量程自动转换数字万用表设计
数字万用表自动量程原理
数字万用表自动量程原理数字万用表是一种常见的电子测量仪器，广泛应用于电子、电力、通信等领域。
它可以自动调整量程，以适应不同的测量需求。
本文将介绍数字万用表自动量程的原理及其工作过程。
数字万用表的自动量程功能是通过内部电路实现的。
当我们选择一个特定的测量量程时，数字万用表会自动调整自身的内部电路参数，以适应被测电信号的大小。
这样，无论被测电信号是微弱的还是强大的，数字万用表都能够准确地进行测量。
数字万用表的自动量程功能的实现离不开内部的模拟电路和微处理器。
当我们选择一个特定的测量量程时，微处理器会根据被测电信号的大小，自动调整模拟电路的放大倍数和增益，以保证测量结果的准确性和稳定性。
在测量微弱信号时，数字万用表会自动选择较大的量程，以提高测量的灵敏度。
而在测量强信号时，数字万用表会自动选择较小的量程，以避免测量范围超出仪器的承受能力。
数字万用表自动量程的原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 初始状态：当我们打开数字万用表时，它会处于一个初始状态，此时量程为一个合适的中间值。
这个中间值既可以满足微弱信号的测量要求，又可以处理较大信号的测量。
2. 信号检测：当我们将待测信号接入数字万用表时，内部的模拟电路会对信号进行检测，并判断信号的大小。
3. 量程切换：根据信号的大小，微处理器会自动切换量程。
如果信号较小，微处理器会选择较大的量程；如果信号较大，微处理器会选择较小的量程。
4. 测量结果：经过量程切换后，数字万用表会对信号进行测量，并将测量结果显示在仪表的数码显示屏上。
数字万用表自动量程的原理可以确保测量的准确性和稳定性。
它不仅能够自动适应不同的测量需求，还能够保护仪器免受过大电信号的损害。
总结起来，数字万用表的自动量程原理是通过内部的模拟电路和微处理器实现的。
它能够根据被测电信号的大小，自动调整量程，以确保测量结果的准确性和稳定性。
数字万用表的自动量程功能使得它具有更广泛的适用性和更高的测量精度，成为电子测量领域中不可或缺的工具。
数字电表原理及万用表设计实验
数字电表原理及万用表设计实验在现代科技发展的背景下，数字电表和万用表成为了电子工程领域中不可或缺的工具。
本文将介绍数字电表的原理和万用表的设计实验，并探讨它们在电子工程中的应用。
一、数字电表原理数字电表是一种用来测量电流、电压和电阻等物理量的仪器。
它与传统的模拟式电表相比，采用了数字技术，具有精度高、显示直观等优点。
数字电表的原理主要包括信号采集、信号处理和数字显示三个部分。
信号采集是指通过电路将被测量的电流、电压等物理量转换成电压信号。
这一步骤通常使用电流互感器、电压分压器等元件来实现。
信号处理是将采集到的电压信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高测量精度和稳定性。
在这一过程中，运算放大器、滤波电路等被广泛应用。
数字显示是将处理后的模拟信号转换成数字信号，并通过LED数码管或液晶显示屏等方式进行显示。
这一步骤中，模数转换器和数码显示芯片是关键元件。
二、万用表设计实验万用表是一种集电压、电流、电阻等测量功能于一体的便携式测量仪器。
它的设计实验主要包括测量范围选择、测量电路设计和显示方式设计三个方面。
测量范围选择是指根据被测量物理量的大小，选择合适的量程进行测量。
万用表通常具有多档量程，可以通过旋钮或按键来进行切换。
测量电路设计是保证测量精度和稳定性的关键。
在设计中，需要考虑到电路的输入阻抗、输入电压、测量误差等因素，并采用合适的电路方案来实现。
显示方式设计是指选择合适的显示元件和显示方式来显示测量结果。
万用表通常采用数码管或液晶显示屏来显示测量值，并根据测量范围的不同，选择合适的显示位数和小数点位数。
三、应用领域数字电表和万用表在电子工程领域中有广泛的应用。
它们可以用于实验室中的电路测试、电子设备的维修和故障排除，以及工业生产中的电气检测等。
