摘要：本萬用表通過采集電壓值與頻率值等物理量反推出相應的電阻、電容、電感以及頻率值，利用DDS芯片發生任意頻率波形，采用STC89C52通過外部按鍵選擇與設置系統的工作狀態，外部各個開關配合使表筆選通不同硬件電路從而產生相應元件的電壓或頻率信號供軟件處理，外設12864液晶屏顯示系統工作結果，可實現結果的調回。
關鍵詞：萬用電表；STC89C52；波形發生器

1 工作原理
    萬用表是電氣、電子行業中常用的儀器之一，本文通過對MCS-51單片機進行電路及軟件開發，實現電阻、電感、電容的測量，同時利用DDS芯片發生任意頻率波形。其系統整體結構框圖如圖1所示。

    單片機取得按鍵值，從而判斷工作模式，具體測量不同類型由硬件或軟件選通相應電路。
    電阻：被測電阻與內部已知電阻串聯，測其公共端電壓與兩電阻總電壓。
    電容：采用被測電阻與內部已知電阻構成RC CMOS振蕩器，記錄其頻率通過C=l／πRf求得（C：電容值，R：電阻值，f：頻率值）。
    電感：利用被測電感與內部已知電容構成LC振蕩電路，記錄其頻率通過求得（f：頻率值，L：電感值，C：電容值）。
    頻率：將被測信號接入單片機單位時間內脈沖個數，以計算頻率值f=m／t（f：頻率值，m：脈沖個數，t：時間）。
    信號發生：采用DDS芯片AD9850芯片。通過單片機控制其頻率及相位。
    數據儲存：采用24C04 E2PROM進行數據的存儲，實現數據調回。
2 電阻測量模塊
2．1 電阻測量模塊設計
    如圖2所示，基于AD芯片PCF8591的4路8位AD中的一路。由于此為8位AD，被測電阻Rx與Ro之間有Ro／256<Rx<256Ro，隨本系統采用雙檔位的電阻測量。電路中R0有兩個值，R01=30kΩ其測量范圍為118Ω到7．68MΩ。Ro2=100 Ω其測量范圍為0．3 Ω到25．6kΩ。Q1、Q2完成大小量程自動切換。

2. 2 電阻模塊工作原理
    如上圖所示，當單片機接到測電阻阻值通知時（通過按鍵在液晶界面選擇），單片機會首先拉低高阻擋的三極管Q1打開，測得電壓值，計算后電阻值若大于5．5MΩ顯示0L M，若小于24k Ω時關斷Q1打開Q2選通低阻擋測定電壓值，計算電阻值。
2．3 電阻模塊與單片機系統的連接
    電阻模塊共有五根導線與其它電路連接：一根是電源（+5V）、公共端的AD輸出端、高阻擋選通端、低阻擋選通端、另一根是地線（GND）。
2．4 電路參數及計算
    電路根據：Ro／Rx=Uo／Ux
    已知串聯總電壓是5V：Uo=5-Ux
    所以Rx=R0×Ux／（5-Ux）

3 電容電感模塊
3．1 電容電感模塊的設計
    如圖3、圖4，為搭建RC振蕩器和LC振蕩電路，本系統采用了4路與非門芯片CD4011。

    如圖5，由于CD4011為兩輸入的與非門，通過控制一腳可以控制LC和RC的起振。
3．2 電容電感模塊工作原理
    如圖6，由U1D為中心構成LC振蕩電路，由C1、C2、C3、C4有振蕩器電容U1D的12腳為控制腳，Sal、Sa2、Sb1、Sb2為轉換開關S的兩個位置，在S打在1位置時兩個表筆分別跟Sa1、Sb1接通。打在2位置時兩表筆分別與Sa2、Sb2接通。U1C為頻率輸出腳。由U1B、U1A為中心構成RC振蕩電路，U1B單元6腳為控制腳。

3．3 電容電感模塊與單片機的連接
    本模塊共有9個引腳，分別是電源正（+5．00V）、電源地、電容起振控制位、電感起振控制位、脈沖輸出腳、電感表筆1、電感表筆2、電容表筆1、電容表筆2。
3．4 電路參數及計算
    測電容時RC振蕩電路工作測得頻率f
    f=1／（πRC）（本系統中R=10k Ω，π取3．1415）
    C=1／（31415f）
    減去C5的lnf即是測得的電容值。
    測電感時LC振蕩電路工作測得頻率f。根據推出電感值，減去本身的L1的10μh即是所測電感值。

4 信號發生模塊
4．1 信號發生模塊的設計
    采用DDS芯片AD9850芯片實現。
    AD9850的各引腳功能如表1所示，具體配置字如表2所示。

          
4．2 信號發生與單片機的連接
    本模塊的八位數據腳與單片機P1口相連接，另外有兩個控制腳分別與單片機連接。如圖7所示。

5 按鍵模塊與顯示模塊
    本系統對單片機的引腳利用得非常緊湊。為了拓展出多個按鍵，利用AD的其中一個通道拓展一個分壓鍵盤如圖8所示。沒有鍵按下時，AD腳通過400kΩ電阻接地為0V，顯示模塊采用12864液晶屏。本系統還可以實現對測量數據的儲存功能，主要是利用單片機拓展外部E2PROM
24C04來實現數據的存儲。這樣可實現掉電記憶。

6 結束語
    文中利用STC89C52單片機和對電路進行合理設計，實現了常見電阻、電感、電容值的測量，同時利用AD9850芯片可實現任意波形信號發生。調試結果表明，本系統可靠性高、使用方便，但在測量大值電阻時仍存在一定不足，下一步將在此基礎上進一步開發，使該功能進一步完善。