简易数字万用表的方案设计书
简易数字万用表设计设计33298530
简易数字万用表设计目录1、设计任务 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计指标及要求 (1)2、设计思路与总体框图 (1)3、系统硬件电路的设计 (2)3.1多用表主电路 (2)3.2 电阻测量输入电路 (2)3.3电压测量输入电路 (3)3.4电流输入测量电路 (3)4、系统的软件设计 (4)5、系统的设计仿真 (5)5.1仿真原理图 (5)5.2实物图 (6)5.3主要元器件功能介绍 (6)6、总结与体会 (20)6.1总结 (13)6.2体会 (13)7、参考文献 (14)1、设计任务1．1设计目的采用8位8路A/D 转换器ADC0809和AT89S52单片机，设计一台数字多用表，能进行电压、电流和电阻的测量，测量结果通过LED 数码管显示，通过按键进行测量功能转换。
1．2设计指标及要求电压测量范围0~5V ，测量误差约为±0.02V ，电流测量范围1~100mA ，测量误差约为±0.5mA ，电阻测量范围0~1000Ω，测量误差约为±2Ω。
2、设计思路与总体框图2．1设计思路首先利用P0 口数据地址复用，将地址通过P0口输入到单片机中。
再利用模数转换将模拟信号转换成数字信号，再次利用P0口将其输入到单片机。
最后，充分利用单片机强大的运算转化功能将其转成适当的二进制信号控制数显以确保正确的显示被测量的读数。
2．2总体框图3、系统硬件电路的设计3．1 数字多用表的主电路数字多表仪表主电路如图1所示。
89S52单片机通过线选方式扩展了A/D 转换器ADC0809和4位LED数码管，单片机的P2.7引脚作为ADC0809的片选信号，因此A/D转换器的端口地址为7FFFH.片选信号和WR信号一起经或非门产生ADC0809的启动信号START和地址锁存信号ALE。
片选信号和RD信号一起经或非门产生输出允许信号OE，OE=1时选通三态门使输出锁存器中的INT 转换结果送入数据总路线。
单片机数字万用表设计
单片机数字万用表设计一、引言单片机数字万用表是一种多功能仪器，可以用于测量电压、电流、电阻等电气参数，广泛应用于电子工程、通信工程、无线电工程等领域。
本文旨在设计一款单片机数字万用表，结合单片机技术和模拟电路设计，实现功能齐全、精准度高、便携性强的数字万用表。
二、设计原理单片机数字万用表的核心部分是其测量模块，该模块能够接收被测电路的输入信号，并通过ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，然后经过单片机处理和显示模块的处理，最终将结果显示在液晶显示屏上。
整个设计流程主要包括以下几个方面：1.信号输入：设计合适的信号输入接口，能够接收被测电路的电压、电流、电阻等信号，并将其传输给ADC。
2.模数转换：通过ADC将模拟电信号转换为数字信号，通常选择12位或16位的ADC，以保证高精度的测量结果。
3.单片机处理：单片机接收ADC传输的数字信号，并进行处理计算，以得出测量结果。
4.显示模块：将测量结果显示在LCD液晶显示屏上，包括数值显示、单位显示等。
5.供电模块：提供适当的电源供电，保证仪器的正常工作。
基于以上设计原理，我们可以开始具体的设计工作。
三、电路设计1.信号输入接口信号输入接口是单片机数字万用表的核心部分之一，它需要能够接收不同类型的信号，包括电压、电流、电阻等。
为了实现这一功能，我们需要设计相应的信号接收电路，可以通过选择不同的接收电阻和放大电路，使之能够适应不同的输入信号。
对于电压信号的输入，可以设计一个简单的分压电路，将被测电路的电压信号转换为适合ADC输入的电压范围。
同时，为了避免输入电阻对被测电路的影响，可以选择高输入阻抗的运放作为信号接收器。
对于电流信号的输入，可以设计一个电流-电压转换电路，将电流信号转换为相应的电压信号，再进行ADC采集。
对于电阻信号的输入，可以设计一个简单的电桥电路，测量电阻值并将其转换为电压信号，再通过ADC进行采集。
2.模数转换模数转换部分选择12位或16位的ADC芯片，可以根据精度需求做适当选择。
实验5 简易万用表的设计-to学生
图9
DF1731SL3A 双路直流稳压稳流电源面板图
面板说明：1、4.电表显示屏；2.主路输出指示选择开关；3.从路输出指示选择开关；5.从路稳 压输出电压调节旋钮；6.从路稳流输出电流调节旋钮；7.电源开关；8.从路稳流状态或从路电源并 联状态指示灯；9.从路稳压状态指示灯；10、12.从路直流输出正负接线柱；11、16.机壳接地端； 13、14.主路电源独立、串联、并联控制开关；15、17.主路直流正负接线柱；18.主路稳流状态指示 灯；19.主路稳压状态指示灯；20.主路稳流出电流调节旋钮；21.主路稳压输出电压调节旋钮。
C I s I x ；作 C ~ I x 更正折线，并确定改装表的准确度等级 a N 。