在实验室中，数字电表和万用表可以用来测量电路中的电流、电压和电阻等参数，帮助工程师分析电路性能和故障原因。
在电子设备的维修和故障排除中，数字电表和万用表可以用来测量电路中的各种信号，判断电路是否正常工作，并找出故障点。
数字万用表的研究与设计
ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本科毕业设计数字万用表的研究与设计The Design of Digital Multimeter系（院）名称：电子信息与电气工程学院QQ 号：309810851目录中文摘要、关键词 (Ⅰ)英文摘要、关键词 (Ⅱ)引言 (1)第一章课题的研究背景 (2)1.1数字万用表研究的目的和意义 (2)1.2国内外的研究动态及发展趋势 (3)1.2.1国内研究概况 (3)1.2.2国外研究概况 (4)1.3数字万用表设计重点解决的问题 (4)第二章数字万用表的总体设计方案 (5)2.1课题设计的基本思路 (5)2.2数字万用表的测量原理及电路平台 (5)2.3数字万用表的硬件系统总体设计框图 (10)2.4硬件电路设计方案及选用芯片介绍 (11)2.4.1 AT89S52芯片功能特性描述 (12)2.4.2模数转换模块介绍 (13)2.4.3显示模块介绍 (15)2.4.4电源模块介绍 (15)2.5数字万用表的硬件设计 (16)第三章系统软件及流程图及仿真过程 (22)3.1软件设计整体思路 (22)3.2系统总流程图 (23)3.3物理采集流程图 (24)3.4系统仿真过程 (24)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录A (29)附录B (33)数字万用表的研究与设计摘要: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、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TEC612驱动8位数码管显示。
《数字万用表设计》课件
小巧轻便，可充电，适用于小电路维修
台式数字万用表
交直流通用，精度高，常用于实验室和工厂
专用数字万用表
针对一些特定的测量任务而设计的
数字万用表的构成和原理
构成
熔丝、旋转开关、电池、电源电路等
原理
根据欧姆定律、基尔霍夫定理等，通过电路分析获 得电荷和电流信息
数字万用表的准确性和精度
数字万用表的准确性和精度是评价其好坏的重要指标，精度取决于数码显示 的位数和转换电路的噪声程度。准确性受到测量误差、校准及环境因素等影 响。
数字万用表的常见误差和解决方法
1 电压误差
应选择合适量程，保证电源稳定
3 温度误差
保持恒温环境，适当预热电路
2 电流误差
正确接入测试电路，选择合适的保险丝
4 其他误差
合理放置，合理使用，定期校准
数字万用表的测量范围和分辨率
电压
范围：200mV-1000V，分辨率： 0.1mV-1V
电流
范围：200μA-10A，分辨率： 0.1μA-10mA
电阻
范围：200Ω-200MΩ，分辨率： 0.1Ω-100KΩ
数字万用表的通用性和适用范围
数字万用表通用性强，可用于工业自动化、实验室测量、电路调试等多种场合。适用于电子、通信、计算机、 机械、化工等领域。
数字万用表的常见测量方法
1
直流电压测量
将旋钮拨至VΩmA档位，将电表红表笔连接正极，黑表笔连接负极进行测量
数字万用表与智能化科技的融 合测量
数字万用表将与智能家居、智能汽车、智能医疗等领域紧密结合，呈现多种 形态和使用场景。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数字万用表的研发和生产技术 创新
数字万用表设计实验
数字万用表设计实验By 金秀儒物理三班Pb05206218实验题目：数字万用表设计实验 学号：pb05206218姓名：金秀儒实验目的：1.掌握数字万用表的工作原理、组成和特性2.掌握数字万用表的校准方法和使用方法3.掌握分压及分流电路的连接和计算4.了解整流滤波电路和过压过流保护电路的功用实验仪器：1. DM-Ⅰ数字万用表设计性实验仪2. 三位半或四位半数字万用表实验原理：数字万用表的基本组成图1 数字万用表的基本组成模数（A/D ）转换与数字显示电路数字信号与模拟信号不同，其幅值（大小）是不连续的。
