结题研究报告简易数字式万用表,测量电阻电容电感_New

结题研究报告简易数字式万用表,测量电阻电容电感

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简易数字万用表

结题报告

目录

简易数字式万用表结题报告 (3)

一、摘要 (3)

二、总述 (3)

三、硬件 (4)

1制板 (4)

2控制器 (4)

3切换电路 (5)

4供电电路 (5)

5电阻测量电路 (6)

1）一般电阻测量 (6)

2）小电阻测量 (8)

6电感测量电路 (10)

7电容测量电路 (11)

8、显示电路 (12)

四、软件 (12)

1）自动进入待机状态 (12)

2）电阻测量 (13)

2）电感的测量 (13)

3）、电容的测量： (14)

五、设计效果 (15)

六、总结 (16)

一、摘要

该系统是基于单片机的简易数字式万用表，可以用来测量电阻，电容，电感的大小。该万用表具有价格低，测量范围大，精度高的特点，量程可以自动切换，可以自动校零，使用方便。

二、总述

制作一台功能齐全，精度较高，测量范围较广的数字式万用表，电路可能会比较复杂，为了更好的完成设计，我们采用模块化的思想，将整个系统分成控制器、电阻测量电路、电感测量电路、电容测量电路、显示电路五个部分。其模块

图如图表1所示

图表1

三、硬件

1制板

在制作电路上，基于中山大学现有的条件，通常有以下几种方法： 1)、用万用板直接焊电路

万用板是很常见的电路板制作材料，用其制作电路工艺简单易学，电路更改方便，价格相对较低。但是，用万用板制作的电路，保存时间一般较短，容易损坏，电路故障排查较为困难，对制作者焊电路的工艺要求很高，且不适于制作复杂电路。

2)、用感光板制作电路

用感光板制作电路是制作PCB 板最易于学习的方法，但是感光板价格相对较高，制作步骤较多，曝光、显影等过程要求较高，很需要经验，并且制作双面板难度相当大。 3)、用刻板机刻板

所需过程较少，价格低，但是需要非常多的经验，容易将板刻坏，制作板所耗的时间长，不适于大批量制板。 4)、用热塑机制板

控制器

电阻测量电路

电容测量电路

电感测量电路

显示电路

电路漂亮美观，整齐，易于操作，价格较低，制作过程中出错易于修改，制作双层板方便。

5)、将电路送交厂家制作电路板

电路美观，保存时间最长，最不易出现短路，开路等故障，但是价格非常高。综上，我们采用热塑机制板。

2控制器

要测电阻、电容、电感的值的大小，并且要能够自动切换量程，不用一个微处理器，电路可能会非常之复杂，制作成本也会很高，为了简化电路，降低成本，并且使该表具有更大的灵活性，我们决定采用单片机来作为总控制器，协调各个模块的工作，使系统有条不紊地进行各项测量工作，并将结果准确无误的显示出来。

市场的的单片机种类繁多，功能各不相同。8051系列的单片机以其价格低、功耗低的优势，深受青睐。宏晶又推出新一代STC系列单片机，运算速度是普通8051单片机的12倍，其中就有STC5410，这款单片机已经可以完全满足需求。

该单片机的最小系统如图表2所示:

图表 2

3切换电路

用户选择不同档位时，单片机的AD口会接收到不

同的电压，单片机根据电压的不同从而确定用户是选择

了哪一个档。电路图如图表3所示：

4供电电路

在我们的万用表中，各种各样的器件都需要稳定的不同的电源供给，而我们

可用的电压只有，为了得到这些不同的电压，我们自己搭建了几个稳压电

路。

I、5V电压

在实际中应用很广泛的是7805芯片，在此我们选用该芯片提供5V电压。

I I、-5V电压

我们采用7660来提供-5V电压

I I I、12V电压

由于我们可用的电压只有一种，如果直接从15V稳压到5V，不仅稳压

效果不好，而且7805会严重发热，甚至芯片被烧坏。为此，我们采用多级稳压，先将15用7812稳压到12V在将12V电压稳到5V。稳压模块的电路图如图表4

图表4

5电阻测量电路

对于电阻的测量，人类过去的几百年的历史中，总结出了许多种方法。对于不同阻值的电阻，为了达到较高的测量精度，也有不同的测量方法，比如：分压法、伏安法，恒流源测小电阻法，小电流测大电阻法。对于常见阻值的电阻

（100，我们采用最常见的分压法；除此，我们的万用表还增加了可以

测量小电阻的（以下）的功能。

1）一般电阻测量

对于一般电阻，我们采用分压法，将待测电阻与基准电阻串联起来，再将基准电压加在两者之上，用ADC测量待测电阻分得电压值，则待测电阻为ADC 值，ADC的满量程值，基准电阻的函数

(1)

a)基准电压的获取

MC1403可以产生2.5V的基准电压，只需在产生的基准电压的基础上用变阻器进行分压，即可得到2V的基准电压。1

b)自动切换量程

在电阻的测量过程中，待测电阻阻值越接近基准电阻阻值，所测得的结果就越准确。所以为了使各个量级上的电阻都测得比较准确，在测量过程中需要切换量程，也就是采用不同的基准电阻。电阻切换电路需要在导通时电阻很小，断开时电阻很大，以避免对基准电阻产生影响。综合各方面的因素，切换电路采用电磁继电器。其在导通时电阻只有几十毫欧，断开时电阻无穷大，很符合要求。电磁继电器需要用达林顿管来驱动。其切换控制电路如图表5

1在测量的电阻过程中，由于电阻的分压作用，会导致基准电压下降。但是，由ADC的原理可知，只要保持ADC的基准电压和电阻（待测电阻和基准电阻）两端电压不变，测量结果就不会受到太大影响。