多用表的设计与组装
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。
直流万用电表的设计与组装实验报告
直流万用电表的设计与组装实验报告一、实验目的本实验的主要目的是通过设计和组装直流万用电表，掌握基本电路原理和电路调试技巧，并提高对电路元件性能的认识。
二、实验原理直流万用电表是一种通用的电测仪器，可测量直流电压、直流电流、电阻等基本参数。
其原理是利用欧姆定律、基尔霍夫定律等基本电路定律，通过一些特殊设计和调整，使得仪表具有较高的精度和稳定性。
三、实验器材1. 直流万用表芯片2. 直流稳压器芯片3. 0.1Ω/1W 金属膜电阻4. 10Ω/1W 金属膜电阻5. 100Ω/1W金属膜电阻6. 1000Ω/1W 金属膜电阻7. NPN 晶体管 BC547B8. PNP 晶体管 BC557B9. LED 灯珠（红色）10. 贴片陶瓷电容：0.01μF, 0.1μF, 10μF, 100μF, 470μF, 1000μF11. 面包板、电线、万用表等四、实验步骤1. 按照电路图将电路元件连接到面包板上。
2. 将直流稳压器芯片和直流万用表芯片安装在面包板上，并注意引脚方向。
3. 通过万用表测量每个电路元件的阻值，并记录下来。
4. 接通电源，调整直流稳压器芯片的输出电压为5V。
5. 测试仪表的各项功能，如测量直流电压、直流电流、电阻等，调整校准电位器使其精度达到最优状态。
6. 安装 LED 灯珠，并测试其亮度和灵敏度。
7. 对整个仪表进行检查和调试，确保其正常工作。
五、实验结果经过多次测试和调试，我们成功地设计并组装了一台精度较高的直流万用电表。
该仪表能够测量 0-20V 的直流电压、0-200mA 的直流电流以及 0-10kΩ 的电阻。
同时，该仪表还具有 LED 指示灯和自动校准功能，在使用中非常方便。
六、实验总结本实验通过设计和组装直流万用电表，使我们更加深入地了解了基本电路原理和电路调试技巧。
同时，我们还学会了如何选择和使用不同的电路元件，以及如何进行电路的校准和调试。
这些知识和技能对我们今后的学习和工作都有很大的帮助。
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 。
万用表电路的设计与组装
万用表电路的设计与组装一、引言通过设计熟练掌握万用表的组成结构、原理，明确组成万用表的各种电路的优缺点，能根据给定的技术参数，主要是表头灵敏度、内阻、波段开关结构、各档量程要求等，选择合适的电路设计万用表线路。
提高学生结合实际综合考虑间题的能力，要求能看懂各种万用表电路图，做到触类旁通，进一步提高学生识图、绘图和计算电路的能力。
二、试验目的1.了解简单的万用表的简单电路.2.计算出所有电阻元件的阻值，并进行组装.3. 对成功组装的万用表的准确度，电压灵敏度等性能指标进行测试.三、MF30型指针万用表的简易实验电路图1是简易万用表的实验电路。
是微安表头。
电流，电阻,电压等被测信号经过输入电路和变换电路后，变成微安级电流，再流经表头，使指针偏转，从而指示出被测量值。
该万用表有四种功能、八个档级。
档级的转换靠单级多位开关中单级触点位置的改变来实现。
（-）点，接表头负极，是所有测量档的公共接点，通常接黑色表笔。
（+）通常接红色表笔，改变多位开关中单极的位置，可以选择所需的测量功能档。
四、万用表的几个重要参数1. 准确度万用表示值与被测量真值的一致程度称为万用表的准确度。
它反映了测量结果的基本误差的大小。
同一块万用表，不同功能档的准确度也不尽相同。
2. 表头灵敏度万用表所用表头的满量程值称为表头灵敏度。
一般为—。
值越小，灵敏度越高，万用表的性能也越好。
3. 表头内阻表头内线圈及上下两层盘丝的直流电阻之和称为表头内阻。
万用表表头内阻多在几百到几千欧之间。
一般来说，灵敏度越高，内阻越大。
但灵敏度相同的表头，内阻也不尽相同。
这是因为，在制造相同表头时，所选用的线圈和盘丝的阻值很难做到完全一致。
4. 直流电压灵敏度直流电压档的内阻与该档满量程电压的比值称为直流电压灵敏度，用表示。
可写成（1）电压灵敏度单位是或，简称每伏欧姆数。
电压灵敏度越高，万用表的性能也越好。
5. 直流电流档的内阻电流表内阻的大小决定于表头内阻及分流电阻的大小。
MF47型万用表的设计与组装实验指导书
MF47型万用表的设计与组装实验指导书万用表原理与安装引言万用表是一种多功能、多量程的便携式电工仪表,一般的万用表可以测量直流电流、交直流电压和电阻，有些万用表还可测量电容、功率、晶体管共射极直流放大系数h等。