将被测量与最小量化单位比较，并把结果四舍五入取整后变为十进制起段显码显示出来。
一般N ≥1000即可满测量精度要求。
常见数字表头最大示数为1999，称为三位半（213）数字表。
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。
本实验用实验仪，核心为一个三位半数字表头，由数字表专用A/D 转换译码驱动集成电路和外围元件、LED 数码管构成。
该表头有７个输入端，包括２个测量电压输入端（IN +、IN-）、２个基准电压输入端（V REF+、V REF -）和３个小数点驱动输入端。
数字显示屏（LED 或液晶）模数转换，译码驱动基准电压 小数点驱动（配合被测量与量程）过压过流保护过压过流保护分档电阻（量程转换）分压器（量程转换）分流器（量程转换）交流直流变换器 （放大、整流、滤波）直流 被测量 输 入交流V REF电流电压电阻 V IN直流电压测量电路在数字电压表头前加分压器，可扩展直流电压测量的量程。
如图：分压比为 2120rr r U U i += 扩展后的量程为 02210U r r r U i +=考虑到电压表的输入阻抗，设计实用分压电路如图：R 总=R1 +R2 +R3 +R4 +R5各档的分压比为：200mV:( R1 +R2 +R3 +R4 +R5)/ R 总=12 V:( R2 +R3 +R4 +R5)/ R 总=0.1 20V:( R3 +R4 +R5)/ R 总=0.01 200V:( R4 +R5)/ R 总=0.0012000V: R5/ R 总=0.0001出于耐压和安全考虑，最高电压限为 1000V 。
ICL7106数字万用表设计
ICL7106设计题目：专业：班级：姓名：学号：分数：2013年12月15摘要：数字万用表是由数字电压表配上相应的功能转换电路构成的，它可对交、直流电压，交、直流电流，电阻，电容以及频率等多种参数进行直接测量。
本文主要通过对现有通用数字万用表的测量理论和实现电路的研究，详细分析了直流电压、直流电流、交流电压、直流电阻的测量理论和实现电路，研究了模拟量转变为数字量的误差问题，详细阐述了现有通用数字万用表测电压的误差问题，设计出1种数字万用表的测量电路——由ICL 7106构成的3 1/2位自动量程数字万用表电路。
此电路量程广，并且具有手动/自动量程两种模式和读数保持、相对值测量、蜂鸣器驱动等功能，能显示超量程、负极性、低电压指示符以及各种标志符（含单位符号），并且功耗小。
关键字：数字万用表；模拟量；数字量；A/D 转换目录摘要： (2)第1章绪论 (4)1.1 数字万用表的主要特点 (5)1.2 万用表发展趋势 (7)第2章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系统设计方案 (9)2.3ICL7106介绍 (9)2.3.1 ICL7106简介 (9)2.3.2 ICL7106管脚排列 (10)2.3.3 ICL7106数字电路 (10)第3章智能型数字式多用表硬件设计 (11)3.1A/D转换电路 (11)3.2ICL7106各测量电路 (12)3.2.1直流电压测量电路 (12)3.2.2交流电压测量电路 (13)3.2.3直流电流测量电路 (14)3.2.4电阻测量电路 (15)3.2.5二极管测试电路 (15)3.3数字万用表原理图 (16)第4章用数字万用表的检测 (16)4.1测量电压 (16)4.2测电流 (17)4.3测电阻 (18)4.4测二极管 (18)4.5注意事项 (19)第1章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。
数字万用表设计实验