3．改装微安表为量程 5.0V 和 10.0V 的电压表（开路式） 画出电路图，只校准 5.0V 档。参照内容 1 和 2 的格式写出实验步骤，文字尽可 能精练。
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实验 5
简易万用表的设计
4. 改装微安表为欧姆表 电路如图 7 所示，请参照实验内容 1 和 2 的格式写出实验步骤，文字尽可能精练。
3．为什么改装成大量程电流表时要采用闭路式电路，请说明原因。
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实验 5
简易万用表的设计
4． 试推导三量程（ N 10,100,1000 ）闭路式电流表并联电阻的计算公式。
5． 如何确定仪表的准确度等级
[ 实验目的 ] 1． 掌握测量表头内阻和满度电流的方法； 2． 了解万用电表的构造原理； 3． 掌握对电学直读仪表的校准方法。 [ 仪器用具 ] 编号 1 2 3 4 5 6 仪器名称 微安表 数字多用表
Rx 越大， 电流 I x 越小， 表头指针偏转也越小。 当 Rx 时 （相当于 A、 B 两端开路） ， Ix 0 ，
简易万用表的设计
东北石油大学课程设计2012年6 月25日东北石油大学课程设计任务书课程电子技术课程设计题目简易万用表的设计专业测控技术与仪器姓名曾润学号100601240305主要内容：本课题主要设计由集成运放组成的简易数字万用表，实现多级量程的直流电压测量、交流电压测量、直流电流测量、电阻测量以及电容测量电路。
主要内容包括系统的设计原则、总体方案、单元电路的设计、参数计算、元器件的选择及系统概述等。
基本要求：(1)设计由集成运放组成万用电表。
(2)至少能测量电阻、电流和电压。
主要参考资料：[1]刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录[M].北京：高等教育出版社，1957.15-18.[2] 刘润华,刘立山.模拟电子技术[J].自动化,2003.203-207[3] 郁汉琪,数字电子技术实验及课题设计.,北京:高等教育出版社,1995.150-153.[4] 康华光.电子技术基础:模拟部分. 北京:高等教育出版社,1988.104-107.[5] 常健生,检测与转换技术,机械工业出版社,2000年2月.56-579.[6] 阎石,数字电子技术基础,高等教育出版社,1998年12月.49-56.[7]万嘉若,林康运，电子线路基础，高等教育出版社,1986年3月.79-83.完成期限2012.6.25—2012.7.4指导教师路敬祎（副教授）曹广华（教授）2012年6 月25 日目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案说明 (1)2、方案论证 (2)三、单元电路设计、参数计算和器件选择 (3)1、单元电路设计 (3)2、参数计算 (5)3、器件选择 (8)四、系统硬件电路设计 (8)五、电路焊接练习 (9)1、两管闪光灯电路 (9)2、占空比和频率可调的脉冲发生器 (10)3、收音机 (11)六、总结 (13)参考文献 (14)简易万用表的设计一、设计要求(1)设计由集成运放组成万用电表。
(2)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。
简易数字万用表的方案设计书
2013年江西省大学生电子设计简易数字万用表（C 题）2013年5月28日目录摘要0一．设计任务1二．系统方案2三．理论分析与计算33.1器件的选择与比较33.2 测量电路的设计和分析33.2.1 模数(A/D)转换与数字显示电路3 3.2.2 多量程数字电压表原理33.2.3 多量程数字电流表原理43.2.4 电阻的测量原理53.2.5 电容测量原理6四．电路设计与程序设计74.1 直流电压测量电路74.2 直流电流测量电路74.3 电阻测量电路84.4 测电容电路84.5 最小系统电路9五．测试方案105.1 硬件调试101.测试仪器102.测试方法105.2 软件调试105.3 硬件软件联合调试10模块程序设计法的主要优点是：10 5.4测试流程115.4.1 整体测试流程115.4.2电压测试流程1111电阻测量流程5.4.35.4.4 电流测试流程12参考文献13摘要本次设计用单片机芯片STC12C5A60S2设计一个数字万用表，能够测量直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容和电感，四位数码显示。
此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、555振荡电路、51单片机最小系统、显示部分、AD转换和控制部分组成。
为使系统更加稳定，使系统整体硬件更简单，本电路使用了STC12C5A60S2自带的AD，它单片机系统设计采用STC12C5A60S2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，显示用四位数码管。