MF47型万用表具有26FE个基本量程和电平、电容、电感、晶体管直流参数等7个附加参考量程，是一种量限多、分档细、灵敏度高、体形轻巧、性能稳定、过载保护可靠、读数清晰、使用方便的新型万用表。
万用表是电工必备的仪表之一，每个电气工作者都应该熟练掌握其工作原理及使用方法。
通过本次万用表的原理与安装实习，要求学生了解万用表的工作原理，掌握锡焊技术的工艺要领及万用表的使用与调试方法。
1 万用表原理与安装实习的目的与意义现代生活离不开电，我们电类和非电类专业的许多学生都有必要掌握一定的用电知识及电工操作技能。
通过实习要求学生学会使用一些常用的电工工具及仪表，比如尖嘴钳、剥线钳、万用表，并且要求学生掌握一些常用开关电器的使用方法及工作原理。
通过本次电工实习学生要接触到一定的电学知识，实现理论联系实际，认识一些常用电工器具的外形及结构特点，为后续课程的学习打下一定的基础。
万用表是最常用的电工仪表之一，通过这次实习，学生应该在了解其基本工作原理的基础上学会安装、调试、使用，并学会排除一些万用表的常见故障。
锡焊技术是电工的基本操作技能之一，通过实习要求大家在初步掌握这一技术的同时，注意培养自己在工作中耐心细致，一丝不苟的工作作风。
2 思考题为什么电阻用色环表示阻值,黑、棕、红、绿分别代表的阻值的数字是几, 二极管、电解电容的极性如何判断,档位开关旋钮、电刷旋钮如何安装,元件焊接前要做什么准备工作，焊接的要求是什么,电位器的作用是什么,如何正确使用万用表,电位器的安装步骤是什么,1二极管的焊接要注意什么,如何调整、安装电池极板,万用表的种类有哪些,3 万用表的种类万用表分为指针式、数字式两种(见图1)。
随着技术的发展，人们研制出微机控制的虚拟式万用表(见图2)，被测物体的物理量通过非电量/电量，将温度等非电量转换成电量，再通过A/D转换，由微机显示或输送给控制中心，控制中心通过信号比较做出判断，发出控制信号或者通过D/A转换来控制被测物体。
一种高精度数字多用表的设计与实现
图2 交流电压放大检波电路 2.2 电阻测量电路
电 阻 测 量 电 路 如 图 3 所 示 ，使 用 标 准 精 密 电 阻（R3 ～ R7） 对 待 测 电 阻 进 行 分 压 ，检 测 待 测 电 阻 两 端 电 压 ，则 可 根 据 欧
图4 电流测量电路 2.4 STM32嵌入式系统
嵌 入 式 系 统 需 要 实 现 读 取 ADC 数 据 ，数 据 滤 波 、计 算 和 处 理 ，LCD 可 视 化 ，切 换 测 量 模 式 和 量 程 等 功 能 。 因 此 ， STM32的硬件设计需要至少两个按键，两个SPI通信接口分别 与 ADC和 LCD通 信。 另 外 ，需 要引 出 自 带的 ADC 通 道 、串 口 、 I2C等其他常用拓展功能的引脚。 2.5 AD转换电路
姆定律计算电阻值。图3中各个开关用于量程选择，原理同上。
图1 数字多用表设计框图
2 硬件设计
2.1 交流电压测量电路 交 流 信 号 输 入 不 同 量 程 的 放 大 电 路 后 ，经 过 检 波 电 路 ，
可转换为直流信号，然后输入A/D转换器，在 ADC转换完成 后 ，传 输 给 STM32，由 STM32 进 行 数 据 读 取 、处 理 和 计 算 。 获 得直流电压值后，则可计算交流电压有效值。
设计与分析◆Sheji yu Fenxi
一种高精度数字多用表的设计与实现
丁越昌 梁福杰 龙 云 高月镜 曹文旭
（西南科技大学信息工程学院，四川 绵阳 621010）
摘 要：设计了一种精度高、误差小、使用方便的数字多用表，分析了系统的硬件、软件设计过程，并建立了数据拟合曲线。测试表 明，该系统测量值与实际值误差≤1%，电压可精确到1 mV，电流精确到0.1 mA，电阻精确到1 赘，可应用于对测量精度有一定要求的 场合。
MF47万用表组装、调试、检测实训报告
实训报告MF47型万用表的组装与调试班级：电气G111姓名：阚鼎鼎学号：111611121一、实训目的、任务、MF47型万用表技术指标1.实验目的a.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
b.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。
熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。
c.熟悉常用电子器件的类别、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件。
d.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表。
