基于-单片机数字万用表设计_论文.doc

- -

题 目：基于单片机的数字万用表设计

院系:机电工程系
专业:机电一体化
学　　号:
姓 名:
指导教师:
完成日期:

- word.zl
- -

摘 要

本次设计用单片机芯片AT89s52设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、电容测试芯片电路、51单片机最小系统、显示局部、报警局部、AD转换和控制局部组成。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了AD0809数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89S52单片机作为主控芯片，配以RC上电复位电路和11.0592MHZ震荡电路，显示芯片用TEC6122，驱动8位数码管显示。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。

关键词 数字万用表 AT89S52单片机 AD转换与控制

- word.zl
- -

目 录

摘 要i
Abstractii
绪论5
1. 数字万用表设计背景7
1.1数字万用表的设计目的和意义7
1.2 数字万用表的设计依据7
1.3数字万用表设计重点解决的问题7
2 数字万用表总体设计方案7
2.1数字万用表的根本原理7
2.2 数字万用表的硬件系统设计总体框架图13
2.3硬件电路设计方案及选用芯片介绍14
2.3.1 设计方案14
2.3.2 芯片选择及功能简介14
2.4数字万用表的硬件设计25
2.4.1分模块详述系统各局部的实现方法25
2.4.2 数字万用表控制硬件整体构造图30
2.4.3 电路的工作过程描述30
3. 系统软件与流程图32
3.1 电路功能模块32
3.2系统总流程图32
3.3物理量采集处理流程34
3.4电压测量过程流程图34
3.5电流的测量过程流程图36
3.6电阻的测量过程流程图37
3.7电容测量过程流程图39
结论40
致41
参考文献42

- word.zl
- -
绪 论
数字万用表亦称数字多用表,简称DMM(Digtial Multimeter)。它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续的、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式万用表功能单精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片的数字万用表，精度高、抗干扰能力强，可扩展尾强、集成方便，目前，由各种单片机芯片构成的数字电万用表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。
数字万用表具有以下几点特点：
1〕．显示清晰直观，计数准确
为了提高观察的清晰度，新型的手持式数字用用表〔HDMM〕已普遍采用字高为26mm的大屏幕LCD〔液晶显示器〕。有些数字万用表还增加了背光源，以便于夜间观察读数。
2〕．显示位数
数字万用表的显示位数通常为3位半到8位半。
3〕．准确度高
准确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合。它表示测量结果与真值的一致程度，也反映了测量误差的大小，准确度愈高，测量误差愈小。数字万用表的准确度远优于指针万用表。
4〕．分辨力高
数字万用表在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，称作仪表的分辨力，宏观世界反映了仪表灵敏度的上下。分辨力随显示位数的增加而提高。
5〕．测试功能强
数字万用表不公可以测量直流电压〔DCV〕、交流电压〔ACV〕、直流电流〔DCA〕、交流电流〔ACA〕、电阻〔Ω〕、二极管正向压降〔Uf〕、等等。新型数字万用表大多增加了下述测试功能：读数保持〔HOLD〕、逻辑〔LOGIC〕测试等等。
6〕．测量围宽
数字万用表可满足常规电子测量的需要。智能数字万用表的测量围更宽。
7〕．测量速率快
数字万用表在每秒钟对被测电压的测量次数叫测量速率，单位是“次/秒〞。它主要取决于A/D转换器的转换速率。一般数字万用表的测量速率为2~5次/秒。有的能到达20次/秒以上，另有的一些比这个还要高得多。数字万用表可满足不同用户对测量速率的需要。
8〕．输入阻抗高
数字万用表电压挡具有很高的输入阻抗，通常为10~10000MΩ，从被测电路上吸取的电流小，不会影响被测信号源的工作状态，能减小由信号源阻引起的测量误差。
9〕．集成度高，微功耗
新型数字万用表普遍采用CMOS大规模集成电路的A/D转换器，整机功耗很低，3位半，4位半手持式数字万用表的整机功耗仅几十毫瓦，可用9V叠层电池供电。
10〕．保护功能完善，抗干扰能力强
数字万用表具有比拟完善的保护电路，过载能力强，新型数字万用表还增加了高压保护器件，能防止浪涌电压。
本设计就是基于这个根底设计一个基于单片机的数字万用表。该设备具有直观简单的优点。并且能深入的说明万用表的测量原理。能直观的了解万用表各个局部的构造和测试原那么。

