最新多功能数字万用表设计与制作
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。
万用表的设计与制作
目录前言 (1)1.DT9205A电路板的焊接 (2)1.1理论指导 (2)1.2拆卸原废弃的电路板 (2)1.3电路元件的识别 (3)1.4 DT9205A 电子元器件焊接 (5)1.4.1焊接过程 (5)1.4.2焊锡规范 (6)1.4.3焊接问题 (8)1.4.4焊烙铁清锡 (9)1.4.5松香、湿海绵的作用 (9)2.DT9205A万用表零件的安装 (9)2.1 DT9205A转盘安装 (9)2.2敏感程度的组装 (11)2.3显示屏的安装（ LCD的安装） (11)2.4 DT9205A后盖、护套和支架安装 (12)3.DT9205A万用表的调试 (13)3.1转盘的调试 (13)3.1.1 转盘档位偏差 (13)3.1.2 转盘转动示数无变化 (13)3.2电压的精确误差的调试 (14)3.3电流的精确误差调制 (15).常见问题 (15)致谢 (17)参考文献 (18)前言万用表是制作电子电路时必备的测量仪表。
它可测量电阻的阻值大小, 电压、电流的大小, 判别电路的通断及元件的好坏等等。
数字万用表亦称数字多用表(DMM)，是广大电子技术人员和电子爱好者从事电子测量及维修工作的必备仪表。
最普通的数字万用表一般具有交直流电压测量、交流直流电流测量、电阻测量、通断声响检测、二极管正向导通电压测量、三极管放大倍数及性能测量等功能，有些数字万用表则增加了电容测量、频率测量、温度测量、数据记忆及语音报数等功能，给实际检测工作带来很大的方便。
数字万用表有台式数字万用表和便携式数字万用表。
便携式(亦称手持式)数字万用表因其测量准确度高、功能全、显示直观、输入阻抗高、过载能力强、价格低、耗电省、便于携带等显著优点，在各个领域被广泛采用。
万用表是电气工程中常用的多功能、多量程的电工仪表。
一般万用表可以用来测量直流电流、电压、交流电流、电压以及电阻, 有的还可以测量音频功率及电平、电容和电感等。
由于便于携带, 使用方便, 受到电气工作者的喜爱。
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。
数字万用表实验设计
8.12 设计数字万用表【实验目的】1.了解数字电表的基本原理、常用双积分模数转换芯片外围参数的选择原则及电表的校准原则；2.了解数字万用表的特性、组成及工作原理；3.掌握分压、分流电路的原理；4.设计制作多量程直流电压表、电流表及电阻表；5.了解交流电压、三极管和二极管相关参数的测量。
【设计要求及实验内容】1.设计制作多量程直流数字电压表，并进行校准（自拟校准表格，量程为：200mv、2v）；2.设计制作多量程直流数字电流表，并进行校准（自拟校准表格，量程为：200mA、20mA）；3.设计制作多量程数字欧姆表，并进行校准（自拟校准表格，量程为：200Ω、2kΩ、20 k Ω）；4.设计制作多量程交流数字电压表，并进行校准（自拟校准表格，量程为：AC, 200mv、2v）；5.二极管正向压降的校准和测量；6.三极管h FE参数的测量。
以上实验，在1至3中选择2～3个实验题目为必做内容，4至6为选做内容。
【主要实验器材】1.DH6505数字电表原理及万用表设计实验仪；2.四位半通用数字万用表；3.标准电阻箱。
【实验原理、方法提示】1. 数字电表原理常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓模拟量，指针式仪表可以直接对模拟电压和电流进行显示。
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。
（1）双积分模数转换器（ICL7107）的基本工作原理我们将完成从模拟电信号转换成数字信号的电路称为模数转换器（AD转换器）。
数字万用表常用的转换器为双积分AD转换器。
双积分模数转换电路的原理比较简单，当输入电压为Vx 时，在一定时间T1内对电量为零的电容器C 进行恒流（电流大小与待测电压Vx 成正比）充电，这样电容器两极之间的电量将随时间线性增加，当充电时间T1到后，电容器上积累的电量Q 与被测电压Vx 成正比（式1）；接着让电容器恒流放电（电流大小与参考电压Vref 成正比），这样电容器两极之间的电量将线性减小，直到T2时刻减小为零。
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 。
数字万用表的设计与制作
支架是固定液晶片和导电胶条的支撑，通过支架上面的5个爪与印制板固定，并由四角及中间的3个凸点定位。
安装步骤：
（1）将液晶片放入支架，支架爪向上，液晶片镜面向下。
（2）安放导电胶条 。
导电胶条的中间是导电体，安放时必须小心保护，用镊子轻轻夹持并准确放置。
（3）将液晶屏组件安装到PCB板上。
一、实验内容
