万用表的设计与制作
万用表设计与制作
1 前言随着电子技术的飞速发展和计算机技术的普遍应用，电子电路CAD技术在电子电路的分析设计中显得越来越重要。
电子电路CAD技术有非常明显的特点，它可以根据电路的结构和元器件参数对电路进行仿真，获得电路的技术指标，从而可以快速、方便、精确地评价电路设计的正确性，节省大量的时间和费用。
同时，还可以对那些用传统方法进行或无法进行分析的温度特性、容差、灵敏度、最坏情况等进行分析，从而大大提高了电路设计质量。
CAD技术已经成为现代电子电路分析设计的一种有效的方法和手段。
因此，在教材中引入CAD技术的有关内容是十分必要的。
Pspice是一个模拟的“实验台”。
在它上面，你可以做各种电路实验和测试，以便修改与优化设计。
它为我们分析与设计电路提供了强大的计算机仿真工具，利用它对电路、信号与系统进行辅助分析和设计，对电子工程、信息工程和自动控制等领域工作的人员具有很高的实用价值。
万用表是电专业学生制作调试电路的有力工具。
通过万用表的制作，计算机仿真使学生更直观，深刻的理解学过的电路基本理论，将理论与实际结合，掌握用Pspice软件设计电路；指导调试电路的方法。
同时万用表的计算机辅助设计，仿真与制作的方法，可用作指导电专业学生课外科技实践活动。
为今后的各种实践教学和实习打下良好的基础。
在教材和教学中引入电子电路Pspice程序辅助分析与设计的有关内容，有助于学生对放大电路原理的理解和掌握；有助于加强时域的概念；有助于提高分析设计能力；有助于将定性问题转化为定量处理，从而有效提高教学质量。
通过教学中对该部分内容的学习和运用，不仅可以提高电子技术教学质量，同时，也将CAD技术作为一种电子电路分析设计的手段和方法介绍给学生，开拓了他们的思路，适应了现代电子技术发展的需要。
2 PSPICE仿真软件及应用Pspice是由Spice发展而来的用于微机系列的通用电路分析软件。
Spice(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是由美国加州大学伯克利分校开发的电路仿真程序。
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。
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。
万用表的设计与制作
目录第1章概述 (1)1.1 万用表的种类 (1)1.1.1 模拟万用表 (1)1.1.2 数字万用表 (2)1.2 数字万用表的应用与优势 (3)第2章数字万用表的测量理论 (5)2.1 模数转换与数字显示电路 (5)2.2 直流电压测量电路 (6)2.3 直流电流测量电路 (6)2.4 交流电压、电流测量电路 (7)2.5 电阻测量电路 (8)第3章 STC89C52型数字万用表的系统硬件设计 (10)3.1 STC89C52型数字万用表系统的论证及选择的特点 (10)3.1.1 主控芯片 (10)3.1.2 显示芯片 (10)3.1.3 原理框图 (10)3.2 STC89C52型数字万用表的单元电路设计 (11)3.2.1主控模块 (11)3.2.2显示模块 (13)第4章 STC89C52型数字万用表的安装与调试 (14)4.1 印制电路板元器件的安装与焊接 (14)4.2 液晶显示器件的安装 (15)4.3 开关及印制板的安装 (15)4.4 STC89C52型数字万用表的调试 (15)4.5 STC89C52型数字万用表的测试 (16)第5章总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)附录 STC89C52型数字万用表的电路原理图 (21)第1章概述1.1 万用表的种类万用表分为指针式、数字式两种。
随着技术的发展，人们研制出微机控制的虚拟式万用表，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。
1.1.1 模拟万用表交流电量的电路中，使用了整流器件，将交流电变换成为直流电，从而万用表的种类很多，按其读数方式可分为模拟式万用表和数字式万用表两类。
模拟式万用表是通过指针在表盘上摆动的大小来指示被测量的数值，因此，也称其为机械指针式万用表。
由于它价格便宜、使用方便、量程多、功能全等优点深受使用者的欢迎。
万用表的设计、制作与校验
简易万用表的制作万用表是一种常用的测量仪表，它虽然精度不高，但其一表多用，结构简单，使用方便，成本低，深受人们喜爱。