- word.zl
- -
1. 数字万用表设计背景
在本章中主要介绍了系统的设计原那么和总体方案及系统概述等。
1.1数字万用表的设计目的和意义
数字万用表是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种根本测量，已被广泛应用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。随着时代科技的进步，数字万用表的功能越来越强大，把电量及非电量的测量技术提高到崭新水平。
1.2 数字万用表的设计依据
根据数字万用表的原理，结合以下的设计要求：“设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值，直流电流、直流电阻，四位数码显示。实现多级量程的直流电压测量，其量程围是200mv、2v ,20v,200v和500v.实现多级量程的交流电压测量，其量程围是200mv、2v ,20v,200v和500v.实现多级量程的直流电流测量，其量程围是2mA ，20mA，200mA、2A和20A.实现多级量程的电阻测量，其量程围是200、2k ,20k,200k和2M。〞以及电容测量电路。由此设想出以下的解决方法，即数字万用表的系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、电容测试芯片电路、51单片机最小系统、显示局部、报警局部、AD转换和控制局部组成。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障。
1.3数字万用表设计重点解决的问题
本设计重点要解决的问题是对不同量程的各种测量容的转换，还有就是各局部电路组合成一个完整的数字万用表，而难点解决的问题就是程序的设计，要保正其可行性从而保证设计的正确性。
2 数字万用表总体设计方案
2.1数字万用表的根本原理
数字万用表的最根本功能是能够测量交直流电压，交直流电流，还有能够测量电阻，数字万用表的根本组成见图2.1。
- word.zl
- -

图2.1数字万用表的根本组成
下面我们分别介绍各个局部的组成：
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、电流进展显示。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，再进展显示和处理(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〞。假设最小量化单位(量化台阶)为，那么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=0.1，我们把被测电压与比拟，看是的多少倍，并把结果四舍五入取为整数 (二进制)。一般情况下，≥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为单位的被测电压的大小。如：是 (0.1)的1234倍，即=1234，显示结果为123.4()。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-199.9～199.9的电压，显示精度为0.1。
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) 、多量程数字电压表原理
在基准数字电压表头前面加一级分压电路(分压器)，可以扩展直流电压测量的量程。如图2.2所示，为电压表头的量程(如200)，为其阻(如10)，、为分压电阻，为扩展后的量程。

图2.2分压电路原理 图2.3多量程分压器原理
由于r>>r2，所以分压比为

扩展后的量程为

多量程分压器原理电路见图2.3，5档量程的分压比分别为1、0.1、0.01、0.001和0.0001，对应的量程分别为2000、200、20、2和200。
采用图3的分压电路虽然可以扩展电压表的量程，但在小量程档明显降低了电压表的输入阻抗，这在实际使用中是所不希望的。所以，实际数字万用表的直流电压档电路为图2.4所示，它能在不降低输入阻抗的情况下，到达同样的分压效果。
图2.4 使用分压电路

例如：其中200档的分压比为

其余各档的分压比可同样算出。
实际设计时是根据各档的分压比和总电阻来确定各分压电阻的。如先确定

再计算2000档的电阻

再逐档计算、、、。
尽管上述最高量程档的理论量程是2000，但通常的数字万用表出于耐压和平安考虑，规定最高电压量限为1000。
换量程时，多刀量程转换开关可以根据档位自动调整小数点的显示，使用者可方便地直读出测量结果。
3〕、多量程数字电流表原理
测量电流的原理是：根据欧姆定律，用适宜的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进展测量。如图2.5，由于，取样电阻上的电压降为

