基于单片机AT89c51的数字万用表设计
摘要 :本次设计用单片机芯片
AT89c51 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、显示部分、报警部分、AD 转换和控制部分组成。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AT89S51 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。
本文全面、深入、系统地介绍了4 3/4位智能数字万用表的系统设计与研究。设计中采用了美国MAXIM公司生产的专配万用表芯片MAX134，以及Intel 公司生产的MCS8051单片机。整个系统结构由MAX134外加一些外围元件构成，然后再与单片机8051相连，驱动LED数码显示。文章主要介绍了MAX134的性能特点、内部结构、数字接口、输入输出数据及一些功能和原理。整个设计包括硬件电路设计及软件设计。硬件电路设计包括处理器、外部设备元件的选择及电路设计，而软件设计则主要是实现仪表的各功能的控制。
关键词 数字万用表 AT89S51 单片机 AD转换与控制
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河北工程大学毕业设计（论文） Abstract
Abstract
This design is design a digital universal meter with chip AT89s51 of one-chip computer, can measure and hand in , direct current pressing value , direct current flow , the direct current is hindered, four numbers show. This system is shunted resistance, resistance of partial pressure, basic resistance, minimum system of 51 one-chip computers, shown that some , warning part , AD change and control making up partly. In order to make the system more steady, make the whole precision of the system be ensured, this circuit has used AD0809 data to change the chip, the one-chip computer system is designed to adopt AT89S51 one-chip computer as the top management chip, the electricity is restored to the throne the circuit and 11.0592MHZ and shaken the circuit to match on RC, show that the chip uses TEC6122, urge 8 numbers to be in charge of showing. The every execution cycle consuming time of procedure contracts to get shortest, in this way the real-time character of the security system.
In order to make the system more steady, make the whole precision of the system be ensured, this circuit has used AD0809 data to change the chip, the one-chip computer system is designed to adopt AT89S51 one-chip computer as the top management chip, the electricity is restored to the throne the circuit and 11.0592MHZ and shaken the circuit to match on RC, show that the chip uses TEC6122, urge 8 numbers to be in charge of showing.
Keyword: Digital universal meter AT89S51 one-chip computer AD changes and
controls
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河北工程大学毕业设计（论文） 目录
目 录
摘 要 ................................................................. i Abstract ............................................................. ii 1. 绪论 ................................................................ 4
1.1 数字万用表的主要特点 ............................................ 4 1.2 数字万用表设计背景 ............................................................................................ 6
1.2.1 数字万用表的设计目的和意义 ........................................................................... 6 1.2.2 数字万用表的设计依据 ...................................... 6 1.2.3 数字万用表的设计目的和意义 ................................ 6 1.3万用表发展趋势 .................................................. 7 2. 数字万用表总体设计方案 .............................................. 8
2.1数字万用表的基本原理 ............................................ 8 2.2数字万用表的硬件系统设计总体框架图 ............................. 15 3. 选用芯片介绍及硬件电路设计方案 ..................................... 16
3.1 芯片选择及功能简介 ............................................. 16
3.1.1 AT89c51 芯片功能特性描述 ................................. 16 3.1.2 ADC0809 介绍 ............................................. 19 3.1.2 TEC6122 简述 ............................................. 21 3.2设计方案及数字万用表的硬件设计 ................................. 24
3.2.1 设计方案 ................................................. 24 3.2.2 数字万用表的硬件设计 ..................................... 26
3.2.2.1 分模块详述系统各部分的实现方法 .................... 26 3.2.2.2 数字万用表控制硬件整体结构图 ...................... 32 3.2.2.1电路的工作过程描述 ................................. 32
4. 系统软件与流程图 ................................................... 33
4.1 电路功能模块 ................................................... 33 4.2系统总流程图 ................................................... 33 4.3物理量采集处理流程 ............................................. 35 4.4电压测量过程流程图 ............................................. 36 4.5电流的测量过程流程图 ........................................... 37 4.6电阻的测量过程流程图 ........................................... 38 4.7电容测量过程流程图 ............................................. 39 结 论 ................................................................ 40 致 谢 ................................................................ 41 参考文献 .............................................................. 42 附录 .................................................................. 42
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河北工程大学毕业设计（论文） 绪论
1 绪论
随着微电子技术的高速发展，单片机的功能集成化，智能仪器也发展到了一个新的阶段。现在，单片机外围电路正朝着单片集成化、数字化、智能化、网络化、多功能、微功耗、高可靠性的方向发展。单片机与单片系统、智能传感器、网络通信等高新技术的融合，必将成为21世纪新的经济增长点。计算机技术及微电子器件在测量技术中的广泛应用，使智能仪器在测量的准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、运用功能方面或在解决测量技术问题的深度及广度方面有了巨大的发展。本设计是基于MAXIM公司生产的数字万用表专控芯片MAX134设计的智能4 3/4位数字万用表。
数字万用表亦称数字多用表（DMM），其主要特点是显示直观、读数准确、准确度高、分辨力强、功能完善、性能稳定、过载能力强、耗电省、体积小、易于携带。近年来，数字万用表迅速发展，无论是便携式，还是台式万用表在精度、功能和性能上都有较大的提高。现在3 3/4位便携式数字万用表和4 1/2位便携式数字万用表已经成为主流；台式万用表的发展速度更快，已经有几家公司推出单片集成方案，使台式万用表的性能更高、功能更强，价格更加合理。
近年来，我国对智能仪器的研究，无论在生产、科研等方面都取得了很大的进展，但是由于我国发展起步晚，我国现在所用的测量工具都基本上是3 1/2位的数字表，它的准确度都不是很高，而我们这次设计的4 3/4位数字万用表在精确度上提高了一个档次，性能更优越。