通过MF30型简易万用表的实际制作可对电表的量程、内阻等概念加深理解，巩固和扩大电表改装实验的知识。
[一] 实验目的1．加深对电表量程、内阻等概念的认识。
2．将一只量程为1mA 的表头改装成一只多功能的简易万用表。
3．定出万用表各功能档的级别。
[二] 实验原理1．表头部分图1所示电路中，表头部分由D 1、D 2、C 及可变电阻R 10组成。
其中硅二极管D 1、D 2、电容C 及0.5A 、0.8Ω的熔断管FU 组成表头双重过载保护电路。
微安表头满量程值（即满刻度电流）I g =37.5μA ，表头内阻R g =1750Ω加上调整用可变电阻R 10后，其表头部分等效内阻R g ’=2kΩ，所以其满度压降 V R I U g g g 075.0102105.37''36=⨯⨯⨯=⋅=-2．直流电流测量电路图2所示电路中，表头部分和分流电阻R 1~9并联组成直流电流测量电路。
我们知道，并联电路中并联支路两端端电压不变。
根据欧姆定律，电阻大的并联支路中流过的电流小，而电阻小的并联支路流过的电流大，这就是我们常说的“反比分流”。
F μ5表头电路图1当转换开关S 1-1掷于“50μA ”档位时，等效内阻R g ’=2kΩ与R 1~9=6kΩ并联。
按“反比分流”的道理，被测直流电流中的大部分将会流过表头，指针将会随被测直流的微小变化而灵活偏转。
若在内部稍加调整，即可使万用表在被测直流电流为50μA 时，表头达到满度偏转。
当转换开关S 1-1掷于“500mA ”档位时，分流电阻R 1=0.6Ω与R g ’+R 2~9=2＋5.9994≈8kΩ，尽管此时万用表所测直流电流已达到几百毫安之大，但是实际上绝大部分的电流会从R 1上流过而进入表头的电流微乎其微，所以表头是安全的。
内部稍加调整就可以使万用表所测直流电流为500mA 时，表头达到满度偏转。
万用表设计实验报告
万用表设计实验报告一、引言实验室中，万用表是一种基础仪器，用于测量电压、电流和电阻。
其功能十分全面，能够适用于各种电路的测量。
本文将介绍一种新型的万用表设计方案，并进行实验验证其性能。
二、设计思路传统的万用表基本由直流电压测量、交流电压测量和电阻测量功能组成。
然而，在实际测量中，有时还需要对频率、电容、电感等参数进行测量。
因此，我们设计了一种新型万用表，将传统功能进行了扩展。
三、设计方案1. 增加频率测量功能：在万用表中增加一个频率测量档位，可以测量交流电源的频率。
采用中断式测量方法，通过计算电压波形的周期实现频率的测量。
2. 增加电容测量功能：在万用表中增加一个电容测量档位，可以测量电容器的电容量。
采用充放电法，通过测量电容器充放电的时间常数，计算出电容量。
3. 增加电感测量功能：在万用表中增加一个电感测量档位，可以测量电感的大小。
通过测量电感器充放电的时间常数，计算出电感的值。
四、实验步骤1. 实验准备：将新型万用表和各种标准电阻、电容、电感器连接起来，保证电路的稳定。
2. 直流电压测量：将万用表的选择旋钮调至直流电压测量档位，分别接入不同电压源，观察并记录测量结果。
3. 交流电压测量：将万用表的选择旋钮调至交流电压测量档位，分别接入不同频率的交流电源，观察并记录测量结果。
4. 电阻测量：将万用表的选择旋钮调至电阻测量档位，分别接入不同电阻器，观察并记录测量结果。
5. 频率测量：将万用表的选择旋钮调至频率测量档位，接入交流电源，观察并记录测量结果。
6. 电容测量：将万用表的选择旋钮调至电容测量档位，接入电容器，观察并记录测量结果。
7. 电感测量：将万用表的选择旋钮调至电感测量档位，接入电感器，观察并记录测量结果。
五、实验结果与分析通过实验，我们得到了各种参数的测量结果。
与传统的万用表相比，新型万用表在功能上得到了扩展，能够满足更多测量需求。
而且，我们还发现测量精确度得到了提高，特别是在频率和电容测量方面。
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；
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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。
在电力企业中凡是和电打交道的人, 几乎是人手一块万用表。
这就要求万用表的使用者在实际测量工作中, 要准确选用万用表类型, 并且正确选择万用表各档量程, 否者不仅会因测量误差引起误判断, 还会因为使用不当烧损万用表而造成经济损失。
1.DT9205A电路板的焊接
1.1理论指导