学习模数转换器、液晶面板等部件的知识，掌握数字万用表电路的工作原理，掌握基本的焊接技术。通过数字万用表的安装与调试，了解数字万用表的特点，熟悉装配数字万用表的基本工艺过程，掌握基本的装配技艺，学习整机的装配工艺；培养动手能力及严谨的工作作风。
二、实验要求
1、了解数字万用表的基本功能；
（２）测试相关极性的物理量时，其极性显示与表笔是对应的。也就是说，当不显示极性时，红表笔触点为电位高端或电流流入端，极性显示“－”时，红表笔触点则为电位低端或电流流出端。
（３）电阻挡及二极管挡与指针表有别。指针表测量电阻时，红、黑表笔与测试源极性相反，即黑表笔为测试源正端，红表笔为负端。而数字表却与测试源极性一致，即红表笔为测试源正端，黑表笔为负端，这与电压、电流挡表示一致。这样不会混淆，较指针表优越。
4.总装
（1）安装转换开关/前盖。
（2）将弹簧/滚珠依次装入转换开关两侧的孔里。
（3）将转换开关用左手托起。
（4）右手拿前盖板对准孔位。
（5）将转换开关贴放到前盖相应位置。
（6）左手按住转换开关，双手翻转使面板向下，将装好的印制板组件对准前盖位置，装入机壳，注意对准螺孔和转换开关轴定位孔。
2、认识分立器件，能够识别与连接色环电阻、普通电容、电解电容、二极管、三极管、集成电路TC7106、液晶显示器件等元件的工作特性；
实验二十八数字万用表设计性实验
实验二十八 数字万用表设计性实验一、实验内容:1.制作量程200mA 的微安表（表头）；2.设计制作多量程直流电压表；3.设计制作多量程直流电流表；二、实验仪器:三位半数字万用表三、实验原理1.数字万用表的组成 数字万用表的组成见图28.1。
图28.1 数字万用表的组成数字万用表其核心是一个三位半数字表头, 它由数字表专用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(VREF+、VREF-)和3个小数点驱动输入端。
2.直流数字电压表头“三位半数字表头”电路单元的功能:将输入的两个模拟电压转换成数字, 并将两数字进行比较, 将交流直流变换器基准电压数字显示屏（LED 或液晶）小数点驱动分档电阻 分流器分压器过压过流保护过压过流保护模/数转换，译码驱动直流交流电阻电压电流被测量输入结果在显示屏上显示出来。
利用这个功能, 将其中的一个电压输入作为公认的基准, 另一个作为待测量电压, 这样就和所有量具或仪器的测量原理一样, 能够对电压进行测量了。
见图28.2。
图28.2 200mV(199.9mV)直流数字电压表头及校准电路3.多量程直流数字电压表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28.3所示, U0为电压表头的量程(如200mV), r 为其内阻(如10M Ω), r1、r2为分压电阻, Ui0为扩展后的量程。
图28.3 分压电路原理 图28.4多量程分压器原理电路 多量程分压器原理电路见图28.4。
图28.5 实用分压器电路采用图28.4的分压电路虽然可以扩展电压表的量程, 但在小量程档明显降低了电压表的输入阻抗, 这在实际使用中是所不希望的。
所以, 实际数字万用表的直流电压档电路为图5所示, 它能在不降低数字电压表 0∼U 00∼U i0 r 1r 2 r IN+IN-动 片 2数字电压表R 1 R 2 R 3 R 4 R 5U i11990900IN-IN+标准表三位半数字表头IN+ IN- dp 1 dp 2 dp 3 V REF+ V REF-直流电压分压器9K1K 接动片1 直流电 压校准输入阻抗的情况下, 达到同样的分压效果。
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。
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主函数流程图如图2所示。在主程序中，主要对单片机配置进行初始化和屏幕初始化，以及频率信号数据的处理并实时显示。30
部分主函数代码如下：31
#include "main.h"31
#include "ADC10.h"31
#include "FFT.h"31
float max;31
/*私有函数模型----------------------------------------------------------------------------------*/31
while(1);31
Test_Frequance();32
while(1)32
{32
while(Ta1_OV_flag!=1);32
LCD_Display_FloatNum(2,1,Input_Frequance,8);32
Test_Frequance();32
delay_ms(1000);32
}*/32
1摘要2
多功能数字万用表的设计与制作11
2 项目概述与功能需求11
3 项目论证12
3.1 总体方案论证12
3.1.1设计目标12
3.1.2总体设计方案12