e.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。
2. 实验任务零件焊接组装调试维修合格产品3.主要的技术性能a.仪表的测量范围即准确等级b.外型尺寸：165x112x49mm二、MF47型万用表的原理与设计1．直流电流档的原理图设计与计算注： 在测量电流时（50μA 除 外）开关闭合，在测量其它开 关时则打开。
Ω=⨯=600010A 500.3V 6-μ总RΩ=⨯=06.010500mA 0.3V 3-1RΩ=-=-⨯=54.006.06.010500mA 0.3V 13-2R RΩ=--=--⨯=4.554.006.061050mA 0.3V213-3R R R Ω=Ω---=---⨯=544.554.006.060105mA 0.3V 3213-4R R R RΩ=Ω----=----⨯=540544.554.006.0600100.5mA 0.3V43213-5R R R R RΩ=Ω--=--=31006002300600060023006总R R2．直流电压档的原理图设计与计算直流电源灵敏度：Ω=⨯-K A V 20105016μ0.25V ⨯20K Ω=5K Ω 1⨯20K Ω=20K Ω 2.5⨯20K Ω=50K Ω 10⨯20K Ω=200K Ω50⨯20K Ω=1000K Ω 250⨯20K Ω=5000K Ω 500⨯20K Ω=1000K Ω 1000⨯20K Ω=20000K Ω3 .交流电压档的原理图设计与计算直流电源灵敏度：Ω=K AV 25041μ250A μ⨯0.445=111.25mA 2.3K ∥1.88K+A D =12K 10⨯20K Ω=40K Ω 50⨯4K Ω=200K Ω 250⨯4K Ω=1000K Ω 500⨯4K Ω=2000K Ω 1000⨯4K Ω=4000K Ω4.欧姆档的原理图设计与计算x1、x10、x100、x1K 是由1.5V 电源供电， x10K 是由9V 电源 和1.5V 电源串联供电a. x1 表头1.5V+ 导电环2 20K 3.3K 12K 1.5V- 15Ωb. x10 表头1.5V+ 导电环2 20K 3.3K 12K 1.5V-165Ωc. x100 表头1.5V+ 导电环2 20K 3.3K 12K 1.5V-1.78KΩd.x10K 表头9V+ 3.3K 12K 1.5V- 1.5V+ 导电环1 160K 9V-三、MF47型万用表的组装与调试1 .万用表的组装a. 按照实验原理图将电阻器准确装人规定位置。
万用表设计实验详细说明 北交大
Rg
R2
μA
Ig
R1
R6
R7
﹣
100
10
R5
1
Ig
﹢
Rx
电阻档（X100）的制作： １、电源电压：电源为1.5伏电池，计算时取1.3伏．
２、R1取最大值
３、校准：用电阻箱进行校准，将其作为被测电RX 接入电路；当RX=0时，表头指针应满偏，如不满偏，应 调整调零电位器使其满偏，然后进行校准． ４、校准曲线：与电流、电压不同，因为RX与I不是 简单的反比关系，也就是说RX在变化过程中是非线性 的． ５、中值电阻：当被测电阻RX等于电阻表内阻时， 指针指在表盘的中心位置，此时的阻值为电阻表的中值电 阻．
三、将表头总分度数五等分，调整电路电流使得指针分别指 在相应的五个刻度上，记录标准电流表的读数值。
制作直流电源: 全桥整流电路:
旋转开关：
实验箱:
数字万用表的使用：
注意事项： １、插、拔信息线时，一定要关闭实验箱电源． ２、实验过程中，随时注意表头指针变化，有异常 先关闭电源． ３、调节电位器时转动速度要慢，不要猛转． ４、每一挡制作、校准完成后，要让指导教师确认 制作正确，再进行下一档的制作． ５、每次实验完成后，要整理好实验仪器方可离开 实验室。
△（设计－实际）
３、校准电路：将组装表、标准表、电源等接入电路
4、对组装表实际量程的调整：组装表、标准表均为
要求的设计量程时方可进行校准
校验（直流电流表）
一、将按设计值制作的直流电流表、标准电流表、自制直流 电源、限流电阻组成串联电路，进行满量程校准和分刻度 校验，记录校验数据。（校准电路自行设计）。 二、满量程校准：通过调节电路电流值和自制表分流电阻 （R2)值，使得自制表满偏时，标准表指示1mA。记录实 际分流电阻值（实际制作所用值）。
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多用表的设计与组装
一:实验目的
(1)掌握将一表头改装为双量程电流表和双量程电压表以及欧
姆表的原理和设计方法.
(2)学习多用表的组装和欧姆表的标定.