程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。
关键字：数字万用表；单片机；AD 转换一．设计任务1.设计并制作一台支持直流电压、直流电流、电阻测量的数字万用表。
ΩΩ-1M1002.测量范围：直流电压0.1V-100V；直流电流10mA-500mA；电阻使用按键或者拨码开关进行测量类型选择，并用数码管显示器显示测．3量数值，发光二极管指示测量类型与单位。
4.测量精度：±5%。
简易数字万用表设计
简易数字万用表设计辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计(论文）题目：简易数字万用表院（系）：电气工程学院专业班级：测控技术与仪器学号： 090301020学生姓名：王英会指导教师:起止时间：2012。
6。
18-2012。
6.29课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室: 测控技术与仪器注：成绩:平时20％论文质量60% 答辩20％以百分制计算摘要本课题介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计.该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块.A/D转换主要由芯片ADC0804来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。
数据处理则由芯片89S52来完成，其负责把ADC0804传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外,它还控制着ADC0804芯片工作.该系统的数字电压表电路简单,所用的元件较少，成本低,且测量精度和可靠性较高。
此数字电压表可以测量0—5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。
关键字：单片机；数字电压表；A/D转换; 80S52；ADC0804目录第1章绪论.................................... 错误!未定义书签。
第2章课程设计的方案. (1)2。
1概述 .................................... 错误!未定义书签。
2.2总体方案比较 ............................. 错误!未定义书签。
第3章硬件设计. (11)3.1电压采集 (4)3.2电流采集 (5)3.2电阻采集 (6)第4章软件设计 (7)4。
1程序设计总方案 (7)4。
2系统子程序设计 (8)第5章误差分析 (9)第6章课程设计总结 (10)参考文献 (11)第1章绪论社会的发展、科技的进步,离不开电子产业的推动。
智能数字万用表的设计
智能数字万用表的设计摘要：本智能数字万用表由凌阳SPCE061A单片机、MC14433——3 位A/D 转换电路、自动量程转换电路、交直流转换电路和大、小电阻测量电路组成，能够对交流电压、直流电压、大电阻和小电阻进行精确测量。
使用凌阳SPCE061A 单片机作为控制模块，实现量程自动转化；使用MC14433实现A/D转换；使用简易软键盘、凌阳SPLC501液晶显示模组实现输入和显示；使用单片机读取MC14433的数字信号来控制模拟开关，从而改变反馈电阻的大小实现档位的不同选择；本设计能够准确对被测量进行测量，所有性能指标符合要求。
关键词：数字万用表单片机 MC14433 交直流电压测量电阻测量一、方案论证1.交流电压的测量：由于交流电压不能直接测量，必须转换为直流电压。
转换方案有3种：方案一、热电偶测量法：根据交流有效值的物理定义来实现测量的，利用热电偶电路平衡原理通过两端的电势比较得到有效值。
但热电偶转换线性度差，且热电偶具有配对较难、响应速度慢、负载能力差等缺点。
方案二、模拟运算法：根据有效值的数学定义，用集成器件乘法器、开放器等依次对被测信号进行平方、平均、开方等计算直接得到交流输入信号的有效值。
这种方案测量的动态范围小、精度不高且输入信号的幅度变小时，平均器输出电压的平均值下降值很快、输出幅度很小。
方案三、交流整形电路：使用AD637等集成有效值转换芯片，把交流电压信号转换为幅值等于交流有效值的直流电压信号，在对直流电压进行测量，这种方案电路简单、响应速度快、失真度小、工作稳定可靠。
综上，采用方案三进行交流电压的测量。
2.小电阻的测量：由于小电阻在通入电压后发热，测量出的电阻值会产生较大的误差，对于小电路有3种方案测量：方案一、直流电桥测量法。
直流电桥又分直流单电桥和直流双电桥。
采用这两种方法测量时很多操作需要手动，并且对元件精度要求高，通过数字电位器来改变需要的电阻参数，索然可以实现数控，但数字电位器的每一级步进电阻值不确定，调节困难，用单片机处理计算复杂并且测量时操作不便。