即被测电流

图2.5电流测量原理 图2.6多量程分流器电路
假设数字表头的电压量程为，欲使电流档量程为，那么该档的取样电阻(也称分流电阻)为
如=200，那么=200档的分流电阻为。
多量程分流器原理电路见图2.6。
图2.6中的分流器在实际使用中有一个缺点，就是当换档开关接触不良时，被测电路的电压可能使数字表头过载，所以，实际数字万用表的直流电流档电路为图2.7所示。
图2.7实用分流器电路

图2.7中各档分流电阻的阻值是这样计算的：先计算最大电流档的分流电阻

再计算下一档的

依次可计算出、和。
图2.8 AC-DC变换器原理简图
图中的BX是2A保险丝管，电流过大时会快速熔断，超过流保护作用。两只反向连接且与分流电阻并联的二极管D1、D2为塑封硅整流二极管，它们起双向限幅过压保护作用。正常测量时，输入电压小于硅二极管的正向导通压降，二极管截止，对测量毫无影响。一旦输入电压大于0.7，二极管立即导通，两端电压被限制住(小于0.7)，保护仪表不被损坏。
4〕、 交流电压电流测量处理原理
数字万用表流电压，电流测量电路是在直流电压、电流测量电路的根底上，在分压器或分流器之后参加了一级交流-直流(AC-DC)变换器，图2.8为其原理简图。
该AC-DC变换器主要由集成运算放大器、整流二极管、RC滤波器等组成，还包含一个能调整输出电压上下的电位器，用来对交流电压档进展校准之用。调整该电位器可使数字表头的显示值等于被测交流电压的有效值。
同直流电压档类似，出于对耐压、平安方面的考虑，交流电压最高档的量限通常限定为700(有效值)。
5〕、 电阻测量原理
图2.9电阻测量原理
数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法，其原理电路见图2.9。
由稳压管ZD提供测量基准电压，流过标准电阻和被测电阻的电流根本相等(数字表头的输入阻抗很高，其取用的电流可忽略不计)。所以A/D转换器的参考电压和输入电压有如下关系：

即
图2.10电阻测量

根据所用A/D转换器的特性可知，数字表显示的是与的比值，当=时显示“1000〞，=0.5时显示“500〞，以此类推。所以，当时，表头将显示“1000〞，当时显示“500〞，这称为比例读数特性。因此，我们只要选取不同的标准电阻并适当地对小数点进展定位，就能得到不同的电阻测量档。
如对200档，取=100，小数点定在十位上。当=100时，表头就会显示出100.0。当变化时，显示值相应变化，可以从0.1测到199.9。
又如对2档，取，小数点定在千位上。当变化时，显示值相应变化，可以从0.001测到1.999。
其余各档道理一样，同学们可自行推演。
数字万用表多量程电阻档电路见图10。
由上分析可知，

……
图2.10中由正温度系数(PTC)热敏电阻与晶体管组成了过压保护电路，以防误用电阻档去测高电压时损坏集成电路。当误测高电压时，晶体管发射极将击穿从而限制了输入电压的升高。同时随着电流的增加而发热，其阻值迅速增大，从而限制了电流的增加，使的击穿电流不超过允许围。即只是处于软击穿状态，不会损坏，一旦解除误操作，和都能恢复正常。
6〕、 电容测量原理
电容测量是根据电容充电原理其充电电压与时间成一定的指数关系。根据电压和时间可以计算出电容的值。
2.2 数字万用表的硬件系统设计总体框架图
如以下图2.11所示，本万用表由以下几局部功能组成，复位电路、震荡电路、ADC输入、被测量显示、超限报警、ADC使能控制。复位电路用来清零，进展下一次的测量；震荡电路用来消除一些外来干扰，使电路工作更加稳定；ADC输入那么是将输入量进展AD转换；测量显示就是显示测量的数值；超限报警局部那么是用作当测量量超出量程围时发出警报，以便提醒用户更改大量程；ADC使能控制那么用来对输入量进展控制，允许输入或者不允许。
复位电路
震荡电路
ADC输入
被测量显示
超限报警
ADC使能控制