本设计采用美国MAXIM公司生产的MAX134为核心芯片，配上INTEL公司推出的8位微处理机MCS8051，控制键盘的输入和数码管的输出，实现电阻/交流电压/直流电压/交－直流电流等的测量，测电压或电阻时还可自动转换量程。
传统的模拟式万用表已有很久的发展历史，虽然不断改进与完善，仍无法满足现代电子测量的需要。数字万用表自从问世以来，显示出了强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。现在让我们来探讨一下新型智能4 3/4位数字万用表。
1.1 数字万用表的主要特点
数字电压表简称DVM，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数字形式并加以显示的仪表。智能化数字万用表则是大规模集成电路(LSI)、数显技术、计算机技术及自动测试技术(ATE)的结晶。
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河北工程大学毕业设计（论文） 绪论
通过对DVM的扩展，即可形成数字多用表DMM(Digital Multimeter)。因此，数字万用表的功能是电压表上的扩展。数字万用表主要有一下特点：
1 显示清晰，直观，读数准确
传统的模拟式万用表必须借助于指针和刻度来进行读数，在读数过程中不可避免地会引入认为的测量误差(例如视差)，并且还容易造成视觉疲劳。数字电压表则采用先进的数显技术，使显示结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是唯一的。不仅保证了读数的客观性与准确性，还符合人们的读数习惯，能够缩短读数和记录的时间。
新型数字万用表在数显的基础上增加了显示各种标志符的功能，便于读数，又对操作人员给予明显提示。
2 显示位数
显示位数通常为2 1/2位~8 1/2位.具体讲，有2 1/2位、3位、3 1/2位、3 2/3位、3 3/4位、4位、4 1/2位、4 3/4位、5位、5 1/2位、6位、6 1/2位、7 1/2位、8 1/2位共14种。国外最近还推出了8 3/4位和10 1/2位数字仪表。
定数字仪表的位数有两条原则：①能显示从0~9所有数字的位是整数位；②分数位的数值是以最大显示值中最高位数字位分子，用满量程时最高位数字为分母.例如，某数字仪表的最大显示值为±19999，满量程计数值为20000,这表明该仪表有4个整数位，而分数位的分子为1，分母为2，故为4 1/2位，读作四位半，其最高位只能显示0或1。
3 准确度高
字电压表的准确度是测量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，也反映测量误差的大小。一般讲准确度愈高，测量误差愈小，反之亦然。
准确度的公式有三种表述方式：
准确度＝±（a%RDG+b%FS） ① 准确度＝±（a％RDG+n个字） ② 准确度＝±（a%RDG+b％FS+n个字） ③
式①中，RDG为读数值（即显示值），FS表示满度值。括号中前一项代表A/D转换器和功能转换器的综合误差，后一项是由于数字化处理而带来的误差。②式中，n是量化误差，反映在末位数字上的变化量。若把n个字的误差折合成满量程的百分数，即变成式①，③式比较特殊，应用面较窄。4 3/4位万用表将使用②式来表示准确度。
4 分辨力高
数字万用表在最低电压量程末位1个字所对应的电压值，称作仪表的分辨力。它反映出仪表灵敏度的高低。4 3/4位的DVM的最高分辨力为10μV。
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河北工程大学毕业设计（论文） 绪论
5 测量范围宽、扩展能力强 6 测量速度快、输入阻抗高
数字万用表在每秒钟内对被测电压的测量次数叫测量速率。单位为“次/s”，主要取决于A/D转换器的转换速率。4 3/4位DVM的测量速率一般在10次/s。字电压表具有很高的阻抗，通常为10MΩ～10000MΩ。
7 集成度高，微功耗 8 抗干扰能力强
1.2 数字万用表设计背景
在本节中主要介绍了系统的设计原则和总体方案及系统概述等。
1.2.1 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基本测量，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。
1.2.2 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，其量程范围是200mv、2v ,20v,200v 和500v.实现多级量程的交流电压测量，其量程范围是200mv、2v ,20v,200v 和500v.实现多级量程的直流电流测量，其量程范围是2mA ，20mA，200mA、2A 和20A.实现多级量程的电阻测量，其量程范围是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、显示部分、报警部分、AD 转换和控制部分组成。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障。
1.2.3 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内容的转换，还有就是各部分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。
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河北工程大学毕业设计（论文） 绪论
1.3 万用表发展趋势
90年代以来，数字万用表正处于蓬勃发展的新时期,突出表现在新技术不断涌现,新工艺被广泛采用,新产品层出不穷。
1 广泛采用新技术，不断开发新产品
电子技术的进步，往往预示着数字万用表研制水平的新突破，近年来，各项新技术愈来愈普遍采用，并且迅速转化为生产力。
2 广泛采用新工艺
新一代的数字万用表正朝着标准模块化的方向发展。电子模块又称为电子功能组件，简称模块。它是采用微电子技术和微型电子元器件，按插件组装成一体，能完成某一种特定的功能的商品化部件。现在，数字万用表的单元电路已基本上被标准化，通用化，系统化的模块取代。
3 单片大规模和超大规模集成电路的采用 1） 带微处理器的单片5 1/2位A/D转换器 2） 专配微处理器的4 3/4位DMM集成电路 3） ASIC产品的应用
AX133/134是美国最大集成电路公司最新研制的专配微处理器的DMM芯片。它们配上4位或8位或16位微处理器,即可构成具有高性价比的4 3/4位或3 3/4位智能数字万用表。
4 计算机模块化仪器与虚拟仪器的发展 5 安全性能的提高
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河北工程大学毕业设计(论文） 数字万用表总体设计方案
2 数字万用表总体设计方案
2.1数字万用表的基本原理
数字万用表的最基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，数字万用表的基本组成见图2-1。
数字显示屏（LED或液晶） 小数点驱动（配合被测量与量程） 基准电压 模数转换，译码驱动 VREF 过压过流保护 被测量输入 电流 电阻 分压器（量程转换） 电压 分流器（量程转换） 分档电阻（量程转换） VIN 直流 交流 交流直流变换器（放大，整流，滤波）
图2-1 数字万用表的基本组成
过压过流保护 下面我们分别介绍各个部分的组成： 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Δ，则数字信号的大小一定是Δ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Δ=0.1mV ，我们把被测电压U 与Δ比较，看U 是Δ的多少倍，并把结果
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河北工程大学毕业设计(论文） 数字万用表总体设计方案
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(312)
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Δ (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 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， U0为电压表头的量程(如200mV )，r 为其内阻(如10MΩ)， r1.、r2为分压电阻， U10为扩展后的量程。 0～Ui0 2000V r1 0～U0 200V 20V 2V r2 数字电压表头 r Ui
图2-2 分压电路原理 图2-3 多量程分压器原理
10M 1M 99K 9K IN+ 数字电压表头 200mA IN- 1K 由于r>>r2，所以分压比为
U0Ui0r2r1r2
扩展后的量程为
Ui0r1r2U0 r2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2000V 、200V 、20V 、2V 和200mV 。采用图2-3 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
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河北工程大学毕业设计(论文） 数字万用表总体设计方案
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，达到同样的分压效果。
Ui R1 9M 200mV 动 片 2 2V R2 900K 20V IN+ R3 90K 200V 数字电压表头 R4 9K 2000V IN- R5 1K 例如：其中200V 档的分压 图2-4 使用分压电路
r4r510K0.001
r1r2r3r4r510M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
R总R1R2R3R4R510M
再计算2000V 档的电阻
R5=0.0001 R总=1K
再逐档计算R4、R5、R2、R1。
尽管上述最高量程档的理论量程是2000V ，但通常的数字万用表出于耐压和安全考虑，规定最高电压量限为1000V 。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，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。如图2-5，由于r ≫R，取样电阻R 上的电压降为UiIiR
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河北工程大学毕业设计(论文） 数字万用表总体设计方案
即被测电流 IiUiR
Ii IN+ 2mA 200uA Ii Ui 1K 100 10 1 Ui IN+ R 数字电压表头 r IN- 20m200mA 2A 数字电压表头 IN- 0.1 图2-5 电流测量原理 图2-6 多量程分流器电路
若数字表头的电压量程为U0，欲使电流档量程为I0，则该档的取样电阻(也称分流电阻)为 RU0I0
如U0=200mV ，则I0=200mA 档的分流电阻为R=1Ω。
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 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R5
RsU00.20.1(Ω) Im52再计算下一档的R4
U00.2R4R50.10.（9Ω）
Im40.2依次可计算出R5、R2、R1。
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0.7V ，二极管立即导通，两端电压被限制住(小于0.7V )，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中交流电压，电流测量电路是在直流电
