，方法也各不相同，但是都有其优缺点;一般来说测量方法计算起来都很复杂，不易实现测量自动化及实验智能化。

本次设计是运用把电子元件参数R 、C转化为频率信号f，然后用单片机计数后来算出对应参数，并显示出来，其转换原理分别是RC振荡，这样就实现把模拟量近似转换为数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，这种数字化的处理使我们的仪器实现智能化。

2 STC89C52
STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。

STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

3系统硬件设计及电路
系统分为三个部分，分别有测量电路部分，通道选择部分，控制部分，STC89C52单片机将根据所选通道，通过IOA4和IOA3向模拟开关送两个地址信号，取得振荡频率，然后根据所测频率来判断是否更换量程，又或者是把数据处理后，得出相应的参数。

电阻测量电路：电阻的测量是通过“脉冲计数法”来进行测量的，用555构成的多谐振荡电路来实现，通过计算振荡频率的大小来得出所测电阻的阻值。

电容测量电路：电容同样是采用“脉冲计数法”，由555多谐振荡电路来实现其功能，通过所测频率的大小来得出电容大小。

多项选择电路：利用
CD4052来实现测量类别的转换，CD4052是一个双4选二的多选开关，当选择了某个频率之
后，输出频率通过IOB4作为CPU定时器的时钟源的并开始计数，当计数到3秒的时候读出计数器的值，除以3就得出了被测元件的R、C 所对应的频率，最后通过计算得出被测的值。

4按键及数码管二极管显示电路及其它电路
设计使用的是红色发光二极管，红色发光二极管的压降为2.0—2.2V ，发光二极管实现对电阻、电容测量的指示，起到指示灯的作用。

二极管显示电路：根据电压除工作电流得到限流电阻。

5复位电路
利用它把电路恢复到起始状态，确保微机系统中电路稳定可靠工作。

其一是在给电路通电时马上进行复位操作;二是在必要时可由手动操作;三是根据程序或者电路运行的需要自动地进行。

复位电路的第一功能是上电复位。

一般微机电路正常工作需要供电电源为5V€？%，即4.75～5.25V。

由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。

6数码管显示电路
（1）iRST_N（异步复位）当iRST_N信号为低时，Seg7_Driver模块中的所有寄存器异步复位为初值。

（2）iCLK 模块的输入时钟40MHz。

（3） iSeg_Val[15：0] 7段数码管输入二进制值，0x0～0xF iSeg_Val[15：12]，左侧第一位7段数码管的值。

iSeg_Val[11： 8]，左侧第两位7段数码管的值。

iSeg_Val[ 7： 4]，左侧第三位7段数码管的值。

iSeg_Val[ 3： 0]，左侧第四位7段数码管的值。

（4）iDot_Val[3：0] 各位7段数码管小数点的显示，值为1表示显示小数点，0表示不显示小数点。

iDot_Val[3]，左侧第一位7段数码管的小数点。

iDot_Val[2]，左侧第两位7段数码管的小数点。

iDot_Val[1]，左侧第三位7段数码管的小数点。

iDot_Val[0]，左侧第四位7段数码管的小数点。

（5） oDisplay[7：0] 7段数码管的数据信号。

4位7段数码管共用数据信号。

7段数码管为共阳极连接，各段数据线为0时，对应段发光。

7起振电路
振荡电路要起振要满足以下两个条件：（1）相位平衡条件：反馈电路的相位与输入电压的相位同相，即为正反馈。

（2）振幅平衡条件：反馈电压的幅度与输入电压的幅度相等。

检测振荡电路是否正常工作有：（1）用示波器观察输出波形是否正常;（2）用万用表的直流电路档测量振荡三极管的Vbe电压，Vbe出现反偏电压或小于正常放大时的数值，再用电容将正反馈信号交流短路到地端，若Vbe电压回升，则可验证电路已经起振。

8结语
本次设计有很多改进及升级之处，可在其基础上加一个测量电感的功能，这样会使设计更具完美;也可加上具有语音功能的简易万用表，可将STC89C52单片机换成SPCE061A单片机，不仅能提高仪器的精确度更能很好地实现语音功能。

参考文献
[1] 刘润华，刘立山.模拟电子技术[J].自动化，2003.203-207.
[2] 阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社，1998年12月.49-56.
[3] 李学慧.大学物理实验[M].北京：高等教育出版社，2005.。