二：实验器材
(1)直流稳压电源(一台)
(2)滑线变阻器(100Ω和10kΩ（或5kΩ）各一个)
(3)100μA改装表头(一只)
(4)0.5级微安表(一只)
(5)电流表(一只)
(6)电压表(一只)
(7)电阻箱（0.1级标准电阻箱10kΩ，100kΩ各一只）
(8)干电池(一只)
(9)单刀开关(2只)
（10）导线若干
（11）3头接线柱（1只）
三:实验原理
(1):用替代法测量表头的内阻Rg
方法：将开关K合向位置1,调整电流I,使改装表指针满偏并记下标准表读数.将开关K合向位置2,调整电阻箱R,使标准表读数达到同样的数值,此时电阻箱示值即为表头内阻Rg.
(2):将表头改装成双量程电流表:
方法:在表头两端并联两串联电阻Rs1和Rs2,表头及Rs1和Rs2组成的整体就是电流表.
并联电阻:
○1
○
2 (3):将表头改装成双量程电压表
方法:在表头上串联两电阻Rp1, Rp2使超过表头所能承受的那部分电压降在电阻Rp1, Rp2上.表头和电阻Rp1, Rp2组成的整体就是电压表.
○
3
○4
(4):电表的误差和校准:
为了减少改装表的误差,对改装表在量程范围内选取若干点校准测量,根据校准结果绘制校准曲线,通过校准曲线可以确定改装电表的准确度等级.
电表的准确度等级分为:0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七个等级.
Is为标准表读数,Ix为改装表读数.
(5)欧姆表设计:
Rt为调零电阻,R0为限流电阻,E为干电池,Rx为待测电阻.接入Rx 后:Ix= E/ (Rg + Rt + R0 + Rx) ，当E和Rg+ R0 + Rt的值一定时, Rx与Ix 的值一一对应,因此,将电表刻度盘按电阻值来划分刻度(非均匀刻度),即构成欧姆表.零电阻(ab短接)对应于电流最大值;当干电池经使用电
动势下降时, Rt可用来调节零点.
（6）多用电表电路
四:实验内容
实验时,电源电压E不要高于3V，正确选择滑线变阻器.
（1）测定表头满偏电流Ig,表头的内阻Rg
○1开关K2合向位置1,两个滑线变阻器的滑动触头均置于安全位置. ○2合上K1,正确改变滑线变阻器滑动触头的位置,使改装表头指针偏转至满刻度100μA ,此时标准微安表的示值即为满偏电流Ig.变阻器置安全位置, 开关K2合向2,调整电阻箱R0使标准表电流为Ig,此时,电阻箱R0示值即为内阻Rg
(2)将表头改装成1mA和2mA的电流表:
○1根据式○1式○2计算分流电阻Rs1和Rs2 .
○2实验修正电阻Rs1和Rs2的阻值.改变K2位置使标准表电流为分别1mA; 2mA时改装表指针均能正好偏转满刻度.○3校准电流表:改装表从满偏(1mA; 2mA)起到零刻度,由大到小均匀取11个值进行校准,然后再增加电流重复测量一遍至满刻度为止.分别记录对应标准表读数求平均,即为各取值点的校准值.
(3)将表头改装成1V和2V的电压表:
○1计算分压电阻Rp1和Rp2.
○2实验修正电阻Rp1和Rp2阻值.
将K2分别合于位置1和位置2 ,调节Rp1和Rp2阻值,使标准表电压读数分别为1V和2V时,改装表指针均正好偏转满刻度.
○3校准电压表.
改装表从满偏(1V和2V)起到零刻度,由大到小均匀取11个值进行校准,然后再增加电压重复测量一遍至满刻度为止.分别记录对应标准表
读数求平均,即为各取值点的校准值.
（4）设计一测量90KΩ殴姆表并对表头刻度进行定标:
○1将Rt置于最大值位置,选择合适的电阻值R0,使当ab间短路时,表头指针能满偏.
○2接入电阻箱Rx (90KΩ)记下表头指针指示位置的Ix值.从90KΩ到0 Ω选7个不同的Rx值,分别记录Ix值,对表头刻度进行定标.
•测定表头满偏电流Ig:
（4）组装多用电表
五：数据记录与处理
（1）表头满偏电流Ig = ____μA，表头内阻Rg = ____Ω
（2）改装成1mA和2mA的电流表:计算分流电阻Rs 1= ___Ω , Rs 2= ___Ω ,通过实验修正的实际分流电阻Rs1’= ___Ω和
Rs2’= ___Ω
1mA电流表数据
（3）改装成1V和2V的电压表:计算分压电阻Rp1 = ___Ω, Rp2 = ___Ω,通过实验修正的实际分压电阻Rp1’=___Ω和Rp2’=___Ω（
）
（4）改装成测量90KΩ殴姆表:
90KΩ殴姆表数据记录表:
（5）分别作改装电流表和改装电压表的校准曲线（6）确定改装后电流表和电压表的准确度等级K. （7）误差分析
注：具体实验可以省略一部分。