89s52

图2.11. 总体电路设计原理图
2.3硬件电路设计方案及选用芯片介绍
2.3.1 设计方案
用单片机AT89S52与ADC0809设计一个数字万用表，配合分流电阻、分压电阻、基准电阻可以测量交、直流电压值，直流电流、直流电阻，四位数码显示。实现四级量程的直流电压测量，其量程围是2v ,20v,200v和500v.实现四级量程的交流电压测量，其量程围是2v ,20v,200v和500v.实现四级量程的直流电流测量，其量程围是2mA  ,20mA,200mA和2A.实现四级量程的电阻测量，其量程围是2k ,20k,200k和2M.，并且有超出量程的情况发生时，蜂鸣器发声报警。

2.3.2 芯片选择及功能简介
1、AT89S52芯片功能特性描述
AT89S52引脚框图：

图2.12 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
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
9、全双工UART 串行通道
10、低功耗空闲和掉电模式
l 1、掉电后中断可唤醒
l2、 看门狗定时器
13、双数据指针
l 4、掉电标识符
方框图：

图2.13 AT89S52部框图
功能特性描述：
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52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。
AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断构造，全双工串行口，片晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停顿工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停顿，直到下一个中断或硬件复位为止。
VCC : 电源
GND: 地
P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1 口：P1 口是一个具有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于部电阻的原因，将输出电流〔IIL〕。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输〔P1.0/T2〕和时器/计数器2的触发输入〔P1.1/T2EX〕，具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
表2.1 P1口的第二功能

P2 口：P2 口是一个具有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于部电阻的原因，将输出电流〔IIL〕。在外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器〔例如执行MOVX DPTR〕时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的部上拉发送1。在使用8位地址〔如MOVX RI〕外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3 口：P3 口是一个具有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于部电阻的原因，将输出电流〔IIL〕。P3口亦作为AT89S52特殊功能〔第二功能〕使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
表2.2 P3口的第二功能

RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊存放器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
ALE/PROG：地址锁存控制信号〔ALE〕是外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚〔PROG〕也用作编程输入脉冲。
在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1〞，ALE操作将无效。这一位置“1〞，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否那么，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位〔地址为8EH的SFR的第0位〕的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
PSEN:外部程序存储器选通信号〔PSEN〕是外部程序存储器选通信号。
当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
EA/VPP:外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。
为了执行部程序指令，EA应该接VCC。
在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。
XTAL1:振荡器反相放大器和部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
Flash 编程―并行模式：
AT89S52 带有用作编程的片上Flash 存储器阵列。编程接口需要一个高电压〔12V〕编程使能信号，并且兼容常规的第三方Flash 或EPROM 编程器。
AT89S52 程序存储阵列采用字节式编程。
编程方法：
对AT89S52 编程之前，需根据Flash 编程模式表和图13、图14 对地址、数据和控制信号设置。可采用以下步骤对AT89S52 编程：
1．在地址线上输入编程单元地址信号
2．在数据线上输入正确的数据
3．激活相应的控制信号
4．把EA/Vpp 升至12V
5．每给Flash 写入一个字节或程序加密位时，都要给ALE/PROG 一次脉冲。字节写周期时自身定制的，典型值仅50us。改变地址、数据重复第1 步到第5 步‘知道’全部文件完毕。
Data Polling AT89S52 用Data Polling 作为一个字节写周期完毕的标志特征
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。
〔1〕ADC0809的部逻辑构造

图2.14 ADC0809的部逻辑构造
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转换器进展转换。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。
〔2〕． 引脚构造