数字万用表的课程设计
课程名称: 数字万用表的设计专业：电子信息工程班级：0学号：姓名：指导教师：目录1 、设计任务 (3)1.1设计目的 (3)1.2设计指标及要求 (3)2、设计思路与总体框图 (3)3、系统硬件电路的设计 (4)3.1主控芯片 (4)3.2模数转换部分 (4)3.3 电阻测量输入电路 (6)3.4电压测量输入电路 (7)3、5电流输入测量电路 (9)3.6 自锁开关 (10)4、软件设计 (10)4.1主程序设计 (10)4.2 A/D转换子模块 (11)5、系统调试 (11)5.1硬件调试 (11)5.2 硬件故障 (11)5.3硬件调试方法 (12)5.4软件调试 (12)5.5软件故障 (12)5.6软件调试方法 (12)6 实验数据处理 (12)6.1实验数据 (12)6.2实验数据分析 (13)7总结与体会 (13)7.1总结 (14)7.2体会 (14)8 参考文献 (14)9 附录——程序 (14)1、设计任务1．1设计目的采用A/D转换器ADC0804和STC89C51单片机，设计一台数字多用表，能进行电压、电流和电阻的测量，测量结果通过LCD液晶显示器显示，通过按键进行测量功能转换。
1．2设计指标及要求电压测量范围0~20V，测量误差约为 0.05V，电流测量范围1~200mA，测量误差约为±0.5mA，电阻测量范围0~1000Ω，测量误差约为±2Ω。
2、设计思路与总体框图1.方案选择用单片机STC89C51与ADC0804设计一个数字万用表，配合分流电阻、分压电阻、基准电阻可以测量直流电压值，直流电流、直流电阻，四位数码显示。
实现各级量程的直流电压测量，其量程范围为0—20（V）。
实现不同量程的直流电流测量，其量程范围为0—200（mA）。
实现不同量程的电阻测量，其量程范围为0—1000（Ω）。
ADC0804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。
电子电路设计报告--数字万用表电路设计与制作
电子电路设计报告课题项目：数字万用表电路设计与制作设计目的设计要求设计方案四、电路原理图—附录1五、元器件介绍六、测试报告一一附录2七、问题探讨八、心得与体会九、实物拍照一一附录3一、设计目的利用给定元器件设计一台数字式电压、电阻测量仪，通过原理设计和实物电路的制作掌握数字电路设计的基本方法及电路的焊接技术，同时复习、巩固以往的学习内容，达到灵活应用的目的。
设计完成后在实验室进行自行安装、调试，在该过程中培养从事设计工作的整体概念。
二、设计要求1、利用给定元器件设计一台数字式万用表能够实现不同档位的电阻和交、直流电压的测量2、完成电路原理图的设计及实际电路的焊接调试3、技术指标：量程范围直流电压档：200V、20V、2V交流电压档：200V、20V、2V电阻档：2M、200K、20K、2K显示令三位半数码管显示令过量程令正负值三、设计方案1、整体思路利用MC14433的数模转换功能实现对。
〜2V电压的测量，并通过译码器及数码管进行显示。
利用运算放大电路及分压电阻将不同档位的待测参数转换为基本0~2V之间的电压值，从而利用MC14433进行测量。
原理框图：DC2、电路分块分析1）输入缓冲:构成：由集成运放、电阻和二极管组成电压跟随器作用：输入电阻很大，输出电阻很小，隔绝内外电路局部图：利用MC14433将输入的模拟信号转换为电压值所对应的BCD码，再通过CD4511将BCD码转换为驱动数码管显示对应数字的电平，从而实现对基本电压值的测量。
通过MC1403基准电压芯片及电位器为MC14433提供2V基准电压，同时利用MC1413将MC14433输出的选通高电平转换为控制数码管显示的低电平。
2）电压分压器构成：特定阻值的电阻和跳线作用：利用电阻串联分压将处于不同档位的待测电压转换为0~2V内的基本电压，进而利用基本电压测量电路进行测量。
局部图：电压分压器3)4) AC/DC转换器构成：通过集成运放、电容、二极管和电阻等元器件组成隔直、整流和滤波电路作用原理:利用T1062运算放大器和二极管构成精密半波整流电路，将待测交流信号转换为直流信号，然后利用运算放大电路对整流后的电压值进行放大，使之与交流信号的有效值想对应，之后将转换过的信号输入基本测量电路进行测量。
简易数字万用表设计毕业设计
目录1、设计任务 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计指标及要求 (1)2、设计思路与总体框图 (1)3、系统硬件电路的设计 (2)3.1多用表主电路 (2)3.2 电阻测量输入电路 (2)3.3电压测量输入电路 (3)3.4电流输入测量电路 (3)4、系统的软件设计 (4)5、系统的设计仿真 (5)5.1仿真原理图 (5)5.2实物图 (6)5.3主要元器件功能介绍 (6)6、总结与体会 (20)6.1总结 (13)6.2体会 (13)7、参考文献 (14)1、设计任务1．1设计目的采用8位8路A/D 转换器ADC0809和AT89S52单片机，设计一台数字多用表，能进行电压、电流和电阻的测量，测量结果通过LED 数码管显示，通过按键进行测量功能转换。
