基于ATmega16的数字万用表设计

天津大学网络教育学院专科毕业论文

单片机数字万用表的设计

一、引言

数字万用表是一种多用途电子测量仪器。它采用数字化测量技术，把实际测量的模拟量，转化为离散的数字量进行输出显示，主要用于物理、电气、电子等测量领域，一般包含电流表（安培计）、电压表（伏特计）、电阻表（欧姆计）等功能，也称为万用计、多用计、多用电表或万用电表。

万用表是电子和电气技术领域必备的测量仪器，用于测量电子电路中的各种物理量（电压、电流、电阻等），常作为基本故障诊断的便携式装置，也有放置在工厂或实验室工作台上作为桌上型装置。有的万用电表分辨率能达到七、八位数，常用在实验室，作为电压或电阻的基准，或用来调校多功能标准器的性能。相比传统的指针式万用表，数字万用表具有以下的主要优点：

（1）数字显示直观准确，无视觉误差，读数准确； （2）测量精度和分辨率都很高；

（3）输入阻抗高，减少对被测电路的工作影响； （4）电路集成度高，便于组装和维修； （5）测量功能齐全，测量速率快；

（6）保护功能齐全，有过压、过流保护电路； （7）功耗低，抗干扰能力强； （8）便于携带，使用方便。

本次设计的任务是制作一个数字万用表，可实现如下的功能及要求： （1） 可以测量直流电压、直流电流和电

智能数字万用表

小组成员：严锋 徐鹏 刘丁熙

摘要 本设计基于

MC14433—3

TI公司的超低功耗单片机MSP430F149作为控制机，由

1位A/D转换电路、自动量程转换电路、交直流转换电路和大小电阻2测量电路组成。自动量程转换电路利用了模拟开关，通过单片机的控制来实现量程的自动选择；交流转换电路利用了芯片AD637真有效值转换芯片，转化为直流后在测量；大电阻测量利用了比例法；小电阻测量用了恒流源法，从而减小了接触电阻的影响，提高了测量的精确度。整个系统可以用一块9V供电，实现了低功耗和便携的功能，系统采用OP07、TL431等低功耗芯片，整个电路测量精度高，误差小，可控制能力强。

关键字 数字万用表 MSP430F149 电阻测量

一， 方案设计

1，理论分析

数字万用表的核心部件是A/D转换器，它将输入的模拟量转换成数字量，按规定的时序将A/D转换器中各组模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行。由单片机读取A/D转换的数字量并进行相应的换算后，在液晶模组上显示出来。测量直流电压时，采用自动量程转换电路，通过单片机读取MC14433

本科毕业设计

基于单片机的数字万用表的设计

摘 要

本设计是基于51单片机的数字万用表，可用于测量直流电压、直流电压及电阻，并使用1602液晶进行显示。本系统由分压电阻、分流电阻、电阻-电压变换电路、单片机最小系统、液晶显示器、报警器、模数转换器及等部分组成。本系统采用STC公司的89C52单片机作为主控芯片，PCF8591作为模数转换芯片。主控芯片与模数转换芯片之间使用I2C总线进行数据通讯，大大地简化了硬件线路，提高系统的稳定性及测量准确度。从电源获取的电压或电流信号，通过衰减电阻进行衰减后，进入模数转换器的模拟输入端，而待测电阻则通过电阻-电压变换电路，把阻值转化为电压值进行测量。模数转换器进行转换之后，得到的数字编码通过I2C总线送回单片机。单片机对数据进行一定的处理后，测量结果由1602液晶显示器负责输出。本次设计的数字万用表共分为6个档位，分别是2V电压、20V电压、200mA电流、2A电流、2kΩ电阻、20kΩ电阻，超出量程时会自动使用蜂鸣器进行报警提示。本系统程序执行周期耗时较短，保证了系统的响应速度。经

过初步调试，本系统能较准确的测量量程范围内的电压及电流值，误差范围均在8%以内，而电阻值测量的误差值稍大，误差

本科毕业论文（设计）

分类号： 密 级：

毕业论文（设计）

题 目:量程自动切换的数字万用表设计

系 别: 专业年级: 姓 名: 学 号: 指导教师:

2015年06月01日

本科毕业论文（设计）

原 创 性 声 明

本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写

本科毕业论文（设计）

过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名： 日 期：

关于毕业论文使用授权的声明

本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属吕梁学院。本人完全了解吕梁学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权吕梁学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编

陕西工业职业技术学院

2010～2011学年第二学期

表面贴装设备调试与维护项目

实训报告

课程名称：DT-830B数字万用表安装与调试 班 级： 电信 0 9 0 1 学

号： 0 4 0 7 0 9 0 1 22

姓 名： 教学周数： 2 周 （16、17周） 地 点：行 知 楼 504 创 新 机 房 指导教师： 屈建喜 全斐 张凯

1

一．电子实习目的 ........................................................................................................................... 2 二、电子实习的主要内容 ...............................................................................................................