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河北工程大学毕业设计(论文） 数字万用表总体设计方案
压、电流测量电路的基础上，在分压
器或分流器之后加入了一级交流-直流(AC-DC)变换器，图2-8 为其理简图。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高低的电位器，用来对交流电压档进行校准之用。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、安全方面的考虑，交流电压最高档的量限通常限定为700V (有效值)。
5 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R0和被测电阻RX的电流基本相等(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UREF和输入电压UIN有如下关系：
UUREFR0 即RINR0 UINRxUREF根据所用A/D 转换器的特性可知，数字表显示的是UIN与UREF的比值，当UIN=UREF时显示“1000”，UIN=0.5UREF时显示“500”， 以此类推。所以，当RX=R0时表头将显示“1000”，当RX=0.5R0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行定位，就能得到不同的电阻测量档。如对200Ω档，取 R01=100，小数点定在十位上。当RX=100Ω时，表头就会显示出100.0Ω。当RX变化时，显示值相应变化，可以从0.1Ω测到199.9Ω。又如对2 kΩ档，取R02=1KΩ，小数点在千位上。当RX变化时，显示值相应变化，可以从0.001 KΩ测到1.999 KΩ。其余各档道理相同，同学们可自行推演。数字万用表多量程电阻档电路见图2-10。由上分析可知，
R1= R01=100Ω
R2= R02- R01=1000-100=900BΩ R3= R03- R02=10K-1K=9K ﹍﹍﹍﹍
图2-10中由正温度系数(PTC)热敏电阻R1与晶体管T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T 发射极将击穿从而限制了输入电压的升高。同时R1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T 的击穿电流不超过允许范围。即T 只是处于软击穿状态，不会损坏，一旦解除误操作，R1和T都能恢复正常。
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Ii 动 200uA 片 900 R1 2 Ui BX 2mA 90 R2 IN+ 20mA 9 R3 数字电 压表头 200mA 0.9 R4 D1 D2 IN- 200mA 0.1 R5 图2-7 实用分流器电路
交流电压输入 直流电压输出 VREF+ R0 UREF A／D 转换 ZD 交流电压 校准你 VREF- 及 RIN+ 5 U数字 IN 表头 IN- 图2-8 AC-DC 变换器原理简 图2-9 电阻测量
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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。
2MΩR5 900K 动 片 200KΩ 2 R4 90K +V R3 9K 20KΩ 2 KΩ R2 900 VREF+ 200Ω VA／D REF- R转换 1 100 Ω Rt PTC T IN+ 及 IN- R数字 S 表头 图2-10 电阻测量
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2.2 数字万用表的硬件系统设计总体框架图
如下图2-11 所示，本万用表由以下几部分功能组成，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，进行下一次的测量；震荡电路用来消除一些外来干扰，使电路工作更加稳定；ADC 输入则是将输入量进行AD 转换；测量显示就是显示测量的数值；超限报警部分则是用作当测量量超出量程范围时发出警报，以便提醒用户更改大量程；ADC 使能控制则用来对输入量进行控制，允许输入或者不允许。
复位电路 被测量显示 震荡电路 89c51 超限报警 ADC输入 ADC使能控制
图2-11. 总体电路设计原理图
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河北工程大学毕业设计（论文） 选用芯片介绍及硬件电路设计方案
3 选用芯片介绍及硬件电路设计方案
3.1 芯片选择及功能简介
3.1.1 AT89c51 芯片功能特性描述
AT89c51 引脚框图：
P1.0 1 40 Vcc
P1.1 2 39 P0.0 P1.2 3 38 P0.1 P1.3 4 37 P0.2 P1.4 5 36 P0.3
P1.5 6 35 P0.4 P1.6 7 34 P0.5
P1.7 8 33 P0.6 RST/Vpd 9 32 P0.7
RXD P3.0 10 31 -EA/Vpp（内1/外0 程序选择） TXD P3.1 11 30 ALE/-P （地址锁存输出） -INT0 P3.2 12 29 -PSEN （外部程序读选通输出） -INT1 P3.3 13 28 P2.7
T0 P3.4 14 27 P2.6 T1 P3.5 15 26 P2.5 -WR P3.6 16 25 P2.4 -RD P3.7 17 24 P2.3 X2 18 23 P2.2 X1 19 22 P2.1 GND 20 21 P2.0 图3-1 AT89c51芯片引脚图
1 主要特性：
· 8031 CPU与MCS-51 兼容
· 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环) · 全静态工作：0Hz-24KHz · 三级程序存储器保密锁定 · 128*8位内部RAM · 32条可编程I/O线 · 两个16位定时器/计数器
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河北工程大学毕业设计（论文） 选用芯片介绍及硬件电路设计方案
· 6个中断源 · 可编程串行通道 · 低功耗的闲置和掉电模式 · 片内振荡器和时钟电路 2 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
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P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 3 振荡器特性：
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
4 芯片擦除：
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
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3.1.2 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 的内部逻辑结构
下图可知，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。
ST m0 m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 A B C ALE CLX EOC 8路 A/D 转 换 器 三态输出 8 路 模拟量开关 锁存 器 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 地址 锁存 与译 码器 VREF+ VREF- OE 图3-2 ADC0809的内部逻辑结构
2 引脚结构
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3-1地址输入线的通道选择
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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 表3-1 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。
ADC0809 应用说明：
（1） ADC0809 内部带有输出锁存器，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。
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3.1.3 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 移位寄存器电路、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。 16 进制代码 字型 0 1 2 3 4 5 A B C D E F G DP 16 进制代码 （有小数点） FDH 61H DBH F3H 67H B7H （无小数点） 1111 0110 1101 1111 0110 1011 1100 0000 1010 0010 0110 0110 FCH 60H DAH F2H 66H B6H 22
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6 7 8 9 A B C D E F P H 1011 1110 1111 1111 1110 0011 1001 0111 1001 1000 1100 0110 1110 0000 1110 0110 1110 1110 1100 1010 1110 1110 1110 1110 0000 BEH E0H FEH F6H EEH 3EH 9CH 7AH 9EH 8EH CEH 6EH 00H 表3-2字符段码表 BFH E1H FFH F7H EFH 3FH 9CH 7BH 9FH 8FH CFH 6FH 01H 不显示 0000 4 逻辑简要说明
加电自清电路：片内加电自清电路使8X8bit 段移位寄存器, 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 在电路内部，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）。
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图3-3 TEC6122 逻辑图
8X8bit 串行移位寄存器：8X8bit 串行移位寄存器SI 为数据输入，SO 为数据输出，SCP 为移位脉冲。送入串行移位寄存器中的数是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 是位，最后送入。移入串行移位寄存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 串行移位寄存器中的段码数据在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，禁止输出，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。
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SO：8X8bit 串行移位寄存器数据输出。SO 接下一个TEC6122 电路的SI，可扩展N个TEC6122 电路。