图2.15 ADC0809引脚构造图
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，电压围是0－5V，假设信号太小，必须进展放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如假设模拟量变化太快，那么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展锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进展转换。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2.3 地址输入线的通道选择
C
B
A
选择的通道
0
0
0
IN0
0
0
1
IN1
0
1
0
IN2
0
1
1
IN3
1
0
0
IN4
1
0
1
IN5
1
1
0
IN6
1
1
1
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，所有部存放器清零；下跳沿时，开场进展A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换完毕信号。当EOC为高电平时，说明转换完毕；否那么，说明正在进展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。
ADC0809应用说明：
〔1〕． ADC0809部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。
〔2〕． 初始化时，使ST和OE信号全为低电平。
〔3〕． 送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。
〔4〕． 在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。
〔5〕． 是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。
〔6〕． 当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。
3、TEC6122简述
〔1〕概述
TEC6122共阴极8X8段LED数码管〔8X8点阵〕显示驱动电路是全定制专用集成电路。该电路由开机自清电路、振荡电路、位扫描驱动电路、8X8 bit移位存放器电路、8X8 bit数据锁存器电路、段多路选择器驱动电路组成。它可与各种型号的微处理器串行口或并行口interface,专供驱动8位X8段共阴极LED数码管〔8X8LED点阵〕。
〔2〕特点
工作电压：+4V~+6V
位扫描驱动电流≥80mA〔VDD=+5V〕
段扫描驱动电流≥10mA〔VDD=+5V〕
可驱动高彩色LED管
可通过N个TEC6122级联实行NX8位LED显示
管脚间距2.54mm ,标准24pin窄塑封双列直插封装
〔3〕位扫描共阴极LED显示原理
位扫描共阴极LED显示原理图及位扫描波形如附图。
位扫描信号接―S1，―S2，……，―S8顺序依次出现，循环反复。―S1显示第一位〔个位〕，―S2显示第二位〔十位〕，依次地―S8显示第八位〔千万位〕。要显示的段码A，B，……，DP是由S1∽S8依次分别选通送出，S1送A1，B1，……，DP1，显个位，其它位不显示。同样地S8送出A8，B8，……，DP8，显千万位，其它位不显示，这就是位扫描共阴极LED显示原理。

表2.4 字符段码表
字形
A B C D E F G DP
16进制代码
〔无小数点〕
16进制代码
〔有小数点〕
0
1111
1100
FCH
FDH
1
0110
0000
60H
61H
2
1101
1010
DAH
DBH
3
1111
0010
F2H
F3H
4
0110
0110
66H
67H
5
1011
0110
B6H
B7H
6
1011
1110
BEH
BFH
7
1110
0000
E0H
E1H
8
1111
1110
FEH
FFH
9
1111
0110
F6H
F7H
A
1110
1110
EEH
EFH
B
0011
1110
3EH
3FH
C
1001
1100
9CH
9CH
D
0111
1010
7AH
7BH
E
1001
1110
9EH
9FH
F
1000
1110
8EH
8FH
P
1100
1110
CEH
CFH
H
0110
1110
6EH
6FH
不显示
0000
0000
00H
01H