1．2设计指标及要求电压测量范围0~5V ，测量误差约为±0.02V ，电流测量范围1~100mA ，测量误差约为±0.5mA ，电阻测量范围0~1000Ω，测量误差约为±2Ω。
2、设计思路与总体框图 2．1设计思路首先利用P0 口数据地址复用，将地址通过P0口输入到单片机中。
再利用模数转换将模拟信号转换成数字信号，再次利用P0口将其输入到单片机。
最后，充分利用单片机强大的运算转化功能将其转成适当的二进制信号控制数显以确保正确的显示被测量的读数。
2．2总体框图3、系统硬件电路的设计3．1 数字多用表的主电路数字多表仪表主电路如图1所示。
89S52单片机通过线选方式扩展了A/D 转换器ADC0809和4位LED数码管，单片机的P2.7引脚作为ADC0809的片选信号，因此A/D转换器的端口地址为7FFFH.片选信号和WR信号一起经或非门产生ADC0809的启动信号START和地址锁存信号ALE。
片选信号和RD信号一起经或非门产生输出允许信号OE，OE=1时选通三态门使输出锁存器中的INT 转换结果送入数据总路线。
ADC0809的EOC信号经反相后接到89S52的1引脚，用于产生A/D转换完成中断请求信号。
项目二简易万用表的设计
测试基本功能
组装完成后，对万用表进 行基本功能测试，如电压、 电流、电阻的测量等，确 保其正常工作。
性能优化
根据测试结果，对万用表 进行性能优化，如调整电 路参数、改善测量精度等， 提高其整体性能。
05
简易万用表的性能法
按照国家相关标准，采用标准电 阻、电容、二极管等元件进行测 试，确保测试结果的准确性。
采购元器件
通过电子市场、网上商城或分销商等渠道采购所 需的元器件，确保其品质可靠、价格合理。
3
检测元器件
收到元器件后，进行质量检测，确保其性能参数 符合设计要求，如有不合格元器件及时更换。
组装和测试
01
02
03
元器件焊接
根据电路原理图，将元器 件焊接到电路板上，确保 焊接质量良好、无虚焊、 错焊等现象。
自动量程切换
根据测量结果自动切换量程，方便 用户使用。
03
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高精度测量
采用高精度测量元件和电路，确保 测量精度和稳定性。
数字显示
采用数字显示技术，直观显示测量 结果。
04
04
简易万用表的实现过程
电路板的制作
选择合适的电路板材料
制作电路板
根据设计需求选择合适的电路板材料， 如FR4、CEM-1等，考虑其电气性能、 机械性能和加工工艺。
用表的设计旨在为电子初学者提供一个经济实惠、功能齐全的万用表替代方案。
目标
项目的主要目标是设计一个结构简单、成本低廉但功能完备的万用表。该万用表应具备 基本的电压、电流和电阻测量功能，同时操作简单、易于理解，适合电子爱好者和学生
使用。
项目的相关背景和环境
技术背景
随着集成电路和微电子技术的发展，各种电子测量设备的功能越来越强大，但价格也相应较高。简易万用表的设 计可以利用现代电子技术，如模拟电路、数字电路和微控制器，来实现低成本、高性能的测量功能。
数字万用表电路方案
数字万用表电路方案一、电路功能概述。
对于电压测量功能，它得能够测量不同范围的直流电压和交流电压。
比如说，咱们日常生活中的电池电压，像1.5V、9V的这种，还有家里电器用到的220V交流电压，都要能准确测量。
电流测量方面，不管是小电流，像电子设备里面的微小电流，还是大电流，像一些电器工作时的较大电流，电路都得能搞定。
电阻测量就更不用说啦，从几欧姆的小电阻到几千欧姆甚至更大的电阻，都要测量得妥妥当当。
二、电路组成部分。
1. 模数转换（ADC）电路。
这可是整个数字万用表电路的核心部分之一哦。
它就像一个翻译官，把咱们要测量的模拟电信号（比如电压、电流这些连续变化的信号）转换成数字信号，这样后面的电路才能识别和处理。
ADC的精度直接影响到整个万用表测量的准确性。
咱们得选一个合适的ADC芯片，要那种分辨率高、转换速度快的。
比如说，12位或者16位分辨率的ADC芯片就很不错。
分辨率高意味着它能把模拟信号分得更细，测量结果就更精确。
2. 电压测量电路。
这个电路主要是用来调整输入电压的大小，使它能够适应ADC的输入范围。
它可能会用到一些分压电阻之类的元件。
咱们要根据不同的电压测量范围，合理选择分压电阻的阻值。
就像给不同身高的人准备合适高度的凳子一样，要让输入到ADC的电压刚刚好。
而且这个电路还得考虑对不同类型电压（直流和交流）的处理，交流电压还需要经过整流、滤波等环节，把它变成直流电压再进行测量。
3. 电流测量电路。
电流测量就有点小麻烦啦。
因为咱们不能直接把电流表串到电路里去测量，这样会对原电路产生很大的影响。
所以呢，这个电路会用到一些电流传感器或者分流电阻。