LCP：把8X8 bit 串行移位寄存器中的数锁存到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）可同时进行。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、通常的办法是把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，把串行移位寄存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，把串行移位寄存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 串行移位寄存器，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 做在电路内部，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。
3.2 设计方案及数字万用表的硬件设计 3.2.1 设计方案
用单片机AT89c51 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，其量程范围是2v ,20v,200v 和500v.实现四级量程的交流电压测量，其量程范围是2v ,20v,200v 和500v.实现四级量程的直流电流测量，其量程范围是2mA ,20mA,200mA 和2A.实现四级量程的电阻测量，其量程范围是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。
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3.2.2 数字万用表的硬件设计
3.2.2.1 分模块详述系统各部分的实现方法
一 电源部分
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，电压衰减影响比较小，输出稳定，电路如下图。
图3-4 电源电路
在图3-4 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，则电阻承担的电压为1.5V，由此得R=U/I=(9-5-2.5)V/6mA=200 欧姆
二 输入端
图3-5 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。
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三 分流电阻
图3-6 分流电阻电路
如上图，使用有一定规律的R8~R12 电阻组合构成精密的电阻分流器，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 分压电阻
图3-7 分压电阻电路
如上图，使用有一定规律的R2~R6 电阻组合构成精密的电阻分压器，能够实现分流大电压的目的，即0~500V 的电压一律衰减到200mV 以下，通过测量参考电压经过计算得到实际的电压值。
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河北工程大学毕业设计（论文） 选用芯片介绍及硬件电路设计方案
五 基准电阻
图3-8 基准电阻电路
测量电阻与测量电流或者电压一样重要，俗称“三用表”，利用数字电压表做成的多量程电阻表，采用的是“比例法”测量，因此，它比起指针万用表的电阻测量来具有非常准确的精度，而且耗电很小，上图示中所配置的一组电阻就叫“基准电阻”，就是通过切换各个接点得到不同的基准电阻值，再由AD0809 的参考电压Vref 与被测电阻上得到的电压V 测进行“比例读数”，当两者电压相等时，显示就是V 测/Vref*500=500 ，按照需要再由AD0809 控制转换送AT89C52 控制点亮LED 屏幕上的小数点，就可以直接读出被测电阻的阻值来了。
在产品数字万用表中，为了节省成本和简化电路，测量电流的分流电阻和测量电压的分压电阻以及测量电阻的基准电阻往往就是同一组电阻。
六 交直流处理电路
图3-9 交直流处理电路
通过该电路达到控制交直流的目的，并且通过调节可变电阻又可以有效地减少电压的损耗。
七 ADC 部分
由于ADC0809 的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。实际显示的电压值(D/256*VREF)
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图3-10 ADC0809 转换电路
八 报警部分
当检测到被测量超出预定的值蜂鸣器发出“嘀”声。具体的实现过程是单片机P3.3脚输出高电平，使得Q1 导通。使得LS1 对地导通，蜂鸣器发出响声。
图3-11 报警电路
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九 单片机最小系统
图3-12 单片机最小系统电路
本次设计采用ATMEL 公司的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，使系统稳定运行。P0 口做为ADC0809 的数据总线，P2.4、P2.5、P2.6 作为显示芯片的SPI 总线输出。P1.0、P1.1、P1.2、P3.2 作为ADC0809 的控制线。同时p1.0-p1.7 作为8255 的信号输入端，使单片机能检测到所测量的物理量和量程。
十 显示电路
图3-13 显示电路
采用SPI 总线LED 驱动器TEC6122 驱动8 位数码管，使得整个系统响应时间最快，显示精度更高。采用4 合1 数码管，减少PCB 表面走线提高系统稳定性。
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河北工程大学毕业设计（论文） 选用芯片介绍及硬件电路设计方案
十一 量程选择控制电路
通过8255 的控制与传输，使单片机就检测到所测量的物理量及其量程。
图3-14 物理量量程选择电路
十二 开关电路
图3-15 开关电路
如上图，类似于常用的万用表开关，可以根据需要手动转换测量量的量程，根据所需要测量的量选择合适的量程。
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河北工程大学毕业设计（论文） 选用芯片介绍及硬件电路设计方案
3.2.2.2 数字万用表控制硬件整体结构图
电路原理图（见附录一） 3.2.2.3 电路的工作过程描述
此工作当然是要求在正确的程序都写入了各个芯片中才能完成工作，如上图3.12 所示，当开关要测量电压、电流或者电阻时，则根据不同的量程需要分别选择不同的量程开关，于便得到最准确的测量数据。AT89s52 的P0 口做为ADC0809 的数据总线，P2.4、P2.5、P2.6 作为显示芯片的SPI 总线输出。P1.0、P1.1、P1.2、P3.2 作为ADC0809的控制线。ADC0809 将测量的量转换成单片机能识别的量之后由所给程序控制输出，再送到显示芯片显示。显示芯片根据显示程序显示内容。本设计的原来要求是4 位数码显示，但考虑到芯片TEC6122 是驱动8 位数码显示的，所以上面图中数码管TYP2不接上也是满足设计要求的，接上去只是满足芯片的8 位驱动。
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河北工程大学毕业设计（论文） 系统软件与流程图
4 系统软件与流程图
在系统软件与流程图里主要论述了，软件结构，软件设计等。
4.1 电路功能模块
由总体设计框图4-1，本万用表由以下几部分功能模块组成，复位电路、震荡电路、ADC 输入、ADC 使能控制、被测量显示、超限报警、等电路组成。程序中的子程序功能模块主要分成3 个，延时、ADC 转换、和显示，延时子程序在整个程序中多次被调用，ADC 转换则是每次测量都会需要用到的，当进行测量时，ADC0809 将被测量转换为2 进制数发给单片机然后单片机根据软件协议送显示，显示子程序则包括一个8 位字节的发送程序和一个TEC6122 的驱动程序。
复位电路 被测量显示 震荡电路 89c51 超限报警 ADC输入 ADC使能控制
图4-1 功能模块设计框图
4.2系统总流程图
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河北工程大学毕业设计（论文） 系统软件与流程图
开始 系统初始化 LED初始化 N P3.1=1？ Y 使能A/D转换 P3.2=1？ N Y 转换结果 单片机接收数据 超限否？ Y 报警 N 送LED显示 结束返回 图4-2 系统总流程图
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河北工程大学毕业设计（论文） 系统软件与流程图
4.3物理量采集处理流程
图4-3 物理量采集处理流程
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河北工程大学毕业设计（论文） 系统软件与流程图
4.4电压测量过程流程图
图4-4 电压测量流程图
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河北工程大学毕业设计（论文） 系统软件与流程图
4.5电流的测量过程流程图：
图4-5电流测量流程图
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河北工程大学毕业设计（论文） 系统软件与流程图
4.6电阻的测量过程流程图
图4-6 电阻测量流程图
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河北工程大学毕业设计（论文） 系统软件与流程图
4.7电容测量过程流程图
图4-7 电容测量流程图
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河北工程大学毕业设计(论文) 结论
结 论
数字式万用表内部采用了多种振荡，放大，分频，保护等电路所以功能较多，比如可以测量温度，频率(在一个较低的范围)，电容,电感.或做信号发生器等等。由于内部结构多用集成电路所以过载能力较差.(不过现在有些已能自动换档.自动保护等.但使用较复杂).损坏后一般也不易修复。数字式万用表输出电压较低(通常不超过1伏).对于一些电压特性特殊的元件的测试不便(如,可控硅,发光二极管等)，由于数字万用表的测量范围很大，广泛应用于工业领域。本电路的设计刚比较简单，不过也有它的优点：高精度、低功耗、量程宽、可扩展性强等。
设计结果综述：
（1）、数字万用表完成的功能主要是对电压、电流、电阻的测量，它主要由分流电阻、分压电阻、基准电阻、51单片机最小系统、显示部分、报警部分、AD转换和控制部分组成。
（2）、数字万用表属于一种测量工具，其本身的好坏直接影响到测量结果，因此上面的设计只是设计用来测量电压电流电阻，其它量的测量则要添加扩展功能。
（3）、单片机部分跟AD转换部分是整个设计的核心，ADC0809的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。实际显示的电压值(D/256*VREF)；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，使系统稳定运行。
（4）、在本次软件设计过程中，采用的是汇编语言。
（5）、对于硬件的制作，由于布线麻烦，零件买不到，还有成本太高等原因，做起来复杂，捍接也很难，以致未能做出实物。
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河北工程大学毕业设计(论文) 致谢
致 谢
经过几个月的努力，毕业设计基本完成了。在毕业设计的实践中，学到很多有用的知识，也积累了宝贵的经验。
在此要特别感谢老师，在做设计期间得到老师的精心指导，他对我们要求非常严格。毕业设计的顺利完成离不开老师的帮助的。同时感谢身边的同学，他们为我提供了很多宝贵的资料。本次毕业设计自始至是在他们的指导和帮助下完成的,在此再一次向他们致以深深的敬意和感谢!