数字万用表设计实验一．实验目的1.掌握数字万用表的工作原理、组成和特性2.掌握数字万用表的校准方法和使用方法3.掌握分压及分流电路的连接和计算4.了解整流滤波电路和过压过流保护电路的功用二．实验原理1.数字万用表的特性与指针式万用表相比较，数字万用表有如下优良特性：(1)高准确度和高分辨力;⑵电压表具有高的输入阻抗⑶; 测量速率快;⑷自动判别极性;⑸全部测量实现数字式直读;⑹自动调零;⑺抗过载能力强图（1）数字万用表的基本组成2.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。
就是说数字信号的大小只能是某些分立的数值。
就象人站在楼梯上时，人站的高度只能是某些分立的数值一样。
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。
以上所述的A/D 转换及数字显示已是很成熟的电子技术，且已经制成大规模集成电路，一般的仪器仪表生产者、使用者只要知道该类集成电路的管脚及特性，就能使用了。
3. 直流电压测量电路在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所示，U 0为数字电压表头的量程（如200mV ），r 为其内阻（如10M Ω），r 1、r 2为分压电阻，U i0由于r >> r 2，所以分压比为21200r r rU U i += 扩展后的量程为 02210U r r r U i +=多量程分压器原理电路见图（３），５挡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200m V 、2V 、20V 、200V 和2000V 。
数字万用表原理及详细介绍
数字万用表姓名：XXX 学号：XXXXXX 专业：08电子信息工程X班数字万用表DMM(Dital MultiMeter)采用大规模集成电路和液晶数字显示技术，具有结构简单、测量精度高、输入阻抗高、显示直观、过载能力强、功能全、耗电省、自动量程转换等优点，许多数字万用表还带有测电容、频率、温度等功能。
本课题的主要内容是理解DT-830型数字万用表的基本结构和原理，通过数字万用表的组装与调试，培养电子产品安装测试技能。
万用表的概述数字万用表是采用集成电路模/数转换器和液晶显示器，将被测量的数值直接以数字形式显示出来的一种电子测量仪表。
1.数字万用表的组成数字万用表是在直流数字电压表的基础上扩展而成的。
为了能测量交流电压、电流、电阻、电容、二极管正向压降、晶体管放大系数等电量，必须增加相应的转换器，将被测电量转换成直流电压信号，再由A/D转换器转换成数字量，并以数字形式显示出来。
它由功能转换器、A/D转换器、LCD显示器、电源和功能/量程转换开关等构成。
常用的数字万用表显示数字位数有三位半、四位半和五位半之分。
对应的数字显示最大值分别为1999，19999和199999，并由此构成不同型号的数字万用表。
2.数字万用表的面板(1)液晶显示器:显示位数为四位，最大显示数为±1999，若超过此数值，则显示1或-1。
(2)量程开关:用来转换测量种类和量程。
(3)电源开关:开关拨至"ON"时，表内电源接通，可以正常工作；"OFF"时则关闭电源。
(4)输入插座:黑表笔始终插在"COM"孔内。
红表笔可以根据测量种类和测量范围分别插入"V·Ω "、"mA"、"10A"插孔中。
1模数转换与数字显示电路常见的物理量都是幅值连续变化的所谓模拟量。
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，需要把模拟电信号转换成数字信号,再进行显示和处理。
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（1）明确设计的主要内容：显示模块、A/D 转换模块、量程自动转换模块等的设计
（2）查阅并学习相关文献资料
（3）掌握数字万用表的基本工作原理
（4）掌握自动转换量程的原理
（5）实现设计并仿真
（6）严格按照格式要求撰写论文
3．主要参考资料
[1]张剑平.智能化检测系统及仪器[M].第二版.北京:国防工业出版社,2009.7.