如果是小电流测量，可能会用那种高灵敏度的电流传感器；如果是大电流测量，分流电阻就比较合适啦。
通过测量分流电阻两端的电压，根据欧姆定律就可以算出电流的大小。
4. 电阻测量电路。
电阻测量电路通常会用到一个恒流源。
给被测电阻提供一个恒定的电流，然后测量电阻两端的电压，再根据欧姆定律算出电阻值。
课程设计报告--数字万用表
课程设计报告--数字万用表-天津职业技术师范大学电子工程学院《电子技术》课程设计报告同组学生姓名（学号）：曹烨玲(31) 梁艳花(32) 周芹(25)班级：应电0914任务分工：曹烨玲：方案选择与设计.电路焊接调试.方案讲解.答辩梁艳花：资料查找.电路原理分析.答辩.方案讲解.课程设计报告周芹：资料查找.电路原理分析.答辩.方案讲解.课程设计报告设计时间：2011年12月12 日——2011 年12月30日指导教师：李莉李照业第一周题目：数字万用表一、课程设计的目的1．设计由运算放大器组成的万用表2．组装焊接与仿真调试二、课程设计的要求1．直流电压表：满量程+6V2．直流电流表：满量程10mA3．交流电压表：满量程6V,50HZ—1KHZ 4．交流电流表：满量程10Ma5．欧姆表：满量程分别为：1K,10K;100K三、方案论证选择1．初步选用7107，但因设计过程繁琐，电路构造与原理的分析复杂，调试与仿真不便，量程范围及相关的电阻比例不好调电路采用的元器件较多，相比之下成本也高，所以，最终决定放弃这个方案。
2．选用运算放大器uA741与LM324,设计过程十分简单，电路构造模块清晰，原理简单明了，调试过程简单，仿真效果很好，电路采用的元器件较少，成本低，相关的量程要求容易实现，所以决定选用此方案。
四、基本原理1．元件列表：uA741 1个电阻：12kΩ 2个2、7kΩ 1个LM324 1个24kΩ 2个87Ω 1个1N4007 8个10kΩ 5个 100kΩ 2个1N4148 1个1N4728A 1个LM324集成运放电路图：2．原理分析：（1）理想集成运放的虚短与续断特点（2）在测量中，电压表或者电流表的接入应不影响被测电路的原工作状态，这就要求电压表应具有无穷大的输入电阻，电流表的内阻应为零。
但实际上，万用表表头的可动线圈总有一定的电阻，例如100μA的表头，其内阻约为1KΩ，用它进行测量时将影响到被测量，从而引起误差。
数字万用表的设计
数字万用表的设计单片机数字万用表的设计一、引言数字万用表是一种多用途电子测量仪器。
它采用数字化测量技术，把实际测量的模拟量，转化为离散的数字量进行输出显示，主要用于物理、电气、电子等测量领域，一般包含电流表（安培计）、电压表（伏特计）、电阻表（欧姆计）等功能，也称为万用计、多用计、多用电表或万用电表。
万用表是电子和电气技术领域必备的测量仪器，用于测量电子电路中的各种物理量（电压、电流、电阻等），常作为基本故障诊断的便携式装置，也有放置在工厂或实验室工作台上作为桌上型装置。
有的万用电表分辨率能达到七、八位数，常用在实验室，作为电压或电阻的基准，或用来调校多功能标准器的性能。
相比传统的指针式万用表，数字万用表具有以下的主要优点：（1）数字显示直观准确，无视觉误差，读数准确；（2）测量精度和分辨率都很高；（3）输入阻抗高，减少对被测电路的工作影响；（4）电路集成度高，便于组装和维修；（5）测量功能齐全，测量速率快；（6）保护功能齐全，有过压、过流保护电路；（7）功耗低，抗干扰能力强；（8）便于携带，使用方便。
本次设计的任务是制作一个数字万用表，可实现如下的功能及要求：（1）可以测量直流电压、直流电流和电阻；（2）能将测量得到的数值直观、准确地显示出来，并标明相应的单位；（3）具有超量程时的报警提示。
二、系统硬件分析与设计数字万用表的基本功能是，能够测量直流电压、电流以及电阻的阻值，数字万用表的基本组成由图1所示，其中，模数转换是数字万用表的核心：图1. 数字万用表的基本原理图如图2所示，本设计将由以下几大部分组成。
包括：复位电路、震荡电路、A/D转换和控制、测量值输出、超量程报警和档位选择。
其中，复位电路用于单片机上电复位使系统清零；震荡电路为单片机提供精确的时钟频率，使电路工作更加稳定；A/D转换和控制部分负责模数转换及输入输出信号的控制；测量值输出则负责显示待测物理量大小的数值；超量程报警用于超出量程范围时的报警提示，提醒使用者更换量程。