根据课程设计的安排，本次课设能顺利制作出可使用的万用表，主要依托老师安排在409机房的理论指导。
为能顺利制作可使万用表，我组首先上网查阅资料，观看电路板焊接视屏和数字万用表的安装，对老师给的资料仔细研究。
为防止在实际焊接电路板时遇到更多的问题,我组对所给资料进行讨论，给予正确、一致的认识，看法。
在阅读资料时，我组注重焊接电路板的正确方法，对于错误方法给予评判、讨论。
安装资料上认真思考，对此不断提出问题;“为什么要这样装?”、“是否还有更简单的安装方法？”等等。
调试是本次课设关键，本组认真在网上查阅资料其它数字万用表的调试过程，结合本课程设计弄清了如何去调试DT9205A型万用表。
在此前提的基础与准备之上，最后才使得我组成品达到了快、精、准。
在调试过程中我组努力给予其它各小组协助调试，得到其它小组的好评。
1.2拆卸原废弃的电路板
在对原DT9205A型万用表制作前，本组利用了半个下午反复练习对废旧电路板的拆装。
此前熟悉焊接电板的工具和其作用，如下各别所示：
电烙铁镊子钳子
图1 图2 图3 本组将所发的电脑废弃电板用电烙铁把电板上的电子元件拆完后，又用焊锡丝将所拆卸的小型的电子元件焊接上去。
对这些环节熟悉后，本组又开始练习用焊锡丝对单面电板进行顿点训练。
顿点练习要求较高，为得是是学生完全掌握焊接电板的技术和熟练程度；并且保证所焊接点要均匀；不要
成坨，我组反复对此环节练习，最后终有所成。
1.3电路元件的识别
为能顺利完成此课题设计，在实际操作前进行了知识了解及各元器件的识别。
本实验所作数字万用表如图4所示：
数字万用表套件
型号 DT9205A
图4
电阻种类很多，在此课程设计中，我们所用到的电阻种类有限，主要为：热敏电阻、色环电阻、可调电阻、锰铜丝电阻等，如图所示;
（普通）电阻锰铜丝电阻
图5 图6
热敏电阻色环电阻可调电阻
图7 图8 图9 在本设计中电容、二极管、三极管所用种类都很少，在这不做详细介绍，具体电子元件及元件量的大小均可参考《数字万用表套件型号DT9205A装配指导说明书》。
电容二极管变位器
图10 图11 图12
电阻值识别
根据以下各色环所代表意义的列表来正确识别电阻值，如下表1所示：
表1
电容值识别法电容值识别法电容值识别法电容值识别法
电容的常用单位为 pF(皮法),nF(纳法),uF(微法)。
大多数电容的电容值是直接打印在电容上的，部分电容的电容值是按下列方法打印在电容上，电容的最大耐压也打印在电容上。
注意：字母R 相当于小数点
字母M代表的精度为：±20%
字母K 代表的精度为：±10%
字母J 代表的精度为：±5%
图13
公制单位换算
表2
1.4 DT9205A 电子元器件焊接
1.4.1焊接过程
在本次课程设计中，本组采用先焊接电阻，再焊接电容、二极管、三极管，最后焊接大型电子零件。
电阻的焊接分为立式和卧式。
电阻本没有正负，为了追求美观，我组对于立式电阻的焊接非别采用大圈安正极，色环重色的负极朝上立式焊接。
对于卧式电阻我组没分正负，直接焊接。
电容的焊接追求大圈为正来焊接的。
二极管如同立式电阻的焊接方法，只是大圈为负的焊接。
在没有特别指明的情况下，元件必须从线路板正面装入。
线路板上的元件符号图指出了每个元件的位置和方向，指导书中推荐使用63/37 铅锡合金松香心焊锡丝，禁止使用酸性助焊剂焊锡丝。
在电子元器件插件完成后，先用一块软垫或海绵覆盖在插件的表面，翻转线路板，用手指按住线路板在进行焊接（如图15所示），或者在每插一个零件后，将零件的两只脚掰开，这样在焊接线路板时，零件才不会从线路板上掉下来。
（如下图16所示）但是对诸如：开关、
电容插座、电源线、输入插座的焊接，应当逐一进行。
(a) 电子元器件插件(b) 电路版翻转
图14 图15
(c) 电子元器件焊接(d) 三端蜂鸣器焊接
图16 图17
9205A 的焊接注意事项：
在插件完成后，先用一块软垫或海绵覆盖在插件的表面，反转线路板，用手指按住线路板在进行焊接，或者在每插一个零件后，将零件的两只脚掰开，这样在焊接线路板时，零件才不会从线路板上掉下来。
（如图所示）但是对诸如：开关、电容插座、电源线、输入插座的焊接，应当逐一进行。
1.4.2焊锡规范
好的焊接方法是安装 DT9205A 数字万用表套件最重要的因素，合适的电烙铁也十分重要。
本指导说明书推荐使用 40W的外热式电烙铁，并请随时保持烙铁头的清洁和镀锡。
安全操作规程安全操作规程：
（1）焊接时注意防护眼睛。
（2）不要将焊锡放入口中，焊锡中含铅和其它有毒物质，手工焊接后须清洁双手。
（3）确信焊接现场有足够的通风。