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【深联华杯】智能万用表

2013-12-31 22:43:41 4845 万用表智能

一、项目设计背景及概述

数字万用表是目前电子测量及维修工作中最常用、最得力的一种数字仪表。数字万用表迄今已有几十年的发展历史。数字万用表具有很高的性价比，其主要优点是准确度高、分辨力强，功能完善、显示直观、测量速度快、过载能力强、耗电节省，便于携带。

本次设计的智能数字万用表目标是，不仅可以测量常见的电信号以及常用器件，同时具有较大的测量范围，同时MCU可以对测量值做一些智能的统计分析。此外，可以实现PC串口进行远程的监控、数据获取等。

二、项目设计原理

1、原理概述智能数字万用表包括电源与基准源模块、测量模块、控制模块、显示模块、模式选择模块。电源电路为系统供电，基准源电路提供AD转换的基准电压；测量电路采用传统的电路设计方法，选用合适的测量电路成为提高精度的关键；控制电路以SLH89F5162为控制核心，处理AD转换后的采样数据，同时控制模式的选择、显示等；显示模块包括LCD和PC串口实时数据显示；模式选择模块可以选择具体模式和合适的量程。2、硬件设计原理本设计中，由于对于电信号或常用元件的测量需要达到很高的精度，因此选用SLH89F5162作为系统的控制核心，系统架构大致如图1所示：

图1

系统分为五大部分：电源与基准源电路、测量电路、控制电路、显示电路、模式选择。电源电路为系统供电，基准源电路提供AD转换的基准电压；测量电路中包含直流电压测量电路、直流电流测量电路、电阻测量电路、交流电压测量电路、交流电流测量电路、通断测量电路、电容测量电路、温度测量电路；控制电路以SLH89F5162为控制芯片，主要作用是采集测量电路中的测量信号完成AD转换、对获得的采样数据处理、通过串口和I/O显示测量数据；显示电路包括LCD显示和PC监控。LCD显示控制器处理后的数据、单位等，PC监控可以实时显示控制器输出数据、远程控制等；模式选择电路可以选择测量直流电压、直流电流等。

3、软件设计原理

图2

三、项目设计框图1、硬件设计框图
直流电压测量电路分析

图3

分析：1.多量程分压器5档量程分压比分别为0.0001、0.001、0.01、0.1、1，对应的量程分别为2000V、200V、20V、2V、200mV；2.分档电阻后是一放大电路，将分压得到的电压值放大5倍；3.同时引入一基准电压1.25V，用于随后的判定输入电压的正负性；4.随后对两者电压进行求和，若U < 1.25V则可判定此输入值为负，反之为正，再应用一次运放将求和值输出为正，为A/D转换做准备。
直流电流测量电路分析

图4

电路分析：1.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。本方案所选电阻如图2-3所示，对应量程为2A，200mA，20mA，2mA，200uA；2.分档电阻后是一放大电路，将分压得到的电压值放大5倍；3.同时引入一基准电压1.25V，用于随后的判定输入电压的正负性；4.随后对两者电压进行求和，若U < 1.25V则可判定此输入值为负，反之为正，再应用一次运放将求和值输出为正，为A/D转换做准备。交流电压测量电路分析

图5

分析：

1.采用平均值响应的AC/DC转换电路，4个交流电压量程依次是200mV，2V，20V，200V；

2.仍采用电阻分压器，分档电阻后是一线性半波整流电路，此电路可以避免二极管在小信号整流时引起的非线性误差.使输出电压（平均值）与输入电压成比例关系；

3.半波整流，有效值是平均值的2.2倍，故放大倍数需大于2.2才有调整余量，本电路： K = 3 > 2.2

4.为防止漂移电压造成的测量误差，C5，C6起隔直作用；

5.随后连接一跟随器，并将电压值放大，便于随后的A/D转换。

电阻测量电路分析

图6

分析：

1.电阻量程依次为200Ω，2k，20k，200k；

2.R3为选档电阻，电阻值即为量程，R4为被测电阻；

3.调节R1下方的可变电阻，使得两电阻之间输出电压为2.5V；

4.被测电阻电压值与输出的2.5V经跟随器后，输入到AD8273中相减，输出值用于A/D转换。

电容测量电路分析

图7

分析：

1.电容的测量采用“脉冲计数法”，由555构成的多谐振荡电路，通过计算振荡输出的频率，来计算被测电容的大小；

2.555构成的多谢振荡器的形式，其振荡周期为： T=t1+t2=（ln2）（R1+Rx）*C1+（ln2）Rx*C1

3.我们设置R1 = R2 ，C2为被测电容，可得：C2 = 1/[3 (ln2)Rfx]

2、软件设计框图

图8

四、测试结果项目达到的关键硬件指标（注：须提供项目实物图片）

参数选择：采用旋钮开关，分别设置直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、电阻、电容、通断、温度八个档位；通过AD输入口采集当前档位对应的电阻分压值，通过判断电阻分压值所在区间，决定测量具体参数。

理论电压值(V)	电压区间(V)	对应参数
2.1875	2.1~1.3	直流电压
1.875	1.8~2.0	直流电流
1.5625	1.45~1.7	交流电压
1.25	1.15~1.35	交流电流
0.9375	0.83~1.03	电阻
0.625	0.52~0.72	短路档
0.3125	0.21~0.41	电容
其他		温度

http://pan.baidu.com/s/1pJ2OXsv

multimeter.rar

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0 你好，请按照此贴方式提交https://bbs.elecfans.com/jishu_408992_1_1.html 需要提交程序工程文件硬件工程文件还有技术文档

2013-12-31 23:22:36 评论举报 1^# 冰葑世纪

0 非常感谢，一定仔细拜读

2014-1-1 23:55:36 评论举报 2^# zccz

0 好东西，谢谢分享。

2016-3-14 12:28:35 评论举报 3^# quisheng

0 冰葑世纪发表于 2013-12-31 23:22 你好，请按照此贴方式提交https://bbs.elecfans.com/jishu_408992_1_1.html 需要提交程序工程文件硬件工程文件还有技术文档 {:26:}{:26:}{:26:}{:26:}{:26:}{:26:}{:26:}{:26:}{:26:}{:26:}{:26:}{:26:}{:26:}

2016-10-7 14:35:29 评论举报 4^# 0407130116

0 很好好好好好

2016-10-11 18:31:56 评论举报 5^# jilinxiaoxueer

0 看不了附件，啊哦！

2016-10-28 11:08:28 评论举报 6^# 雪胖家的小馒头

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