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2013年江西省大学生电子设计简易数字万用表（C 题）2013年5月28日目录摘要0一．设计任务1二．系统方案2三．理论分析与计算33.1器件的选择与比较33.2 测量电路的设计和分析33.2.1 模数(A/D)转换与数字显示电路33.2.2 多量程数字电压表原理33.2.3 多量程数字电流表原理43.2.4 电阻的测量原理53.2.5 电容测量原理6四．电路设计与程序设计74.1 直流电压测量电路74.2 直流电流测量电路74.3 电阻测量电路84.4 测电容电路84.5 最小系统电路9五．测试方案105.1 硬件调试101.测试仪器102.测试方法105.2 软件调试105.3 硬件软件联合调试10模块程序设计法的主要优点是：105.4测试流程115.4.1 整体测试流程115.4.2电压测试流程115.4.3 电阻测量流程115.4.4 电流测试流程12 参考文献13摘要本次设计用单片机芯片STC12C5A60S2设计一个数字万用表，能够测量直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容和电感，四位数码显示。
此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、555振荡电路、51单片机最小系统、显示部分、AD转换和控制部分组成。
为使系统更加稳定，使系统整体硬件更简单，本电路使用了STC12C5A60S2自带的AD，它单片机系统设计采用STC12C5A60S2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，显示用四位数码管。
程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。
关键字：数字万用表；单片机；AD转换一．设计任务1.设计并制作一台支持直流电压、直流电流、电阻测量的数字万用表。
2.测量范围：直流电压0.1V-100V；直流电流10mA-500mA；电阻100Ω-1MΩ。
3．使用按键或者拨码开关进行测量类型选择，并用数码管显示器显示测量数值，发光二极管指示测量类型与单位。
4.测量精度：±5%。
二．系统方案选用STC12C5A60S2单片机来制作数字万用表。
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。
内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。
1.增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统80512.工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.3V（5V单片机）STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V- 2.2V（3V单片机）3.通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA。
4.共4个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。
5.2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟。
6.外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2, INT1/P3.3, T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3)。
7.A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)18.通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口。
三．理论分析与计算3.1器件的选择与比较方案1.选用AT89S52和ADC0809芯片，通过ADC0809转换芯片来对电压的采集。
方案2.选用STC12C5A60S2单片机，它有自带的 AD，操作起来硬件电路更方便。
通过分析选择方案2.3.2 测量电路的设计和分析3.2.1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∆，则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)后由数码管显示出来。
例如，设∆=0.1mV，我们把被测电压U与∆比较，看U是∆的多少倍，并把结果四舍五入取为整数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(1 32 )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 ∆(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。
3.2.2 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3.1所示，0U为电压表头的量程(如200mV)，r为其内阻(如10M)，1r、2r为分压电阻，10U为扩展后的量程。