学 位 论 文

量程自动转换数字万用表设计

作 者 姓 名： 秦小康 学 科 专 业： 测控技术与仪器 学 号： 102028116 指 导 教 师： 刘继军（讲师） 完 成 日 期： 2014-06-09

太原工业学院

Taiyuan Institute of Technology

太原工业学院毕业设计(论文)

诚信申明

本人申明：

本人所提交的毕业论文《量程自动转换数字万用表设计》的所有材料是本人在指导教师指导下独立研究、写作、完成的成果，论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明；有关老师、同学和其他人员对我的论文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。

本设计和资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 特此申明。

本人签名：

2014年 月 日

I

量程自动转换数字万用表设计

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目： 量程

毕业设计说明书

数字万用表电路的设计

专业 电气工程及其自动化

年 月 日

学生姓名 班学

级 号

指导教师 完成日期

数字万用表电路的设计

摘 要：数字万用表是采用数字化测量技术，把连续的模拟信号转换成不连续的、

离散的数字信号并加以显示的仪表，广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。本次设计的数字万用表将使用美国摩托罗拉公司生产的MC14433 A/D转换器，配合分流电阻、分压电阻、基准电阻可以测量交、直流电压，直流电流、电阻并经四位数码管显示。在测量过程中使用量程开关来选择相应的电压、电流、电阻档位进行数据采集，之后将采集的信号一律转换为0～2V的直流电压值送到A/D转换器MC14433，转换为数字信号后，将此数字信号送至锁存-译码器，变成BCD码，再由LED显示器显示出来。其中，量程切换电路控制着对应小数点的明暗，从而使LED显示器显示出不同量程的读数。由于操作过程中可能会有超量程现象，所以在设计中添加了超量程报警部分，当检测到超量程信号时， LED显示器闪烁，以示报警。设计中采用了先进的数显技术，精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便。

关键词：数字万用表；A/D转

陕西工业职业技术学院

2010～2011学年第二学期

表面贴装设备调试与维护项目

实训报告

课程名称：DT-830B数字万用表安装与调试 班 级： 电信 0 9 0 1 学

号： 0 4 0 7 0 9 0 1 22

姓 名： 教学周数： 2 周 （16、17周） 地 点：行 知 楼 504 创 新 机 房 指导教师： 屈建喜 全斐 张凯

1

一．电子实习目的 ........................................................................................................................... 2 二、电子实习的主要内容 ...............................................................................................................

数字光功率计是一种由单片机控制的、可测量光信号强弱的便携式仪器，是光纤通信干线铺设、设备维护、科研和生产使用的重要仪器。然而，传统的光功率计存在测量精度低，测量范围窄，便携性差等问题。针对这种情况，开发了一种由AVR单片机控制的通用便携光功率计，具有量程可自动转换，测量精度高，通用性强，携带方便的特点，非常适合在光信息、光通信领域使用。

1 系统原理

光功率就是光在单位时间内所做的功。该数字光功率计由微处理器、光电探测器、I/V变换器、量程自动转换、A/D转换、液晶显示等部分组成，其系统原理如图1所示。

系统原理

微处理器采用AVR系列ATmega16单片机，它是基于增强型AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。在外设方面，它具有一个可编程的UART和独立于片内振荡器的看门狗定时器等资源，支持SPI接口，允许ATmega16与其他外设或AVR单片机进行高速的同步数据传输。

系统采用硅光电池作为光电探测器，它被设计用于把入射到它表面的光能转化为电能，因此，可用作光电探测器和光电池，被广泛用于实验室和野外便携式仪器等的探测器。在该系统中，硅光电池工作于零偏状态。

自动量程转换部分通过运算放大器和多路选择开关CD4051来完成。反馈信号通过CD405

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分类号： 密 级：

毕业论文（设计）

题 目:量程自动切换的数字万用表设计

系 别: 专业年级: 姓 名: 学 号: 指导教师:

2015年06月01日

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原 创 性 声 明

本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写

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过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律责任由本人承担。

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