3.2小模块方案设计：15
18
4 项目设计18
4.1 系统模块设计18
4.1.1测直流电流模块18
4.1.2测直流电压模块19
图9测直流电压原理图19
多功能数字万用表是在电子方面的学习、开发以及生产方面应用相当广发的一种仪器工具，整机电路设计以大规模的集成模拟和数字电路组合，采用STM32F103RBT6为核心，高精度的运算放大器，低功耗高效率的开端电源转换器，全电子调校技术赋予仪表高可靠性，高精度。仪表可用于测量交直流电压、交直流电流、电阻、电感、电容，RS232C接口技术的应用使其和计算机构成可靠多种的双向通讯。仪表采用独特的外观设计，采用OLED3.1液晶显示器，仪表采用220V交流供电使之成为性能更优越的高精度电工仪表。
图21电源原理图24
4. 2接口设计
4.2.1外部接口24
四个外部接口和两个外部开关功能分别如下：24
外部接口1：测电容、交直流电压、直流电流；24
外部接口2：测电阻；24
外部接口3：测二极管（蜂鸣器）；24
外部接口4：接地端。24
多功能数字万用表的外部接口是将不同的被测量（如电容、电压、电阻等）不同的量程，切换到合适的接口。25
两个外部开关，一个是电源开关，控制多功能数字万用表的通断电，另一个是转换开关，多功能数字万用表中各种测量种类及量程的选择是靠转换开关的切换来实现的。转换开关里面有固定接触点和活动触点，当固定触点和活动触点闭合时接通电路。我们所采用的拨动SS16F01六档开关，通过拨动开关可以使得某些活动触点与固定触点闭合，从而相应的接通所需要的测量电路。25
FFT_Test(FFT_D);31
max=Return_max(FFT_D);31
//while(ADC10IFG==0);31
// ADC10_Config();31
// V_Channel();31
LCD_Display_FloatNum(2,1,max,8);31
delay_ms(10);31
4.1.3测交流电压模块20
图11测交流电压原理图20
4.1.4测电阻模块21
图Байду номын сангаас3测电阻原理图21
4.1.5测电容模块22
图15测电容原理图22
4.1.7液晶显示模块22
1、原理分析：22
2、原理图如图所示：23
图19液晶显示原理图23
4.1.8电源显示模块23
1、原理分析23
2、原理图如图所示：23
// Display_Str(0,0,"频率计");32
P2.2控制蜂鸣器模块；25
P2.3、P2.4、P2.5三个接口液晶模块；25
P2.6接晶振；25
DVCC接电源；25
2DVSS接地。25
芯片引脚说明，关键硬件电路图如下25
74HC4060用256分频器，sn74hc573a为锁存器用作开关P1.2为被测信号进入端，P2.1连接MSP430G2553捕获测量端。P1.1通过IO控制。当原理图中的P1.1为高电平时，锁存器打开，相当于开关关闭，同时分频器处于复位状态，即信号不分频直接进入MSP430。当原理图中的P1.1为高电平时，锁存器关闭，相当于开关打开，同时分频器处于工作状态，即信号经256分频进入MSP430。26
多功能数字万用表设计与制作
1、摘要
随着科技的日新月异，电子产品发展也非常之快，在电子电路测试、家用电气设备的维修、电子仪器检修、电子元器件测量中，万用表是最普及、最常用的的测量仪表。由于它操作简单、功能齐全、便于携带、一表多用等特点，深受电工、电子专业工作者及广大无线电爱好者的喜爱。
事实证明，万用表不仅能检测电工、电子元器件的性能优劣，查找电子、电气线路的故障，估测某些电气参数，有时还能代替专业测试仪器，获得比较准确的结果，基本上可以满足电工、电子专业人员和业余无线电爱好者的需要。因此，推广万用表的应用技术，实现一表多用，既符合节约精神，又可以在一定程度上克服专用仪器的困难。
4.3运行设计26
4.4.1主程序设计流程图26
4.4.2详细设计与编码28
4.4.3引脚说明29
1、MSP430G2553引脚功能说明29
2、LCD12864引脚功能说明29
表4 LCD12864接口说明29
4.4.4软件系统与其他系统的关系29
UART MSP430串口驱动函数。
4.4.5各函数模块分析30
static void Sys_Init(void);31
void main(void)31
{31
Sys_Init();31
LCD_Init();31
// ADC10_Config();31
// ADC10_TA0_Config(1000);31
/* ADC10CLK_Convert(INCH_0,BIT0);31
4.2.2内部接口：25
P1.0控制测直流小电压模块；25
P1.1控制测电阻模块；25
P1.2控制测电容模块；25
P1.3控制测高电压模块；25
P1.4控制测小直流电流模块；25
P1.5控制测大直流电流模块；25
P1.6控制测交流电压模块；25
RST控制复位电路；25
P2.0、P2.1控制继电器；25