同时由于自己本身对一些知识的掌握不是很深刻，设计难免会出现一些漏洞，虽然设计做的不是很完美，但是毕竟这是自己认认真真做出来的。希望各位老师给予指正。同时感谢母校对我四年来的教育和关心，在这里我不仅学到了专业知识，还学到了很多做人的道理。使我明确了以后的方向，树立了良好的价值观，在这里学到的一切都使我终身受益。
再次衷心感谢所有关心和帮助过我的老师和同学，谢谢你们!
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河北工程大学毕业设计(论文) 参考文献
参考文献
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附录1 硬件设计整体结构图
河北工程大学毕业设计(论文) 附录1
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河北工程大学毕业设计（论文） 附录2
附录2：科技文献
我国仪器仪表与测量控制科技的发展
仪器仪表与测量控制在当今社会的重要地位和作用；我国仪器仪表与测量控制的基本概况；仪器仪表与测量控制发展的趋势和特点，以及我国仪器仪表与测量控制近年来的重大进展。
一 地位作用
众所周知，当今世界已经进入信息时代，信息技术成为推动科学技术高速发展的关键技术。著名科学家钱学森明确指出，“信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术。测量技术是基础。”王大珩院士也一再强调，“测量技术是信息技术的源头。”信息技术的快速发展，产生了新兴的庞大的信息产业，信息产业已经成为带动世界经济发展的龙头产业。美国商业部1999年度报告在关于新兴数字经济部分提出，信息产业包括计算机软硬件行业、通信设备制造及服务行业、仪器仪表行业。这就是说，测量技术是信息技术的基础和源头，仪器仪表行业是信息产业的重要组成部分。不言而喻，仪器仪表与测量控制在当今信息时代推动科学技术和国民经济的发展具有何等重要的地位。
那么，仪器仪表与测量控制对推动科技、经济和社会的发展重要作用究竟是什么？2000年中国仪器仪表学会接受国家计委、国家经贸委和科技部的委托，组织了一个专家调研组对全国仪器仪表行业开展了一次为期3个月的调查研究。非常难得的是，王大珩、杨嘉墀、金国藩3位院士亲自参加了调研活动，并在调研结束后主持调研组向两委一部提出了一份“关于振兴我国仪器仪表产业对策与建议”的研究报告。这份报告对仪器仪表在当今社会的重要作用提出了明确而形象的说明，那就是我们都非常熟悉的：仪器仪表是工业生产的“倍增器”，科学研究的“先行官”，军事上的“战斗力”，以及现代社会活动的“物化法官”。这个说明的内涵和份量不需要再作任何解释，大家都一清二楚。令人鼓舞的是，仪器仪表与测量控制“倍增器”、“先行官”、“战斗力”和“物化法官”的重要作用已经为社会各界，包括政府部门所共识，成为加快发展仪器仪表科技和产业的科学依据，并在文件、报告和讲话中广为引用。
由于仪器仪表与测量控制的重要地位和作用受到了社会的高度重视，近些年来国家采取了一系列重大措施加快发展。值得特别提出的举措有：2001年3月举行的七届四次全国人大会议上提出“国家经济与社会发展第十个五年计划纲要”中明确提出“把发展仪器仪表放到重要位置”。国家发展纲要提到仪器仪表，而且放到重要位置，是建国以来的第一次。紧接着，国家计委、经贸委、科技部等许多部委都列了若干专项，动用了大笔资金支持仪器仪表的发展。2005年，国家发改委正式下
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达了“加快振兴装备制造业的若干意见”，提出了在各个行业中选出16项重点发展领域立专项支持发展，其中第11项就是重大工程自动化控制系统和精密测试仪器。2006年制定“国家中长期科学与技术发展规划纲要”，涉及到了多项仪器仪表与测量控制发展项目。2008年4月，科技部、发改委、教育部和中国科协联合发出了“关于加强创新方法工作的若干意见”，正式启动创新方法工作在全国开展。这份文件中，明确提出创新方法包括创新思维、创新方法和创新工具三个要素，创新工具主要就是指推动科技创新的科学仪器。科学仪器的重要作用被进一步提升，开发研究得到更有力的支持。此外，在863计划，特别是航天计划等国家科技发展计划中，支持仪器仪表与测量控制的发展也被放到了重要位置。就是在这样一个十分有利的形势下，近些年来我国仪器仪表与测量控制得到了迅速的发展。
二 基本概况
谈到仪器仪表与测量控制的基本概况，应当包括两个方面，那就是学科和产业。 仪器仪表究竟是不是一门独立的学科？过去一直存有争议。今天，我们可以毫不犹豫地回答，仪器仪表与测量控制已经发展形成一门独立完整的学科。之所以得出这样的定论，我们有四条充分的理由。第一，仪器仪表与测量控制学科具备了自己特有的一整套基础理论和技术，其中主要包括传感器理论和技术，检测计量理论和技术，信号处理理论和技术，误差分析理论和技术，自动控制理论和技术等。在这些基础理论和技术的研究开发中，拥有一批杰出的科学家和优秀的中青年科技创新人才，他们的研究开发成果对促进学科发展作出了重要的贡献；第二，综观科学技术发展史，当一门新兴学科形成和不断发展时，教育体系，特别是高等教育就会应运而生出现新的学科教育，培养新的学科人才。我国教育部多年来已经围绕着仪器仪表与测量控制学科设立了一级学科教育体系，现在定名为“仪器科学与技术”学科，全国近250所高校设置了相应的专业，3万多名本科生和1万多名研究生在校学习。我国高校为“仪器科学与技术”学科制定了专业培养目标和规范，已经为仪器仪表与测量控制领域培养了几十万学科技术人才；第三，仪器仪表与测量控制学科是一门工程应用学科，与之相适应的产业的形成和发展是学科发展的物质基础和技术支撑。我国仪器仪表产业已经具备相当规模，这在下面还会详细谈到，因此，仪器仪表与测量控制学科不是在象牙塔内，而有着强大的生命力和发展空间；第四，仪器仪表与测量控制学科有一个全国性的国家一级的学术团体——中国仪器仪表学会。学会在推动学科进展方面作了大量工作，取得了显著的业绩。特别是学会近几年来开展学科进展研究，不仅加强了学科的基础建设，而且丰富了学科活动的内容和扩展了学科发展的空间。我今天发言的部分内容，就是取材于学会撰写的学科进展报告。
谈到我国仪器仪表与测量控制产业的基本概况,先让我们了解一些统计数据。
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2007年我国仪器仪表产业规模以上企业为3954家，实现总产值3078亿元，销售收入达到3005亿元，双双突破3000亿元。同比2004年1000亿元，2006年2000亿元，4年间年增长率超过30%。3000亿元的销售额中，出口商品达到88亿美元，同比上一年度增长了36%。目前，我国仪器仪表与测量控制产业已经形成门类品种比较齐全、布局比较合理、具有相当技术基础和生产规模的产业体系，在亚洲我国是除日本以外第二大仪器仪表生产国，是发展中国家综合实力最强的仪器仪表生产国。从产品的技术水平分析，目前绝大多数国产仪器仪表还处于发达国家20世纪90年代中后期水平。中低档产品品种基本齐全，能够规模生产，质量基本稳定，可以满足国内市场要求，且有批量出口。比如电工仪器仪表在国内市场占有率达到95%，并有13%产品出口。深圳市每年生产数字万用表700万台，销售世界90多个国家。国产仪器仪表，也有少数中高档产品接近国际技术水平。在国家重点科技攻关项目中，特别是必须自主创新发展的航天航空领域和国防安全领域，已经有部分仪器仪表技术上取得了新的突破。我国嫦娥一号卫星携带的8种探测仪器都是我国科技人员自主研制设计的，不仅在技术上总体达到了国际先进水平，而且有自己的特点和创新。在工程应用技术方面，已经能够承担一部分国家重大工程仪器仪表系统 成套。关于我国仪器仪表与测量控制的重大进展后面还要专门谈到，这里就不再多列举了。