图3.1 电压测量原理图由于r>>r2，所以分压比为：扩展后的量程为：3.2.3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3.2，由于r》R，取样电阻R上的电压降为：即被测的电流为：图 3.2 电流测量原理图若数字表头的电压量程为Uo，欲使电流档量程为Io，则该档的取样电阻(也称分流电阻)为：如Uo=200mV，则Io=200mA档的分流电阻为1R。
3.2.4 电阻的测量原理方案一: R/U转换测量法数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法，给电路提供一个基准电压，流过标准电阻Ro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：即：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。
方案二：R/f转换测量法把电阻R转换成频率信号f，转换的原理分别是RC振荡电路和555电路，单片机根据所选通道，向模拟开关送两路地址信号，取得振荡频率，作为单片机的时钟源，通过计数则可以计算出被测频率，再通过该频率，通过公式计算出各个电阻参数。
然后根据所测频率来判断是否转换量程，或者是把数据处理后，把电阻的值送到显示部分显示出相应的参数值，利用编程实现量程自动转换公式为：T=0.693*R*C 。
方案三：基于恒流源法的转换测量法该方法是给待测电阻提供一个恒定电流，利用单片机的A/D采集其两端的电压来确定其电阻值，方式为R=U/I。
3.2.5 电容测量原理把电容C转换成频率信号f，转换的原理分别是RC振荡电路和555电路，单片机根据所选通道，向模拟开关送两路地址信号，取得振荡频率，作为单片机的时钟源，通过计数则可以计算出被测频率，再通过该频率，通过公式计算出各个电阻参数。
然后根据所测频率来判断是否转换量程，或者是把数据处理后，把电阻的值送到显示部分显示出相应的参数值，利用编程实现量程自动转换公式为：T=0.693*R*C四．电路设计与程序设计4.1 直流电压测量电路图4.1 直流电压测量电路该电路功能为电压转换电路，主要功能是将较大的电压按一定比例转换成小电压（0-5v）再通过V out将电压值转换成数字信号送到MCU处理并且显示出来（即达到测量电压的效果）。
图中Vin：为被测电压正输入端；COM：为被测电压地；A、B、C为MCU的I/O控制端，通通过A、B、C三端电平组合状态可以切换被测电压范围（分别是0-5v、0-30v、0-125v、0-255v）。
4.2 直流电流测量电路图4.2直流电流测量电路本电路功能是将被测直流电流或微直流电流放大并且转换成电压输出。
通过选择不同的电阻网络可以改变放大倍数。
4.3 电阻测量电路图4.3 电阻测量电路图此电路通过测被测电阻两端的电压，然后将此电压与相应档位的电阻两端的电压的比值，MCU控制四个档位。
4.4 测电容电路图 4.4 电容测量电路图通过T=0.693*R*C，得C=T/(0.693*R),在被测端接入被测电容，根据3脚输出的脉冲周期求出电容的大小。
4.5 最小系统电路图 4.5 最小系统图五．测试方案5.1 硬件调试测试仪器与方法1.测试仪器测试仪器包括数字万用表、直流稳压电源等。
2.测试方法数字万用表主要用来测试分立元件的电阻、压降等参数，以检测模块是否可行。
软件KEIL4用于调试软件。
5.2 软件调试本程序较大且复杂，因此采用C语言编写，通过keil软件的不断调试修改，采自下而上的调试方法，先调试功能模块电路，再调试整个系统。
在调试的过程中与硬件的调试相结合，提高了调试的效率。
程序参考附录一。
5.3 硬件软件联合调试当软件和硬件的基本功能分别调试后，进行软硬件联合调试及优化。
在进行微机控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个产生对象的实际需要设计应用程序。
因此，软件设计在微机控制系统设计中占重要地位。
对于本系统，软件更为重要。
在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。
数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。
过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以便控制生产。
为了完成上述任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干个部分，每一部分叫做一个模块。
所谓“模块”，实质上就是所完成一定功能，相对独立的程序段，这种程序设计方法叫模块程序设计法。
模块程序设计法的主要优点是：单个模块比起一个完整的程序易编写及调试；模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同条件下调用；模块程序允许设计者分割任务和利用已有程序，为设计者提供方便；模块程序简单性为观察者带来方便。