智能数字万用表格设计.docx
上传者：雨林书屋
2022-06-27 09:51:07上传
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湖北经济学院
电子设计大赛设计报告
课题名称：数字智能万用表
指导教师：汪成义王金庭刘光然
学生姓名：汪凡夏晶晶张薇
学生院系：电子工程系
时间：2011年7月
智能数字万用表
一设计目的
1、培养综合性电子线路的设计能力。
2、掌握综合性电子线路的安装和调试方法。
3、学会鉴于M3进行软件设计。
二任务及要求
1、任务
设计并制作一台拥有直流电压、沟通电压和电阻测量功能的智能数字万用
表。示意图如图1所示。
图1智能数字万用表示意图
2、要求
1、基本要求
（1）3
1
数码显示，最大读数
1999。
2
（2）直流电压量程：、2V、20V，精度为%1个字；输入阻抗≥10MΩ。
（3）沟通电压量程：、2V、20V，精度为%2个字（以50Hz为
基准）；输入阻抗≥10MΩ；频次响应范围为40~1000Hz。
（4）电阻量程：2Ω、200Ω、2MΩ，精度%2个字。
2、发挥部分
（1）直流电压测量拥有自动量程变换功能。
（2）拥有“自动关机”功能，即在测量过程中，若1分钟内无任何键按下，
仪器会自动封闭显示并处于低功耗状态；再按随意键，仪器能返回“自动关机”
前的工作状态。
（3）拥有相对误差（△%）测量功能，即在进行某项测量时，首先经过示屏提示用户从键盘输入标称值，一旦输入确认后，仪器能显示相对误差中的△值。
（4）其余。
三总体设计方案
1、系统模块图
根据题目要求和本系统的设计思想，系统主要包括图2所示的模块：
电测阻
被
电阻测量电路
量
测
程
单
量
自
片
输
测直流
动
机
入
转
系
A/D变换电路
换
统
电
路
测沟通键盘与显示
交测直流变换电路
图2系统模块框
2、总体方案剖析
若被测量为电阻，则须经过电阻测量电路将电阻量转变为直流电压量后才可
以进入量程自动变换电路；若被测量为直流电压，则能够直接进入量程自动变换
电路；若被测量为沟通电压，则需要先经过交直流变换电路将沟通电压变换为直
流电压后再进入量程自动变换电路。单片机系统经过对CD4052芯片A、B端的控
制实现量程自动变换。A/D变换电路将测得的模拟量转变为数字量之后经过单片
机系统在液晶显示屏上显示出来。
四单元电路设计与计算
1、电阻测量电路
利用运算放大器采用反相比率运算的方法,将测电阻转变为测电压，
电路图如下：
图3电阻测量电路
由反相比率电路可知：Uo=(Rx/500)×5V,可推出Rx=Uo×100,测量电
阻时若输出电压Uo=2V，则被测电阻Rx=200?如上图所示。
2、交直流变换电路
测量沟通电压时须先将沟通转变为直流，这里采用全波精细整流电路，利
用二极管的单向导电性，运放A1组成反相器，运放A2组成反相加法器，电路
图如下所示：
图4交直流变换电路
当UI>0时D1导通、D2截止UO1=-2UIUO=-UO1-UI=UI
当UI<0时D1截止、D2导通UO1=0UO=-UO1-UI=-UI
输入与输出信号波形如下：
图5交直流变换电路输入与输出波形
3、量程自动变换电路
自动量程变换电路的作用是按输入信号条件（过度程、欠量程信号）和时钟
信号（EOC、DS1~DS4）发生相应的量程信号控制。经过单片机读取MC14433的数字信号，经过数字信号的大小来控制模拟开关，进而改变反应电阻的大小来实现档位的不同选择。模拟开关的导通由Q3和Q0决定，当被测电压过度程时（Q3=0
且Q0=1），向高量程变化；欠量程时（Q3=1且Q0=1），向低量程变化；当量程适合时，保持原来状态不变。其中，Au=-Rf/R，R=10K,如果要实现3个档位，能够将Rf设为1k、10k、100k，然后经过控制开关来接通电阻，进而实现换档。
CD4052是一个双4选一的多路模拟选择开关，其使用真值表如表1所示：
图6CD4052芯片真值表
应用时能够经过单片机对A/B的控制来选择输入哪一路，这里选择Y通道，电路
