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基于单片机的数字万用表的设计,答辩人：蔡定材 指导教师：钟立华,一、研究背景（数字万用表的意义）,数字万用表是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量，随着时代科技的进步，数字万用表的功能越来越强大，把电量及非电量的测量技术提高到崭新水平。,二、设计目标,1、设计目标 （1）测量交直流电压 （2）测量直流电流 （3）测量电阻 （4）检测电路短路断路,三、设计的篇章结构,1.引言 2.数字万用表的基本原理 3.结果分析 4.总结,四、设计内容,引言 数字万用表亦称数字多用表,简称DMM(Digtial Multimeter)。传统的指针式万用表功能单精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字万用表，精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便。,数字万用表的特点 1.显示清晰直观,计数准确 2.测试功能强 3.测量范围宽 4.测量速率快 5.集成度高,微功耗,数字万用表的设计结构框图,数字万用表的设计原理 1.电压表的设计原理 2.电流表的设计原理 3.电阻测量设计原理,电压表的设计原理,图2 使用多量程分压电路,图1 分压电路原理,在基准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1所示， 为电压表头的量程(如200mV)，r为其内阻(如10M)，、为分压电阻， 为扩展后的量程。 由于r ，所以分压比为: 扩展后的量程为:,电流表的设计原理 测量电流的原理是：根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。,图3 电流测量原理,图4 多量程分流器电路,在图3,由于rR,取样电阻R上的电压降为 : ,即被测电流 若数字表头的电压量程为 ,欲使电流档量程为 ,则该档的取样电阻(也称分流电阻)为 : 如 =200mV,则 =200mA档的分流电阻为R=1。,电阻测量原理 数字万用表中的电阻档采用的是比例测量法,其原理电路见图5。,图5电阻测量原理,图6 电阻测量,由稳压管ZD提供测量基准电压，流过标准电阻 和被测电阻 的电流基本相等(数字表头的输入阻抗很高，其取用的电流可忽略不计)。所以A/D转换器的参考电压 和输入电压 有如下关系： 即： 根据所用A/D转换器的特性可知，数字表显示的是与 的比值,这称为比例读数特性。因此，我们只要选取不同的标准电阻并适当地对小数点进行定位，就能得到不同的电阻测量档。,如对200档，取 =100，小数点定在十位上。当 =100时，表头就会显示出100.0。当 变化时，显示值相应变化，可以从0.1测到199.9。 数字万用表多量程电阻档电路见图6。 由上分析可知，,测量结果的误差分析 1.供电电源时间过久,导致电压过低 2.各取样电阻阻值不完全精确,有可能过低或者过高,设计结果综述,数字万用表内部采用了多种震荡,放大,保护等电路,所以功能较多。本设计有其优点：高精度，低功耗,显示清晰。 本设计完成的功能主要有对电压，电流，电阻的测量，对电路是否短路进行判断。,设计综述,单片机部分跟AD转换部分是本次设计的核心，数字表有两个转换电路： I/V转换电路（电流转换电压电路） R/V转换电路（电阻转换电压电路）。 AT89s52单片机作为主控芯片，配以RC复位电路跟振荡电路，使得系统稳定工作。,五、致谢,感谢学院给我提供了学习的机会及在学习和生活中给我提供的各种帮助，感谢钟立华老师的耐心指导，也感谢各位老师在学习中和生活中的关心和照顾，同时感谢舍友给我提供的各方面的帮助。,
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