〔4〕逻辑简要说明

图2.16 TEC6122逻辑图
加电自清电路：
片加电自清电路使8X8bit段移位存放器, 8X8Bit段数据锁存器，振荡时钟分频电路清“0〞，清“0〞期间LED不显示，开机自清后LED显示“0〞。
振荡电路，位扫描驱动电路：
振荡电路是RC振荡器,R在电路部，只需外加电容470PF到GND(地)就构成RC振荡器，振荡脉冲经分频组合成―S1∽―S8位扫描驱动信号。―S1驱动第一位(个位〕,…… , ―S8驱动第八位〔千万位〕。―S1∽―S8是开路输出，LED是这它的负载。―S1∽―S8输出受OEN控制，OEN=1，允许输出，OEN=0，―S1∽―S8输出为高阻状态〔三态〕。
8X8bit串行移位存放器：
8X8bit串行移位存放器SI为数据输入，SO为数据输出，SCP为移位脉冲。送入串行移位存放器中的数是A，B，……，DP段数据，不是BCD码数据。每次送入8bit段码数据A、B、C、D、E、F、G、DP, DP是最低位，最先送入。A是高位，最后送入。移入串行移位存放器中的段码数据最先进入的是第一位〔十进制个位〕，……，最后进入的是第八位〔十进制千万位〕，上述这种约定，是用户编程时必须遵循的。
段数据锁存器，多路选择器，段驱动器：
移入8X8 bit串行移位存放器中的段码数据在LCP打入锁存器脉冲作用下，锁存到8X8 bit段数据锁存器。数据锁存器中的段码经多路选择器，―S1时送第一位〔个位〕A1,B1,……,DP1，段码显示;依次地,S8送第8位〔千万位〕A8，B8，……，DP8，段码显示。
段码A，B，C，D，E，F，G，DP输出受OEN控制，OEN=1，允许输出。OEN=0，制止输出，A，B，C，D，E，F，G，DP为高阻状态〔三态〕。
〔5〕引脚信号及功能说明：
SI：串行数据输入。输入数据由微处理器〔计算机〕程序给出。
SCP：串行移位脉冲。移位脉冲个数由微处理器〔计算机〕程序控制。
SO：8X8bit串行移位存放器数据输出。SO接下一个TEC6122电路的SI，可扩展N个TEC6122电路。
LCP：把8X8 bit串行移位存放器中的数锁存到8X8 bit段数据锁存器打入脉冲，高电平有效。打入数据锁存器的目的是上一个数据的显示和下一个数据的准备〔移位〕可同时进展。同时也可防止数据移位过程中显示数据的乱闪烁。实际使用过程中LCP连接有二种方法：
A、通常的方法是把LCP直接连到TEC6122的电源VDD上﹙因LCP=1,总选通，数据移位太慢，数据移位过程被显示了出来，数据可能会乱闪烁﹚。
B、用一个单片机端口驱动。数据移位前，LCP=0, 数据移位完成，发LCP脉冲，把串行移位存放器中的数并行打入数据锁存器显示。
多片级连使用时，ＬCP可做片选信号使用。数据移位前，LCP=0, 数据移位完成，发LCP脉冲，把串行移位存放器中的数并行打入数据锁存器显示。
OEN：输出允许信号，高电平有效。OEN=1，允许位扫描信号一S1∽一S8输出，允许段A，B，……，DP输出。OEN=0，一S1∽一S8为高阻状态〔三态〕，A，B，……，DP为高组状态〔三态〕。OEN的二种使用方法同LCP。
A，B，……，DP：段输出信号，开路输出，LED做负载。
―S1―S8：位扫描驱动信号，―S1是第一位〔十进制个位〕，―S2是第二位〔十进制十位〕，……， ―S8是第8位〔十进制千万位〕。
OSC：振荡电路输入端。微处理器产生的移位脉冲与显示扫描信号―S1∽―S8是异步工作的。微处理器的任务是把要显示的数据移入8X8 bit串行移位存放器，然后打入8X8 bit数据锁存器，后面就由―S1∽―S8控制显示。振荡电路是一个R·C振荡器。R做在电路部，OSC外接电容约470PF到GND〔地〕构成R·C振荡器。振荡器只供显示扫描用，频率大小要求不是太严格，只要LED显示不要出现闪烁即可，通常―S1∽―S8频率为1KHz~2KHz。
2.4数字万用表的硬件设计
2.4.1分模块详述系统各局部的实现方法
一、电源局部
由于高压交流电会对弱电系统产生干扰，影响系统的稳定性，而电池之类的电源又存在维护不方便和电压电流衰减等的缺点，所以本次设计采用外部稳压电源供电，这里选用普通12V 500MA输出的交流稳压电源输入，该电池容量大，电压衰减影响比拟小，输出稳定，电路如以下图。

图2.17 电源电路
在图2.9的电路里稳压器7805的压降是2.5V，偏移电流是6mA，我们需要的电压是5V，电路提供的电压是9V，那么电阻承当的电压为1.5V，由此得
R=U/I=(9-5-2.5)V/6mA=200欧姆
二、输入端

图2.18 万用表正表笔输入端电路
被测量的量的输入端经过表笔流经保险丝，这样做是为了起到保护作用,防止过压过流而烧坏元器件后面接2个二极管。
三、分流电阻

图2.19 分流电阻电路
如上图，使用有一定规律的R8~R12电阻组合构成精细的电阻分流器，能够实现分流大电流的目的，即20A的电流一律衰减到200MA.通过测量参考电压经过计算得到实际的电流值。
四、分压电