关键词：量程自动转换，智能仪器，PGA
Design of Auto-range digital multimeter
Abstract
The article focuses on describing the design range digital multimeter designed for automatic conversion.The main purpose of this design is to make the digital multimeter to realize automatic range conversion function.As a user,not the need to manually select the range,eliminating the range selection process,digital multimeteromits the range selectorbutton.The process of automatic range switching function is realized by program controlhardware,whichmakes the measurementmore convenient.Especially,thedesign of thedigital multimeterbecomeintelligent instrument,compared with the traditional digitalmultimeter,to improve the accuracy of thetest efficiency and testresults.Among them,automaticconversion rangemodule adoptsprogrammable gain amplifier PGA,samplingto determine the PGAcontrol valuesbytrial method.The design canachieve the following functions:First,automatic rangeconversion;Second,avoid themultimeterdamaged;Third,avoidaccuracydecline caused bymechanical lossrange switch.The design is based on AT89C51, consists of hardware design and software design of two parts. Among them, the hardware design includes A/D conversion circuit, module design,automatic range conversion microcomputer control and display circuit design, resistance to voltage conversion circuit module design,current to voltage conversion module design.Software design including the main program and each module of the control program, and ultimatelyto achieve control of the range, and the measurement results are displayed inLED SegmentDisplays .
4．进度安排
设计（论文）各阶段名称
起止日期
1
制定工作计划,掌握课题任务要求，搜集有关资料，完成开题
3月05日～3月11日
2
掌握相关原理和单元电路模块
3月12日～4月01日
3
设计完成整体电路，对电路进行调试，完成中期检查
4月02日～4月24日
4
完成电路设计和仿真
4月25日～6月01日
5
毕业设计资料整改和完善,撰写毕论文，加深对各个单元电路的理解
6月02日～6月11日
量程自动转换数字万用表设计
摘要
本文主要介绍量程自动转换数字万用表的设计方法。本设计的主要目的是使数字万用表实现量程自动转换功能。作为使用者，不必手动选择量程，省去了量程选择过程，数字万用表省去了量程选择旋钮。量程自动转换功能的过程通过程序控制硬件实现，从而使得测量过程更为方便。尤其，本设计使数字万用表成为了智能化的仪器，与传统数字万用表相比,提高了测试效率和测试结果的准确性。其中，量程自动转换模块采用程控增益放大器PGA，用试探法通过采样确定PGA的控制值。本设计能够实现以下功能：第一，量程自动转换；第二，避免万用表被损毁；第三，避免量程选择开关的机械损耗引起的准确度下降。
学 位 论 文
量程自动转换数字万用表设计
作者姓名：秦小康
学科专业：测控技术与仪器
学号：102028116
指导教师：刘继军（讲师）
完成日期：2014-06-09
太原工业学院
Taiyuan Institute of Technology
诚信申明
本人申明：
本人所提交的毕业论文《量程自动转换数字万用表设计》的所有材料是本人在指导教师指导下独立研究、写作、完成的成果，论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明；有关老师、同学和其他人员对我的论文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。
本设计和资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
特此申明。
本人签名：
2014年月日
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目：量程自动转换数字万用表设计
系部：电子工程系专业：测控技术与仪器学号：102028116
学生：秦小康指导教师（含职称）：刘继军（讲师）
1．课题意义及目标
本设计使数字万用表成为了智能化检测仪器， 与传统数字万用表相比,提高了测试效率和测试结果的准确性,使用方便。其中，量程自动转换模块采用程控增益放大器实现。本设计能够实现以下功能：第一，量程自动转换；第二，避免万用表被损坏；第三，避免量程选择开关的机械损耗引起的准确度下降。
[2]郭志友.自动换量限的数字万用表[J].仪器仪表学报,2004.2,第 25 卷(第1期).
[3]沙占友等.万用表速学巧用一本通[M].第一版.北京:中国电力出版社,2012.6.
[4]秦辉.全自动数字万用表:中国,ZL200820301983.2[P].
[5]张华林. MCP41/42 系列数字电位器的原理及其应用[J]. 漳州师范学院学报(自然科学版, 2007(第3期).
本设计基于AT89C51单片机，是由硬件设计和软件设计两部分组成的。其中，硬件设计主要包括A/D转换电路、量程自动转换模块设计、单片机控制与显示电路设计、电阻-电压转换电路模块设计、电流-电压转换模块设计。软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序，最终实现对量程的控制，并且测量结果显示在LED数码管上。