按照应用领域的不同，我们习惯地把仪器仪表和测量控制划分为六个大类，即工业自动化仪表与控制系统、科学仪器、医疗仪器、电子与电工测量仪器、各类专用仪器、传感器和仪器仪表元器件及功能材料。这是一个大致的分类，其间存在着许多交叉和渗透。工业自动化仪表与控制系统，主要应用在工业生产流程中的检测和控制；科学仪器应用面极广，包括科学研究、教学实验、物质分析、安全监测等各种领域；医疗仪器应用于生命科学研究和临床诊断治疗；电子与电工测量仪器用于对各种电子和电工参数进行测量；各类专用仪器应用于各种专门的领域，如农业、环保、气象、水文、地质、海洋等，这类仪器除了应用领域的特殊要求具备某些特殊性外，它们的基本原理和应用方法跟科学仪器等其他类仪器并无本质的区别；传感器、元器件和功能材料主要用于获取信号、仪器制作和使用材料上。传感器已经成为影响到仪器仪表与测量控制发展和应用的关键所在。各类仪器的基础理论和技术，构成了仪器仪表与测量控制学科体系的基本内容，它们的产业成为仪器仪表与测量控制产业体系的重要组成，而它们的发展决定着仪器仪表与测量控制的未来。
当我们分析我国仪器仪表与测量控制现状的时候，不能不清醒地认识到它同国际先进水平相比，同我国经济和社会发展的实际需要相比，还存在着很大的差距。差距是全方位的，最要害的有三点：
第一，我国仪器仪表产业规模小，产值低，企业同样是规模小，产值低。2007年我国仪器仪表产业总产值3000亿元人民币，只占工业总产值2.5%。10年前，
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美国仪器仪表产业总产值已达到4千亿美元，占工业总产值4%。目前，美国仪器仪表企业年产值超过20亿美元不少于50家，我国最大的仪器仪表企业，京仪集团年产值80亿元人民币，川仪集团60亿元人民币。两相比较，差距实在太大。产业和企业的规模和产值直接影响到产业的活力与发展。要缩小和消除这个差距，需要我们努力奋斗10年20年。
第二，我国仪器仪表产品质量上、品种上还存在不少问题。产品的可靠性和稳定性，长期以来没有得到根本解决，严重影响到市场销售和正常使用。许多大型精密仪器我们还生产不出来，国内需求几乎全部依赖进口。2007年我国仪器仪表产品出口创下了88亿美元，可是进口却达到了172亿美元，逆差84亿美元，成为装备制造业之最。这个问题不解决，我国仪器仪表与测量控制学科和产业的发展将无法摆脱落后被动的局面。
第三，我国仪器仪表产业创新能力不强，还无法承担起科技创新主体的责任。国际上仪器仪表科技创新发展极快，产品更新换代的周期大约只需2至4年，多数企业销售额一半以上几乎都来自5年内上市的新产品。而我国仪器仪表产品不少还沿自于20世纪80年代技术引进的产物，相当多企业产品是10年一贯制,靠吃老本为生。自主创新能力不强原因是多方面的，影响最大的不外乎两条：一是科技创新开发投入资金太少。国外企业用于科技创新资金投入一般为销售收入8至10%，而我国企业投入资金很少超过3至5%，何况销售收入本来就不多，极大地限制了科技创新的有效开展；二是人的因素，有的领导不重视自主创新，更多的是创新人才匮乏。党的十七大提出，提高自主创新能力，建设创新型国家是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关键。企业提升科技创新能力，已经成为刻不容缓的历史使命。
三、趋势特点
当今，仪器仪表与测量控制发展的趋势是：面对产品的稳定性、可靠性和适应性要求不断提高；技术指标和功能不断提高；最先采用新的科学研究成果；高新技术大量采用；仪器及测控单元微小型化、智能化日趋明显；要求仪器及测控单元可独立使用、嵌入式使用和联网使用；仪器测控范围向立体化、全球化扩展；测控功能向系统化、网络化发展；便携式、手持式以至个性化仪器大量发展。技术特点是：综合各种新技术，在研究仪器仪表相关类型传感器、元器件和材料及技术的基础上，创新开发新的微弱信号敏感、传感、检测、融合技术,物质原子、分子级检测技术，复杂组成样品的联用分析技术，生命科学的原位、在位、实时、在线、高灵敏度、高通量、高选择性检测技术，创建各类新型检测仪器仪表；结合系统论、控制论的发展，在开发工业自动化测控的在线分析和控制、原位分析及控制、高可靠性、高性能和高适应性等技术的基础上，创新发展工业自动化仪表与控制系统；
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结合生命科学、人体科学的发展，在开发医疗诊治的健康状况监测、早期诊治、无损诊断、无创和低创直视诊疗、精确定位治疗技术的基础上发展医疗仪器；同时跟踪新学科领域和各类应用领域的发展，开发各种专用、快捷、自动化检测和计量技术及专用仪器仪表。
工业自动化仪表与控制系统和科学仪器，在产值和市场两个方面都占据着仪器仪表与测量控制总体的一半，是仪器仪表与测量控制体系的两大支柱。由于发言时间有限，下面就让我们把主要的注意力放在这两类仪器未来的发展上。
工业自动化仪表与控制系统未来发展的关注点应当是： 1、自动化仪表与企业的信息化
自动化仪表技术包括信息采集、处理和应用。“企业信息化”实际上是企业信息的集成和整合。为此，必须用自动化和系统的信息模型“简化”、“规则”和“抽象”信息，以便最有效地利用信息。这是自动化仪表领域的一项基础工作，也是统一信息表达的重要手段。
2、自动化仪表工程项目全局信息和全生命周期信息的整合
这是实现自动化仪表系统的全面可互操作。可互操作是分层次的，实现需要一个漫长的过程。近年来IEC62424标准的出版，InTools工具软件功能的扩充以及控制系统与现场仪表层各项可互操作标准的推出是发展中一个重要标志点。
3、功能安全
近年来功能安全的重要发展是，大量经过功能安全认证的仪表推向市场。为了争取竞争中有利地位，几乎所有仪表制造商都会开展功能安全的研究。
4、系统维护与仪表诊断
系统维护与仪表诊断越来越受到用户、制造商和研究者各方的关注。它分为四个层次，生产流程的诊断、生产装备的诊断,自动化控制系统的诊断和现场仪表的诊断。
生产流程的诊断原则上不属于自动化仪表范畴，但是诊断信息的交换涉及自动化仪表系统。针对生产装备的监控，诊断仪表系统已经推出了新产品。自动控制系统的诊断通常是控制系统中设备管理软件的一个模块或一种功能，负责控制系统自身以及现场仪表的实时诊断和预测性维护。现场仪表的诊断难度较大，维护周期由智能仪表的损耗情况或固定时间确定。
5、无线通信
工业无线通信技术的快速发展是自动化仪表领域显著的亮点，它的特征是：技术方案多样化，参与者迅速增加,成立了专业组织。推出多种无线演示系统、测量仪表样机，将成为全球主要自动化仪表展览的热点。
6、控制网络
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未来几年网络控测和网络仪表是自动化仪表发展的重点，发展方向是大幅提高速度、简化安装和调试的复杂性、扩展无线功能以及发展网络技术。
7、标准化
标准化在自动化仪表发展历史上发挥过重要作用，未来还会对我国仪表产品追赶世界水平发挥重大作用。在新经济时代，有大量信息接口标准的需求，它的共同特点就是在相同的。
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Our instrument measuring and control the development of
science and technology
Instrument measuring and controlling in today's society; the important position and role, Our instrument measuring and controlling the basic situation, Instrument measuring and controlling the development trends and characteristics of China, as well as measuring instrument and control the significant progress in recent years.
