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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 ![]() 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。
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6 个讨论
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冰葑世纪 发表于 2013-12-31 23:22 ![]() ![]() ![]() |
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很好好好好好
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