图如下：
图7量程自动变换电路
4、A/D变换电路
采用MC14433，集成芯片
电子设计大赛设计报告
课题名称：数字智能万用表
指导教师：汪成义王金庭刘光然
学生姓名：汪凡夏晶晶张薇
学生院系：电子工程系
时间：2011年7月
智能数字万用表
一设计目的
1、培养综合性电子线路的设计能力。
2、掌握综合性电子线路的安装和调试方法。
3、学会鉴于M3进行软件设计。
二任务及要求
1、任务
设计并制作一台拥有直流电压、沟通电压和电阻测量功能的智能数字万用
表。示意图如图1所示。
图1智能数字万用表示意图
2、要求
1、基本要求
（1）3
1
数码显示，最大读数
1999。
2
（2）直流电压量程：、2V、20V，精度为%1个字；输入阻抗≥10MΩ。
（3）沟通电压量程：、2V、20V，精度为%2个字（以50Hz为
基准）；输入阻抗≥10MΩ；频次响应范围为40~1000Hz。
（4）电阻量程：2Ω、200Ω、2MΩ，精度%2个字。
2、发挥部分
（1）直流电压测量拥有自动量程变换功能。
（2）拥有“自动关机”功能，即在测量过程中，若1分钟内无任何键按下，
仪器会自动封闭显示并处于低功耗状态；再按随意键，仪器能返回“自动关机”
前的工作状态。
（3）拥有相对误差（△%）测量功能，即在进行某项测量时，首先经过示屏提示用户从键盘输入标称值，一旦输入确认后，仪器能显示相对误差中的△值。
（4）其余。
三总体设计方案
1、系统模块图
根据题目要求和本系统的设计思想，系统主要包括图2所示的模块：
电测阻
被
电阻测量电路
量
测
程
单
量
自
片
输
测直流
动
机
入
转
系
A/D变换电路
换
统
电
路
测沟通键盘与显示
交测直流变换电路
图2系统模块框
2、总体方案剖析
若被测量为电阻，则须经过电阻测量电路将电阻量转变为直流电压量后才可
以进入量程自动变换电路；若被测量为直流电压，则能够直接进入量程自动变换
电路；若被测量为沟通电压，则需要先经过交直流变换电路将沟通电压变换为直
流电压后再进入量程自动变换电路。单片机系统经过对CD4052芯片A、B端的控
制实现量程自动变换。A/D变换电路将测得的模拟量转变为数字量之后经过单片
机系统在液晶显示屏上显示出来。
四单元电路设计与计算
1、电阻测量电路
利用运算放大器采用反相比率运算的方法,将测电阻转变为测电压，
电路图如下：
图3电阻测量电路
由反相比率电路可知：Uo=(Rx/500)×5V,可推出Rx=Uo×100,测量电
阻时若输出电压Uo=2V，则被测电阻Rx=200?如上图所示。
2、交直流变换电路
测量沟通电压时须先将沟通转变为直流，这里采用全波精细整流电路，利
用二极管的单向导电性，运放A1组成反相器，运放A2组成反相加法器，电路
图如下所示：
图4交直流变换电路
当UI>0时D1导通、D2截止UO1=-2UIUO=-UO1-UI=UI
当UI<0时D1截止、D2导通UO1=0UO=-UO1-UI=-UI
输入与输出信号波形如下：
图5交直流变换电路输入与输出波形
3、量程自动变换电路
自动量程变换电路的作用是按输入信号条件（过度程、欠量程信号）和时钟
信号（EOC、DS1~DS4）发生相应的量程信号控制。经过单片机读取MC14433的数字信号，经过数字信号的大小来控制模拟开关，进而改变反应电阻的大小来实现档位的不同选择。模拟开关的导通由Q3和Q0决定，当被测电压过度程时（Q3=0
且Q0=1），向高量程变化；欠量程时（Q3=1且Q0=1），向低量程变化；当量程适合时，保持原来状态不变。其中，Au=-Rf/R，R=10K,如果要实现3个档位，能够将Rf设为1k、10k、100k，然后经过控制开关来接通电阻，进而实现换档。
CD4052是一个双4选一的多路模拟选择开关，其使用真值表如表1所示：
图6CD4052芯片真值表
应用时能够经过单片机对A/B的控制来选择输入哪一路，这里选择Y通道，电路
图如下：
图7量程自动变换电路
4、A/D变换电路
采用MC14433，集成芯片
智能数字万用表格设计