A position
As is known to all, the world is into the information age, information technology has become the key to the development of science and technology, high technology. Famous scientist xuesen has made it clear that \"information technology including measurement technology, computer technology and communication technology. Measuring technique is based. WangDaHang academician also emphasized, \"measuring technique is the source of information technology. The rapid development of information technology, the emerging giant information industry, information industry has become the leading driving world economic development. The us department of commerce in 1999 annual report on emerging digital economic parts, including computer software and hardware industry information industry, communication equipment manufacturing and service industries, instrument industry. This means that measuring technique is the basis and origin of information technology, the instrument industry is the important part of information industry. It is self-evident that measuring instrument and control in this information age promote science and technology and development of national economy is how important position.
So, the instrument measuring and controlling to promote science and technology, economic and social development of what is important? In 2000, Chinese instruments, learn to accept the state planning commission, the state economic and trade commission and the ministry of the entrusted organization of national research group, a specialist in an instrument industry for three months of study. Very rare is WangDaHang, YangJiaChi, jin, 3 academicians participated personally, and research activities in the investigation and research group after a host to the villagers offered a \"about developing
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instrument industry countermeasures and Suggestions of research report. The report on instrumentation in today's society, proposed the important role of the image, and that we are very familiar with the instrumentation is: \"the multiplier of industrial production, scientific research,\" \"commander of an advance vanguard\\"combat\" military, and modern social activities \"materialized judges\". This shows the connotation and weight don't need to make any explanation, everybody. Encouragingly, instruments and measurement control \"multiplier\important role of the social from all walks of life, including for government departments have become common, accelerating the development of science and technology and industry instrument, and the scientific basis in the document, report and widely quoted in the speech.
Due to the instrument measuring and controlling of the important position and role is the social attention in recent years, the state adopted a series of important measures to speed up the development. Deserves special mention measures are: March 2001 seven-time four times at the National People's Congress on \"national economic and social development during the 10th five-year plan\position. National development program, and to mention instrument, is an important place for the first time since 1949. Then, the state planning commission, the ministry of science and technology, and many other ministries are listed several special funds to support, the use of large instrument development. In 2005, the national development and reform commission issued a formal \"to accelerate the development of the equipment manufacturing industry, and puts forward some opinions\" in various industries and key areas for development, including special support development made the first 11 is important engineering automation control system and the precision testing instruments. In 2006, \"the national long-and mid-term science and technology development program\development projects. April 2008, the ministry of science and technology, ministry of China association for science and technology commission, and jointly issued by the method of work on strengthening innovation, \"officially launched several opinions on the working method of innovation. This document, explicitly proposed innovation methods including innovative thinking,
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innovative methods and tools for three elements, innovation is the main tool to promote technological innovation of scientific instruments. The important role of science instruments are further enhance, research and development to get more powerful support. In addition, in the space program 863 plan, especially in the development of science and technology plan countries such as measuring instrument and support the development of control was also on the important position. In such a very favorable situation in China in recent years, with the measurement instrument control obtained a rapid development.
Two basic situation
About instruments and measurement control of basic situation, should include two aspects, that is, discipline and industry.
Instrument is an independent discipline? Over the past has been controversial. Today, we can be answered unhesitatingly, instruments and measurement control has formed a complete development. The conclusion, we conclude that the four good reason. First, the instrument measuring and control subjects with its own set of basic theory and technology, which mainly includes theory and technology, detection sensor measuring theory and technology, the signal processing theory and technology, error analysis theory and technology, automatic control theory and technology, etc. Based on the theoretical and technical research and development, have outstanding scientists and outstanding young technology innovation talents, their research and development to promote development achievements made important contributions, Second, through science and technology development, as a new subject formation and development, education system, especially the higher education will appear new discipline education arises, and cultivate new discipline talents. China ministry of education has been around for years measuring instrument and control subjects established level education system, the subject is chosen instrument science and technology \250 universities set up corresponding professional, more than 30,000 undergraduates and 10,000 graduate study at school. Our university for \"instrument science and technology\" for the subject, the professional training target and norms for measuring instrument and control field training hundreds of thousands of discipline technical talents, Third, the instrument measuring and control engineering discipline is a discipline, and adapt to
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the formation and development of industry development is the material base and technical support. Our instruments industry has the large scale, it will also detailed below, therefore, the instrument measuring and control subjects, but not in the tower has strong vitality and development space, Fourth, the instrument measuring and control subjects have a national state level of academic groups - China instrument association. To promote the progress of subjects in the work and achieved significant results. Especially in recent years to develop disciplines, not only strengthen the research progress of the discipline construction, and enrich the content and extension subject for the development of the discipline of space. Today I part of speech, is based on the subject to write report on progress.
About our instruments and control the basic situation of the industry, let us know some statistical data. 2007 China instrument industry scale enterprises above 3954 for home, achieve output 3078 billion yuan, sales income reached 3005 billion yuan, both breakthrough 3000 million yuan. Compared with the same period of 2004 1000 billion yuan in 2006, 200 billion yuan, 4 years more than 30% annual growth rate. 30 billion yuan of sales and export commodities reached 88 billion dollars, up the previous 36%. At present, our country instrument measuring and controlling industry has formed a complete varieties, layout categories is reasonable, the technical basis and considerable scale production industry system, China is in Asia outside Japan's second largest producer of instrument, is developing country strong comprehensive strength of instrumentation producer. From the analysis of the technical level, the products at most domestic instrument is developed in the middle of 90's of 20th century. Cheap product varieties, can complete production, quality stable, which can satisfy the requirements of domestic market, and a batch export. Such as electrician instruments in the domestic market share, and 95 percent product export. Shenzhen annual production and sales of digital multimeters 700 million more than 90 countries around the world. Domestic instrument, also have a few high-grade products to the international technical level. In the national key torch-plan projects, especially to the development of independent innovation of aviation and national security fields, have been part of instrument technology new breakthrough. The satellite carries in eight kinds of detecting instrument
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is our scientific and technological personnel of independent research and design, not only in the overall technology achieved the international advanced level, and have their own characteristics and innovation. In engineering application technology, have been able to bear part of national engineering instrumentation systems. About our instruments and control of significant progress, here comes back to specifically enumerated many will no longer.
According to the different application, we used to measure the instrumentation and control is divided into six types, namely, industrial automation instrument and control system, scientific instruments, medical instrument, electronic and electrical measurement instruments, all kinds of special instrument, sensors and instrumentation components and materials. This is a general classification, there are many crossover and penetration. Industrial automation instrument and control system, and is mainly used in industrial production process control and testing, Scientific instruments, including both extremely extensive scientific research and teaching experiment, material analysis, safety monitoring of various fields, Medical instrument application in life science research and clinical diagnosis and treatment, Electronic and electrical measurement instrument used for various electronic and electrical parameters measurement, All kinds of special instrument applied in various fields, such as the agricultural, environmental protection, climate, hydrology, geology, Marine, etc, this kind of instrument except the special requirements of applications, they have some particularity, the basic principle and application methods of scientific instruments with other instruments and no essential difference, Sensors, components and functional materials mainly used in signal, instrument making and using materials. Sensor has become measuring instrument and the influence to the development and application of control is the key. All kinds of instruments on basic theory and technique, measurement instrument and control system of the basic content of the industry, they become instrument measuring and controlling system of industry, and the important component of their development and determines the instrument measuring control in the future.
When we analyze current measurement instrument and control, cannot
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understand clearly that it is compared with the international advanced level, and the country's economic and social development of the actual need, compared with a large gap still exists. The gap is comprehensive, the most crucial have three points:
First, our instruments industry in small scale, low value, enterprise is also in small scale, low value. In 2007, our instruments industry output 30 million yuan, total industrial output value of 2.5%. Ten years ago, the United States instruments industry output has achieved 4 billion dollars, the total industrial output value of 4%. Now, the instrument enterprise is more than 20 million dollars less than 50, China's largest instrument enterprise, the instrument group is 80 million yuan RMB, the sichuan apparatus group of 60 million yuan RMB. Two comparison, the gap is too great. Industry and the size of the enterprise and value directly affect the industry development and vitality. To narrow the gap, and eliminate the need for 10 years, we strive for 20 years.
Second, our instruments product quality, variety also exist some problems. Product reliability and stability, long-term since no fundamental solutions, severely affect marketing and normal use. Many large precise instrument, we also produce almost entirely on imports of domestic demand. In 2007, our products are exported to set the instrument imported us $8.8 billion, but it reached $17.2 billion deficit of $84 billion, equipment manufacturing, become the most. This problem is not solved, our instruments and measurement control subjects and industrial development will not escape passive situation. Behind
Third, our instruments industry innovation ability is not strong, still cannot assume responsibility of technological innovation. International instrument technology innovation consciousness, product update cycle only about 2-4 years, most of the enterprise sales more than half are from almost five years of market with new products. But our instrumentation products many also along from the 1980s technology import product, considerable enterprise product is 10 years on a consistent, glide. Independent innovation ability is not strong reason is various, the biggest impact among two: one is the innovation of science and technology development invested too little. Foreign enterprise technology innovation fund commonly used for 8 to 10 sales
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income, and our country enterprise invested more than 3-5% less, how much, and sales income was greatly limits the effective development of science and technology innovation, 2 is one of the leading factor, some value innovation, more innovative talents is scarce. CPC put forward, to improve the ability of independent innovation, building the innovative country is the core of the national development strategy, the key is to improve the comprehensive national strength. Enterprise to promote science and technology innovation ability, has become the urgent mission.
Three characteristics and trends
Nowadays, the instrument measuring and controlling the development trend of the stability of the product is: face, reliability and flexibility requirement enhances unceasingly, Technical indicators and function constantly improve, First to adopt new achievements in scientific research, High technology used in great quantities, Instruments and control unit of micro miniaturization, intelligent become increasingly obvious, Measuring instrument and requirements can be used independently, unit and networked embedded use, Instrument measuring scope extended to the three-dimensional, globalization, Measurement function to systematic, network development, Portable, portable and personalized instrument development. Technical features: a combination of new technology, research instruments related type sensor, components and materials and technology innovation development, on the basis of new weak signal detection, sensing, sensitive, fusion technology, material atomic and molecular level detection technique, composed of complex samples coupled analysis technology, life sciences in situ, real-time, and online, high sensitivity, high throughput, high selectivity detection technology, creating various new detection instrumentation, With the development of theory and cybernetics, in the development of industrial automation control of on-line analysis and control, in-situ analysis and control, high reliability, high performance and high adaptability, on the basis of technical innovation and development of industrial automation instrument and control system, Combination of science of human life science, the development of medical treatment, in the development of health monitoring, early diagnosis, nondestructive and diagnosis, treatment, and then look for accurate positioning therapy on the basis of technical development of medical
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instruments, Also follow a new discipline and various application development, the development of special, quick, automatic detection and measurement technology and special instruments.
Industrial automation instrument and control system in the production and scientific instruments, and market both occupied with the measurement instrument, is half the total control instrument measuring and controlling system of the two big pillar. Due to the limited time, let's put the main focus on the future development of two kinds of instruments.
Industrial automation instrument and control system for future development of concerns should be:
1, industrial automation instrument and the enterprise's informatization
Industrial automation instrument technology including information acquisition, processing and application. \"The enterprise informatization\" is actually the enterprise information integration and integration. Therefore, we must use automation system and information model \"simplify\\"rules\" and \"abstract\" information, so as to make the most efficient use of information. This is an automated instrumentation field work, is an important means of unified expression.
2 and instrumentation project global information and the whole life cycle of information integration
It is the automation system of comprehensive interoperable. Interoperable is hierarchical, realization needs a long process. In recent years, IEC62424 standard InTools tool software function expansion and control system with the instrument layer various interoperable standards has an important development is reversible.
3 and function
In recent years, the development is the important function of security, a security certification by the instrument function of the market. In order to get the competition advantage position, almost all instrument manufacturers will develop the function of security.
4, system maintenance and diagnostic instrument
System maintenance and diagnostic instrument manufacturer and user, more and more attention of the parties. It is divided into four levels, the
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production process of diagnosis, production equipment, automation control system of diagnosis and diagnosis of field instruments.
Production process in the diagnosis of automated instrument does not belong to the category, but the diagnostic information exchange involves instrumentation systems. According to the monitoring and diagnosis of production equipment, instrumentation systems have launched a new product. Automatic control system of diagnosis is usually in the control system of a module equipment management software, responsible for a function or site instruments and control system of the real-time diagnosis and predictive maintenance. The diagnosis is difficult site instrument maintenance cycle, the loss of intelligent instruments or fixed time.
5 and wireless communication
Wireless technology, industrial automation instrument field development is the significant characteristic of window, it is: the technical scheme, diversification, participants is increasing rapidly, founded the professional organization. Launch various wireless demonstration system, measurement prototype, will become the world's major industrial automation instrument exhibition.
6 and control networks
Over the next few years network control and network instrument is focusing on the development of industrial automation instrument and development direction is greatly increased speed, simplify installation and commissioning of the complexity and the expansion of wireless network technology development and function.
7 and standardization
Standardization in instrumentation development history, played a important role in the future will also to pursue world level instrumentation products plays a major role. In the new economic era, there is lots of information, it needs the interface standards of common characteristics is in the same
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